高清PDF《大型油气网络系统优化理论与方法》刘扬

本书是一本有关大型油气网络系统优化理论及方法研究的专著，除必要的基本理论介绍外，书中其余内容均是作者研究多年的理论成果。本书定义了涵盖油气生产主要过程的油气田地上地下亚闭环网络系统的概念，阐明了地上地下亚闭环油气网络系统整体运行优化理论和方法。详述了具有全局收敛性的高效智能优化算法及超大规模油气管网布局优化理论和方法。全书共5章，主要内容包括：智能优化算法及其改进、油气集输系统优化、注入系统优化、大型油气田地上地下亚闭环网络系统整体运行优化及大型油气管网布局优化。对每类优化问题都给出了数学模型、求解方法和应用实例。
本书适合各类石油工程技术人员、科研工作者、高等学校有关专业师生阅读。

我国原油需求量逐年攀升，对外依存度已突破70%。这意味着，我国仅有不足30%的原油需求总量可以自给，而绝大部分需要进口。因此，石油安全问题已严峻地摆在我们面前。除了增加自给能力、减少外需之外，进一步减少石油生产中的投资和能耗，也是意义重大的研究目标。从一定意义上讲，大幅度减少投资、降低能耗，也意味着提高自给能力，从而降低对外依存度。
由此可见，石油工业在国家能源领域中占有重要的战略、经济地位。同时它也是一个多学科交叉、知识密集型行业。运用优化决策的手段，降低管理成本，提高产量和采收率，减少操作成本，提高运营效率，比以往任何时期都意义重大。减少投资、节能降耗问题最终可以表达为优化问题，因而最优化方法在石油工业中具有广泛的应用领域和现实的应用价值。油气田的建设、设施设备的投人、生产运行的耗能等耗资都是巨大的，运用优化的理论方法实现减少投资、节能降耗的目标是油田智能化、智慧化发展的必然选择。
本书定义了地上地下一体化的亚闭环网络系统，该系统可以反映油气生产的主要过程，对系统进行整体优化可以实现经济开采、减资降耗、高效运行的目标。该系统涵盖了5个子系统：油藏系统、采油系统、集输系统、污液系统及注人系统。亚闭环网络系统优化具有的特点：多目标寻优、多系统耦合、离散连续变量混合、大规模优化、含有多个NP类子问题。提出高效可行的智能优化方法，也是本书探求的重点。

内容索引：

绪论
第1章智能优化算法及其改进5
1.1存世智能优化算法研究进展5
1.1.1智能优化求解机理5
1.1.2粒子群算法及改进…7
1.1.3烟花算法及改进…9
1.1,4混合蛙跳算法及改进…11
1.2基于庞加莱回归的收敛性定理…12
1.2.1庞加莱回归…12
1.2.2随机优化求解方法收敛性定理13
1.3混合粒子群-烟花全局优化算法14
1.3.1混合粒子群-烟花算法(PS-FW)14
1.3.2全局收敛性分析…20
1.3.3数值实验对比分析20
1.3.4算法主控参数分析40
1.4改进的粒子群全局优化算法…46
1.4.1改进粒子群算法(MPSO)47
1.4.2全局收敛性分析…50
1.4.3数值实验对比分析…53
第2章油气集输系统优化研究64
2.1MS集输网络拓扑布局优化设计64
2.1.1MS网络定义64
2.1.2MS网铬拓扑优化数学模型65
2.1.3MS网络拓扑优化的分级优化法…66
2.1.4MS网络拓扑优化的混合遗传模拟退火算法68

2.1.5计算实例…74
2.2MRS集输网络拓扑布局优化设计78
2.2.1MRS网络定义…78
2.2.2MBS网络拓扑优化数学模型…79
2.2.3MRS网络拓扑优化的分级优化法80
2.2.4MS网络拓扑优化的混合遗传模拟退火算法82
2.2.5计算实例…83
2.3MS网络障碍拓扑优化88
2.3.1MS网络障碍拓扑优化数学模型88
2.3.2MS网路障碍拓扑优化的求解方法89
2.3.3计算实例…90
2.4油气集输管网参数优化设计…94
2.4.1油气集输管网参数优化设计数学模型建立……94
2.4.2油田地面管网多目标参数优化数学模型的求解97
2.4.3计算实例101
2.5集气网络优化研究107
2.5.1基本概况107
2.5.2集气系统可靠度计算方法107

2.5.3考虑可靠度的集气管网布局优化模型110
2.5.4混合分级蛙跳优化求解方法114
2.5.5计算实例…118
第3章注入系统优化研究121
3.1注水系统水力仿真计算方法121
3.1.1油田注水系统…121
3.1.2管网计算基本理论…122
3.1.3油田注水系统仿真计算124
3.2注水管道摩阻系数反演优化研究129
3.2.1单工况下管道摩阻系数反演129
3.2.2基于智能计算的多工况摩阻系数反演137
3.2.3基于随机优化的管道摩阻系数反演…142
3.3注水系统运行方案优化148
3.3.1注水系统运行参数优化148
3.3.2注水系统开泵方案优化…149
第4章大型油气田地上地下亚闭环网络系统整体运行优化研究155
4.1地下亚闭环网络系统155
4.1.1地上地下亚闭环网络系统的定义…156
41.2地上地下亚闭环网络系统的功能…156
4.1.3地上地下亚闭环网络系统的特点157
4.2地上地下亚闭环网络系统整体运行优化模型157
4.2.1目标函数…158
4.2.2约束条件159
4.3亚闭环网络系统分解协调策略160

4.3.1大系统理论及思想…161
4.3.2亚闭环网络系统多级递阶结构162
4.3.3可行性准侧164
4.4油藏子系统注采优化165
4.4.1油藏子系统注采优化模型166
4.4.2地下注入有效模糊区……169
4.4.3混合分解协调-粒子群-烟花求解方法…171
4.5采油子系统机采参数优化178
4.5.1采油子系统抽汲参数优化模型…179
4.5.2单井机采系统模糊聚类降维法…181
4.5.3混合改进粒子群求解方法…185
4.6集输子系统运行参数优化…187
4.6.1集输子系统运行参数优化数学模型……187
4.6.2混合粒子群-烟花求解方法…190
4.7污水处理子系统调度优化…192
4.7.1贝叶斯-马尔可夫链蒙特卡罗水力修正法…192
4.7.2污水处理子系统调度优化数学模型196

4.7.3改进粒子群求解法…198
4.8注水子系统运行方案优化199
4.8.1注水子系统运行参数优化200
4.8.2注水子系统开泵方案优化205
4.9混合智能分解协调优化求解策路216
4.9.1基于改进粒子群神经网络的油井含水率预测216
4.9.2最大含水上升率模糊集219
4.9.3多目标改进粒子群算法…220
4.9.4亚闭环网铬系统整体运行优化混合智能分解协调求解223
4.10地上地下亚闭环网络系统整体运行优化实例225
第5章大型油气管网布局优化研究…228
5.1多障碍下布局处理方法228
5.1.1障碍的隐式表征229
5.1.2管道与障碍位置关系确定231
5.1.3最小包围盒简化法……232
5.1.4绕障路径优化…233
5.2大型油气集输管网障碍布局优化模型234
5.2.1大型MST网络布局优化模型234
5.2.2大型MS网络布局优化模型239
5.3格栅剖分集合划分法241
5.3.1理论基础242
5.3.2主要步骤244
5.3.3复杂度分析244

5.4位域相近模糊集求解法245
5.4.1位域相近模糊集245
5.4.2油气井隶属关系求解246
5.4.3复杂度和最优性分析247
5.5拓扑结构关联集优化法248
5.6组合式优化求解策略250
5.6.1分层协调优化…250
5.6.2策略主流程…251
5.6.3大型油气集输管网布局优化实例…253
5.7受约束大型油气集输管网三维空间布局优化255
5.7.1三维地形混合格网表征方法255
5.7.2双向广度优先路径搜索算法261
5.7.3基于分治策略的管道路由优化…267
5.7.4三维空间下油气集输管网布局优化…269
5.7.5三维空间下布局优化实例272
参考文献…275

投稿会员：芳华