小样本预测埋地管道外腐蚀速率

为解决现有线性回归模型、单一支持向量机和遗传算法优化支持向量机(GA-SVM)等管道腐蚀速率预测准确率低的难题,选取总含盐量、氧化还原电位、pH值、氯离子浓度、硝酸根浓度、硫酸根浓度、溶解氧含量、自然腐蚀电位等埋地管道外腐蚀速率的主要影响因素作为输入变量,采用麻雀搜索算法优化支持向量机算法,建立了麻雀搜索优化的支持向量机(SSA-SVM)腐蚀速率预测模型。测试集验证结果表明,SSA-SVM模型的决定系数R2为0.9919,高于线性回归模型(0.7189)、单一支持向量机(0.8442)和GA-SVM(0.9137);均方根误差为0.0686 mm/a,低于其他3种模型的0.1166、1.7745、0.1183 mm/a;平均绝对误差为0.0902 mm/a,低于其他3种模型的0.1474、1.7056、0.0977 mm/a;平均相对误差为3.94%,低于其他3种模型的25.59%、32.29%和6.42%。采用此模型随机选择B管道8组检测数据预测埋地管线外腐蚀速率,与现场实际年腐蚀速率对比预测精度为0.9642,高于GA-SVM的预测精度0.6690,表明该模型可应用于埋地管道的外腐蚀量和腐蚀速率预测,为埋地管道的安全运行提供数据支持。

基于SARIMA-LSTM组合模型的油气集输系统能耗预测

油气集输是油田开发生产过程的重要阶段,准确预测油气集输系统能耗能够为生产调度和能源管控提供支持。为提高油气集输系统能耗预测的准确性,针对其线性和非线性特征,综合考虑数理统计和机器学习预测方法的优缺点,提出一种基于季节性差分自回归积分滑动平均(SARIMA)和长短期记忆(LSTM)神经网络的组合预测模型。根据S油田M环状掺水油气集输系统6年的运行数据,设计组合模型的网络结构,训练组合模型的网络参数。研究结果表明:与传统的SARIMA模型和LSTM神经网络相比,组合模型对三个能耗指标的预测准确性显著提高,可为企业调整生产运行方案和优化能源管控方案提供指导和数据支持。

气田地面集输系统温室气体排放计算方法及模型构建

天然气作为重要的一次能源,产销量逐年递增的同时,也带来日益严重的温室气体排放问题。参考IPCC(联合国政府间气候变化专门委员会)法及中国油气生产企业温室气体核算方法,以气田地面集输系统为研究对象,在分析系统工艺流程特点的基础上,确定温室气体排放计算边界,提出历史排放强度法、工艺流程法两类温室气体排放计算方法,并对重点设备的温室气体排放进行研究。基于Python3.9环境,开发了温室气体排放计算模型,并以某气田地面集输系统为例进行了核算分析,可帮助相关企业快速核算温室气体排放量。最后,基于研究成果对中国气田地面集输系统温室气体排放计算及管理提出了建议。

高含水期原油低温集输温度界限模型研究

随着油田进入高含水期,原油流动特性发生了较大变化,而传统的集输工艺流程能耗较高,为了降低集输能耗,急需对管道低温集输温度界限进行研究。因此,在华北油田测试区块建立了可视化试验装置,研究实际生产过程中高含水原油低温集输特性和温度界限。研究结果表明,随着集油管线温度的降低,存在3个压降变化的转折点,其中压降增加率突变点和压降峰值点所对应的特征温度可作为低温集输的温度界限,据此拟合得到了满足实际生产需求的黏壁温度回归模型。基于所得模型,针对不同工况下低温集输的温度界限进行了预测,并据此创建了低温集输可行性的图示判断工具。所得结果对高含水期油田实际生产中低温集输的可行性判断及其安全运行管理具有指导意义。

含砂热油管道温度与流速双耦合流态冲蚀规律对比分析

为研究集输管道中含砂稠油与低黏原油对弯管内壁的冲蚀规律,通过优化的离散相(DPM)冲蚀模型及管道薄壁传热结构,对含砂稠油与低黏原油在温度与流速耦合作用下的流动过程进行模拟。结果表明:在相同流速下,稠油的冲蚀速率随温度变化的规律与其自身雷诺数的变化趋势一致,且冲蚀区域随温度升高会不断扩大;低黏原油的冲蚀速率随温度的变化易受流态影响,其冲蚀速率在过渡区会出现明显的波动过程,但冲蚀区域面积变化不明显。在流速增加的情况下,低黏原油在湍流区的冲蚀速率增长幅度明显大于稠油,且油温越低,低黏原油的冲蚀速率增幅越大。在相同的湍流输送状态下,原油冲蚀速率的变化主要受流速的影响,并且油温的降低对弯管处的减蚀作用有限。

油气集输系统规划方案优化计算

在系统分析的基础上,采用分级优化策略将油气集输系统规划方案优化问题分解为拓扑优化和参数优化两个子问题,并通过中间站的位置变量将这两个子问题进行有机结合,从而为该系统的优化设计开辟了一条新思路。实例计算表明,给出的油气集输系统规划方案优化计算方法是可行的,可以用于工程实际设计。

稠油油田双管掺稀油集输系统的优化设计

双管掺稀油集输流程是稠油油田普遍采用的一种流程。通过对双管掺稀油集输流程的系统分析,以初始投资与运行费用相结合的等额年费用为优化目标,建立了优化设计的数学模型,给出了优化设计变量的约束条件及数学模型的求解方法,并编制了相应的求解软件,以实例说明了该软件的应用情况。

油气集输系统生产运行方案优化方法

为降低生产运行成本,以油气集输系统生产运行费用最小为目标函数,将井口回压、井口掺水压力和原油进站温度等作为约束条件,建立了系统运行方案优化数学模型;根据优化数学模型的结构特点,采用了序列二次规划法求解,编制了油气集输系统生产运行优化软件.某区块的现场应用结果表明:每年按300d计,年节约耗气1.70×106m3,耗电4.50×104kW·h.

葡萄花油田转油站系统生产运行方案优化

葡萄花油田已经进入高含水期开采,地面集输系统的负荷下降,系统效率降低,生产成本费用逐年增加.为实现油田生产高效、低耗和效益最大化,以系统生产运行费用最小为目标函数,将井口回压、井口掺水压力、原油进站温度、加热炉运行负荷等作为约束条件,建立转油站集输系统生产运行方案优化数学模型.根据模型的结构特点,提出分层次优化的求解策略.某区块现场应用结果表明,优化后系统耗电量比优化前下降20.43%,耗气量下降17.72%,综合能耗费用下降18.61%.

集输系统能耗定量化预测大数据模型应用研究

在油气集输系统中,采用机器学习技术与油气集输过程相结合的方式,进行集输系统的能耗预测研究。分析了集输过程主要耗能参数,定量化描述了各耗能参数与能耗之间的变化关系,研究建立耗能定量化预测大数据模型,实现了集输系统能用能定量化预测分析。以胜利油田A集输系统为例,对建立的模型进行了验证。结果表明:采用此方法可以大大降低建模难度,缩短设计周期,降低工作量,进而为油田集输方案的调整与节能优化运行提供合理的参考依据。

杏六联401转油站集输参数优化

以计量间所辖油井井口至转油站进口的地面集输管网为对象,研究树状双管掺水集输系统参数优化问题.以能耗费用最低为目标函数建立约束非线性规划问题数学模型,通过POWELL法,结合混合SUMT法进行优化求解.对杏六联合站所辖的401转油站的实际情况进行运算,给出运行方案,用于工程实际可使运行费用降低2.2%,为系统优化设计和生产管理提供帮助.

用普通累积法预测油气管道投资

文献 [1]用灰色系统方法预测油气管道投资费 ,其计算步骤较多 ,计算繁琐。文章采用计量经济学中的新方法———普通累积法预测管道投资费。该方法与文章建立的二次曲线模型既可拟合历史管道投资费 ,又可预测建设期的管道投资费 ,计算方法比灰色预测更简捷。预测结果与灰色预测结果比较 ,相对误差仅为 1.5 2 4%。为进一步验证用普通累积法预测管道投资费的可靠性与准确性 ,对价格指数的时间序列分 3种情况进行了数据拟合和事后预测 ,其拟合值、预测值与实际值的相对误差均小于 5 % ,平均绝对误差均小于 1.6 85 % ,其预测值与灰色预测值的相对误差均小于 2 .42 8% ,证明该方法和文章建立的二次曲线模型能较准确地反映价格指数的变化规律 ,是价格指数和管道投资预测方法的扩充。文中还对文献 [1]建立的 4个管道投资费的管径、壁厚回归模型作了改进 ,扩充至 6个回归模型 ,以便在拟合的管径、壁厚范围内其管道投资费都可以计算。同时 ,还强调了预测与计算中应注意的两个问题。

天然气泄漏扩散模型研究

在天然气集输过程中,由于管道系统连接件之间的密封缺陷、腐蚀穿孔、人为管理不善等因素引起的天然气泄漏甚至爆炸事故在国内外屡见不鲜,对于长输天然气管道泄漏过程研究应用,可有效减少因天然气扩撒、爆炸等引起的人员和经济损失,而研究的关键则在于模型的建立。

油气水分离设备仿真与应用

为建立海上油田集输系统仿真流程,以三相分离器为例对油气水分离设备进行仿真。在已知分离器结构尺寸、处理液性质、处理量以及操作条件的基础上,将理论计算法与人工神经网络法相结合,预测三相分离器出口原油含水率;建立油、气、水流量及出口温度数学模型,并利用Matlab与C++Builder语言开发仿真软件。由软件模拟仿真可得到油、气、水流量,出口原油含水率、温度及能流图。经现场应用测试,仿真结果满足工程允许误差要求。利用该仿真软件可快速、高效的得到不同工况下设备出口运行参数及能耗情况,进而优选运行工况,实现集输系统节能降耗,具有一定工程应用价值。

面向决策支持的交通运输信息平台研究

传统的交通运输信息类网站存在着作用的局限性以及收集信息与参与决策的弱关联性,通过对信息采集、数学建模、数据挖掘等知识的研究,提出了一种面向决策支持的交通运输信息平台解决方案。该方案利用网站发布信息,结合信息采集技术收集信息,并根据后台构建的数学模型和数据挖掘技术对信息进行整理并归纳出其隐藏的知识和规律。通过实验室的使用,可以看出,该方案可以有效地对信息进行收集、整理、建模,为交通运输行业构建科学的决策支持系统提供支持。

数模融合驱动的集输管道内腐蚀预测

为提升天然气集输管道内壁腐蚀深度预测精度,基于腐蚀机理模型与高斯过程回归(GPR)建立了数模融合驱动的管道内腐蚀深度预测模型。将GPR引入管道内壁腐蚀深度预测中,首先根据腐蚀深度物理模型得到线性腐蚀增量模型,并将其融入高斯过程线性核函数中;然后进一步将平方指数核函数融合至上述核函数中,提高模型局部学习能力,构建用于腐蚀深度预测的Velázquez-GP模型;最后以重庆气矿天高线B段管道内壁腐蚀监测数据为研究对象,探讨了Velázquez-GP与Velázquez模型、GPR法、GM(1,1)法及RPGM(1,1)法预测结果的差异。结果表明,Velázquez-GP的预测结果与实际值吻合情况最优,相对误差分布在-8%~8%,且持续20个月相对误差介于-2%~2%,均方根误差(E_(RMS))为3.8243μm,平均绝对百分比误差(E_(MAP))为2.0467%,各项评价指标均优于4种对比方法,证明了所建预测模型具有更高的预测精度及泛化能力,可有效并长期实现对管道内壁腐蚀深度的预测。

原油集输系统地面设施布局的优化

分析了原油集输系统。运用数学规划理论对管网布局进行了研究，根据建设费与营运费综合经济指标，建立了数学模型，在研制“油田地面建设总体方案优选系统”软件中采用了该模型。在吉林油田试用取得了良好的效果。

S32205不锈钢弯管在气固两相流下的冲蚀模拟研究

页岩气开发时,其高压气流携带颗粒对传输管线弯头的冲蚀给页岩气的安全集输带来严重威胁。为了页岩气管道安全,使用CFD-DPM模型,选取砂配比、流速及压力等因素进行正交实验,研究了S32205双相不锈钢材质的90°弯管在气固两相流环境中的冲蚀情况,分析了弯头部分的流场变化。结果表明:S32205不锈钢的最大冲蚀率为5.30×10^(-3) mm/a,最小冲蚀率为3.87×10^(-4) mm/a;在多项参数中,流速对弯管的冲蚀影响较大,砂配比次之,压力对弯管的冲蚀影响最小;流场分析结果可知,气流在弯头外侧压力较高、流速较低,在弯头内侧流速较高、压力较低。

多因素影响下Y型管内流动状态数值模拟研究

Y型管在油气集输管道中应用广泛,但容易发生应力集中而引起腐蚀泄漏事故,因此有必要对其影响因素进行研究。基于流体动力学原理,借助CFD软件对油气集输管网中Y型管件进行流场和应力分析。结果表明:Y型管道剪切力受到流体流速、黏度以及气含率等多种因素影响;管道内部流速升高以及黏度增大均会增强Y型管道最大剪切力;增大气含率和支管管径会减轻Y型管道最大剪切力。该研究结论可为管道冲刷腐蚀的防护提供一定的理论依据。

宾汉流体偏心环状管流的数值模拟

在调研了大量关于宾汉流体偏心环状管流的文献之后,发现大都是近似计算而不具有普适性。根据流体力学中N-S方程对层流的描述,再结合力学理论,对其流动界面提出严密而科学的界面耦合条件,得到了完整描述其流动的适定的偏微分方程组,通过计算机数值模拟,得到了它的流动规律,具有工程应用价值。