【摘要】：隨著天然氣能源的需求量不斷增長,對天然氣季節(jié)性供應起調(diào)峰作用的地下儲氣庫也獲得了更廣泛的重視。對于儲氣庫改造建設(shè)、生產(chǎn)運營等方面均有研究,而對于生產(chǎn)運營的研究是受到安全、環(huán)境、經(jīng)濟等多個方面因素影響的復合型問題。因此,在進入生產(chǎn)運營周期時,要合理的采取注采氣的運行方案以滿足以上眾多的考量。本文就枯竭油氣藏型地下儲氣庫地面管網(wǎng)優(yōu)化運行進行研究,主要內(nèi)容有:將地下儲氣庫壓力系統(tǒng)劃分為地下、井筒及管網(wǎng)三部分,分析其各個部分的運行方式,并描述了生產(chǎn)周期的優(yōu)化運行原理。建立地下和井筒的壓力、溫度數(shù)學模型,著重推導了地面管網(wǎng)的模型及相關(guān)參數(shù)。詳細分析了經(jīng)典粒子群算法及經(jīng)典遺傳算法的優(yōu)劣,對MOPSO算法的不足提出改進辦法,將改進的MOPSO與NSGA-II算法相結(jié)合提出混合多目標優(yōu)化算法,基于ZDT函數(shù)對三種算法仿真對比。建立以經(jīng)濟性和安全性為優(yōu)化目標,綜合考慮井場、單井及管道運行要求為約束條件的多目標優(yōu)化模型。通過本文提出的混合多目標優(yōu)化算法對此問題求解,確定最終配氣方案,對實際生產(chǎn)計劃制定提供有效的指導。
【學位授予單位】：中國石油大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP18;TE972.2
【圖文】：

圖 1.1 儲氣庫類型分布圖Fig 1.1 Distribution map of different kinds of underground natural gas storage表 1.1 全球不同地區(qū)儲氣庫工作氣量占消費量比例統(tǒng)計表[7]able 1.1 The volume of gas storage in different regions of the world accounts for consumption proportion地區(qū)儲氣庫 工作氣量 占全球工作數(shù)量/座 /108m3氣量比例北美 480 1488 37.8%拉丁美洲 1 2 0.1%歐洲 150 1104 28.1%亞洲 21 48 1.2%獨聯(lián)體 50 1190 30.2%中東 2 60 1.5%亞太 12 43 1.1%

儲氣庫系統(tǒng)壓力系統(tǒng)劃分分為地下、井筒、地面管網(wǎng)三部分。地下部分主要天然氣在地層中的壓力變化；井筒壓力分布是井筒從井口到井底的壓力變化；輸管網(wǎng)部分的壓力變化主要指沿線管道中壓力變化過程，地面部分包括了注氣程壓縮機組、過濾器等，以及采氣過程井口閥組、地面氣體處理設(shè)施等。儲氣系統(tǒng)注采氣過程壓力系統(tǒng)如圖 2.1 所示。.1.2 儲氣庫系統(tǒng)注氣優(yōu)化運行原理本文以地下儲氣庫地上—地下壓力一體化系統(tǒng)[26]仿真為基礎(chǔ)。注氣期時，隨天然氣擴散入地層的量的累積，地層壓力急劇升高，從而傳遞到井口，這時需壓縮機輔助將氣體注入到地層中。注氣過程中，地層壓力實時變化，壓縮機功過低會導致注氣量無法達到；壓縮機功率過高會導致能耗的升高，從而有損經(jīng)效益。壓力一體化系統(tǒng)不能實現(xiàn)反向計算，因此本文儲氣庫運行優(yōu)化是通過atlab 計算從而控制壓縮機的功率輸出情況。如圖 2.2 所示為注氣過程優(yōu)化原理圖。=? 理想壓縮機功率實際壓縮機功率實際壓縮機出口壓力理想壓縮機出口壓力

第2 章 地下儲氣庫壓力系統(tǒng)模型.1 地面管網(wǎng)模型拓撲結(jié)構(gòu)地下儲氣庫地面管網(wǎng)的布局方式根據(jù)儲氣庫田的地形構(gòu)造和集輸工藝劃分，要的地面管網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)有：放射形、樹枝形及環(huán)形。由圖 2.5，對放射狀的拓撲構(gòu)，儲氣井分別單獨與集氣站通過管道鋪設(shè)連接；對樹枝狀的拓撲結(jié)構(gòu)，則儲井先匯集到分支管道，不同儲氣庫經(jīng)由分支管道匯集到主管道；對于環(huán)狀的拓結(jié)構(gòu)，每個儲氣井與環(huán)形的管道相連接，通過環(huán)形管道輸送將天然氣輸送到集站。本文采取樹枝狀的地面管網(wǎng)拓撲方式。氣井

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