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油井间抽批调度问题:是确定未来给定计划期内油田井场间抽工作方式的油井各时间段的启停状态及采油量,在满足采油需求的情况下,考虑油井底部压力变化特征对油井开启的影响以及油井最小开关机时间和爬坡约束等生产工艺要求,使总的油井采油运行成本最小.
石油是不可再生资源,是关系到国家安全的重要战略资源. 随着近年来对石油的连续开采,部分油井已进入开采的中后期,油层出现明显的供液不足,许多低产油井仍在继续采油,表现出低渗、低压、低产、低效的特征. 因此,为了避免能源浪费和设备的损耗而采用间抽的方法进行采油. 油井间抽就是当油井出现供液量不足或者空抽时,关闭油井,等待一段时间进行蓄油. 当动液面达到抽油压力的最低要求时,再启动油井继续采油. 对油井进行间抽调度,能够提高油田的采油率,增加电机的运行寿命和工作效率,降低能耗和生产成本,对实现油田的精细化管理具有重要的意义.
一般情况下,一个油田是由很多油藏组成的,一个油藏里面又包含了很多油井,油井之间有的是在一个油层进行开采,有的是连接了相同的集输管道不同油层进行开采。
多个油藏和油井示意图
针对大规模油井调度问题,本文提出了批建模策略. 批建模的思想主要是根据油井间物理位置分布的相近性以及连通性,将相同集输管道的,型号相同的油井进行聚合组批. 图为某油田的一个油藏示意图,其中,每一个圆代表一个油井. 根据批建模策略,具有相同颜色的油井群可以聚合成一个批. 相应的油藏总体采油量的需求转化为对井批采油量的需求.
根据问题特点,建立的了混合整数数学规划模型,并设计了基于变量分离的拉格朗日分解算法进行求解. 为了加速算法求解效率,根据动态规划的结构特征,提出了用特征点代表同一阶段具有相同性质节点群的状态空间约简策略,降低搜索复杂度,用于提高算法的搜索效率.
引用格式
郎劲, 唐立新. 考虑爬坡约束的油井间抽批调度问题. 自动化学报, 2019, 45(2): 388-397
文章链接
作者简介
郎 劲
智能工业数据解析与优化教育部重点实验室(东北大学)讲师. 主要研究方向为机组调度, 能源建模与优化.
E-mail: langjin@ise.neu.edu.cn
唐立新
东北大学工业与系统工程研究所教授. 主要研究方向为生产批调度, 库存控制与供应链计划, 生产过程操作优化. 本文通信作者.
E-mail: lixintang@mail.neu.edu.cn
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