FPSO能源系统优化研究

随着深海及边际油田的不断开发,FPSO(浮式生产储卸油装置)广泛应用于海上油气田开发。FPSO作为兼具产能和耗能的油气生产装置,在满足其用能需求的前提下,采取一个经济的能源分配方案,不仅有利于降低建设成本,同时有助于提高整个系统的能源利用率,促进节能。以能源系统年总成本费用最低为目标函数,在考虑能源平衡约束和技术约束的条件下,建立并求解一个FPSO分布式能源系统的混合整数线性规划(MILP)模型,以此确定年总成本最少的情况下的设备选择和容量以及相应的运行方案,从而达到节能降耗的目的。以渤海某FPSO为实例,对模型进行了计算验证。结果表明,与传统的运行方案相比,分布式能源系统可降低经济费用14.6%。此外,研究了能源价格对系统经济性的影响,发现天然气价格的上涨对DES(分布式能源系统)设计和运行影响较大。

塔河油田注水管网水力仿真研究

针对塔河油田注水管网现场检测仪表不全,部分节点流量压力缺失的问题,基于节点法,建立了环-枝状管网水力计算模型,进行了水力仿真研究,并用粒子群算法对管段摩阻进行校核。最后开发了管网的水力仿真平台,已有效指导现场运行。仿真结果与现场实际运行误差在10%之内,满足了现场需求。

注水管网拓扑结构与管径优化

在油田注水需求逐年调整的情况下,已建管网存在输送能力与注水系统配注量不匹配的问题,导致油田配注率不合格且能耗损失严重。现有油田注水管网优化研究主要集中于新开发区块的管网设计,而对于老区块注水管网改扩建的优化研究较少,其难点在于变量之间耦合关系复杂。基于原管网的输送能力和注水需求,考虑流量平衡约束、压力和流量约束,以运行费用和建设费用最小为目标函数,建立混合整数线性规划模型(MILP)。模型主要的决策变量为新建管段的位置和管径、各站的外输压力和流量、管道的流量和流向以及建设和运行费用。该模型应用于塔河油田第二采油厂,结果表明:为满足现场工艺、压力要求和配注需求,该采油厂需扩建两条管道。最后进行了需求量的敏感性分析,进一步证明了该模型的实用性。该模型不仅为油田注水管网改扩建优化提供了决策支持,也为其他介质的输送管网提供了借鉴和参考。

国内外混输泵的发展与应用

与油气分输工艺相比,混输工艺可将采出物通过一条管线进行输送,简化了流程,降低了建设投资。多相混输工艺中最关键的设备为混输泵,欧美各国从20世纪80年代就开始对混输泵进行了研究与开发,并出现了以“海神泵”为代表的一系列优秀的混输泵。国内对混输泵的研究起步较晚,但目前也有了自主研发的混输泵。国内外现在已出现了多种适用于不同场合不同条件的混输泵型。本文介绍了几种主流泵型的工作原理与现场应用情况,并对混输泵未来的发展进行了展望。

基于用户多维价值的天然气资源配置优化

目前,天然气资源配置优化主要基于下游用户用气价格,但用气价格高的用户可能存在用气规模小、波动性强、发展潜力低等问题。为此,选取用户用气价格、调峰贡献量、调峰贡献率3个指标,采用数据包络分析法评价用户多维度综合价值,并结合供应、运输及销售环节的约束条件,建立基于用户多维价值的资源配置优化模型。利用该模型对中国中东部地区某研究区域天然气供应情况进行资源配置优化,结果表明:天然气年供应量为465×108m3时,利用基于用户多维价值进行资源配置优化相比基于用户用气价格的配置方案,调峰贡献量提升了3.9×108 m3;相比原方案,调峰贡献量提升了3.4×108m3,销售收益提升了18.28×108元。考虑用户价值进行资源配置有利于挖掘高价值用户,优化天然气供给结构,可为天然气供应资源配置决策与运营水平提升提供理论依据。(图8,表2,参22)

油田联合站分布式能源系统优化

为了提高油田联合站的经济效益,达到进一步节能降耗的目的,对分布式能源系统的科学用能、节能方法进行研究,将分布式能源系统的设备及运行策略进行合理配置,使其能量输出与联合站的用能需求相匹配。以年平均总支出费用最低为目标函数,能量平衡和设备安全运行为约束条件,建立并求解油田联合站分布式能源系统的混合整数线性规划(Mixed-integer Linear Programming,MILP)模型。实例计算结果表明:与传统集中式能源和冷热电三联供系统相比,基于该模型求解的方案经济效益明显,能源利用率高,且更节能环保。(图5,表3,参20)