论文部分内容阅读
【摘要】能源的开发的合理利用是促进国家经济增长的重要因素之一，通过对油田的合理开发，对内部资源的合理利用将有助于推动社会经济的发展，在进行油田管网的集输管道建设中，通过使用GIS技术建立一种管网管理系统，将能够更为有效的推动油田资源的合理开发。
【关键词】油田；地面集输管网；管理系统
前言：油田地面技术管网是对原油进行有效运输利用的重要管道，如果在设计过程中不能够完善设计的理念，就有可能导致管网的利用脱离设计的目的。所以利用GIS技术建立一种科学化的先进集输管网管理系统，将有助于完善对现阶段油田内部地面技术管网的管理运用。
一、技术方案的制定
油田地面集输管网在使用时需要对其进行合理的管理以及控制，所以通过使用地理信息系统建立一种有效的管网管理系统是十分必要的。地理信息系统是一种将多学科、多部门综合囊括到一起的一门先进科学技术，通过将计算机技术作为整体运用的基础，在进行空间管理的效益上具有显著的优势。它具有的优点:1)包含了地面、地下空间基本信息，实现了测绘与勘察信息互补，能进行地面、地下多种信息叠加、统计、提取等应用分析;2)用符号直观的表示地理及某物体特征;3)地理及物体特征采用数字方式进行存储，既节省存储空间又可实现图形的无级缩放;4)便于数据的共享，图形的更新、存储和打印。
二、石油地面集输管网系统的优化设计
2.1石油地面集输管网系统的优化模型
在石油地面集输管网设计中，笔者为了方便于计算，对石油地面集输管网系统进行了以下假设：第一，地面集输管网系统的流动较为稳定；第二，每一条管道的温度保持不变，但是在集输管网系统的中的各条管道其温度可以有所不同；第三，进行优化设计的时候，要忽略阀门、配件以及弯管的影响；第四，整个地面集输管网系统中的流体构成不变，创建一个地面集输管网系统的水力学模型以及优化数学模型。通过该模型来计算管网的两相流系统以及单相流系统的流动特性。其中两相流模型的形式为：
riQai=ΔPi（式1）
其中Q表示支管i体积流量，r表示系数，ΔP表示支管i的压降，这个形式主要是体积流量和压降之间的非线性关系式。在此要注意的是a不是一个常量，而是流体特性以及管道尺寸等变量函数。通过线性理论的方法，将以上的式一可以变成以下两种形式：即：
riQi（ai-i）Qi=ΔPi（式2）
和riQi（ai-i）=βi（式3）
接着把式三放入到式二中则可以得出：βiQi=ΔPi（式4），通过两相流的方程式来进行计算。
2.2管网模型的构建
为了促使该模型在管网系统中更好地发挥出效果，笔者将设置以下几点要求：第一，每一个网环必须要指定相应的整型数，这个整型数必须要在1的基础上进行递增。第二，两个网环之间的公共支管处的流向必须要保持一致，其中在每一个网环中，支管参考流向也必须得保持一致。第三，如果流入节点流向是正，那么其流向为负。其方程式主要如下：
其中i=1，2，3…，N，如果有流体流出或者液体流入的话，则方程式为：
其中Di表示第i个节点的流出流量，Si表示第i个节点的流入流量，N表示管网系统中的总节点数，j表示与第i个节点连接的第j条管道，i表示管网系统中的第i个节点。
在任何封闭的环网中都可以运用希尔霍夫定律，能够得出相关的
能量平衡方程：其中l=1，2，3…，M。将
管网中的方程组与能量方程=0进行组合，假
设管网是由N个不同节点组成的，可以编写出连续性方程N个，但是在这些连续性方程中只有N-1个才与线形是没有关系的。对此，可以将这N-1个的方程式列入到方程组中去，根据M个管网环中的每个环，都能得出一个能量平衡的方程式，这样就会得到M个能量方程，并且这些能量方程式都是独立的。
2.3石油地面集输管网系统中的参数优化模型和其他的优化设计
首先在进行油田地面管网的管理系统中应该对油品的粘度、含水量等相关的参数进行优化管理，然后在对集输的模式进行去顶，最终对整个管网建设中的各个节点、回压、壁厚等相关的参数进行优化，使管网在利用过程中能够充分的具有动力性，达到最佳优化的效果。
将离散型数值变化优化设计的方式应用于石油地面管网的优化设计中，将能够有效的提高优化的效果，通过进行有限离散点的计算，对整个管网的优化设计进行函数分析，进而一高在优化工作过程中的计算机计算速度，提高工作效率。
温度与压力是整个管网系统在内部函数存在的隐形变量，虽然其存在方式与其他变量不同，但是在进行管网管理系统的设计过程中不能够将其忽视，并应该运用一种遗传优化计算的方法以及分级优化计算的方法进行管网系统的优化设计，通过将油田内部的管网系统作为目标函数，根据油田内部的实际状况，对集输管网中相应的各项数据以及各节点流量占的数量等进行分子，最终在确定了相應的变量元素之后，制定科学的规范模型，然后同归设计出的相关的模型进行位置向量的而优化设计，最终通过得出的数据参数确定最佳运行方案。
油田内部进行集输管网的管理建设，最好不依赖外部的大量设备，通过使用油田内部已经建立的各种工艺设施，完善优化管理系统的建设，通过因地制宜的管理里面，在进行改造的过程中尽可能的减少资金的投入，进一步实现对油田管网优化目标的建立。同时在建立的过程中可以根据管道的铺设状况以及转接状况进行设计，尽可能在减少不必要节点以及人员的投入，在最大的程度上降低运行过程中出现的成本。
油田地面管网管理系统的设计并不是三言两语就可以阐述明白的，由于系统设计的复杂性，在进行优化的过程中应该本着实事求是的原则，运用科学的优化技术手段，完善管网管理系统的设计运用。
三、油田地面集输管网管理系统的应用
集输管网管理系统构建完毕之后，相关的使用用户可以通过在系统登录的过程中进行用户名的输入以及身份密码的设立，来维护用户的个人信息安全。并且在整个系统中可以通过设置权限的方式强化设计系统的安全性。在进行设计的过程中，可以对油田管网图的设计采用一种分层设计的管理理念，使设计的过程可以通过使用图层的方式进行设计，提高图层的可操作性。在进行管网设计的过程中，可以使用矢量绘图工具，对设计中的管网进行优化设计。并且，由于使用了新的管理系统，在进行管网距离计算的过程中可以轻易的通过计算工具汇算出相关的数据。由于使用了科学的油田地面集输管网管理系统，就可以在信息获取的过程中变得更为简便快捷，通过使用GIS能够在最短时间内进行各种信息的获取查询，然后选择合理的设计管路，进而获得更为符合油田地面集输管网的管理数据。并且在信息定位的过程中GIS具有一定的技术优势，能够在合理的范围内对管道的各项信息进行精准的定位，这有利于对油田地面集输管网的控制，充分发挥管网管理系统的作用。
结语
将数字化技术与地理信息系统应用于集输管网的管理系统建设中，将提高对采油以及运输过程中的管网管理，对整个油田的建设发展具有显著的运用价值。
参考文献
[1]谢芳.油田地面集输管网优化设计及软件开发.《计算机光盘软件与应用》,2012年05期
【关键词】油田；地面集输管网；管理系统
前言：油田地面技术管网是对原油进行有效运输利用的重要管道，如果在设计过程中不能够完善设计的理念，就有可能导致管网的利用脱离设计的目的。所以利用GIS技术建立一种科学化的先进集输管网管理系统，将有助于完善对现阶段油田内部地面技术管网的管理运用。
一、技术方案的制定
油田地面集输管网在使用时需要对其进行合理的管理以及控制，所以通过使用地理信息系统建立一种有效的管网管理系统是十分必要的。地理信息系统是一种将多学科、多部门综合囊括到一起的一门先进科学技术，通过将计算机技术作为整体运用的基础，在进行空间管理的效益上具有显著的优势。它具有的优点:1)包含了地面、地下空间基本信息，实现了测绘与勘察信息互补，能进行地面、地下多种信息叠加、统计、提取等应用分析;2)用符号直观的表示地理及某物体特征;3)地理及物体特征采用数字方式进行存储，既节省存储空间又可实现图形的无级缩放;4)便于数据的共享，图形的更新、存储和打印。
二、石油地面集输管网系统的优化设计
2.1石油地面集输管网系统的优化模型
在石油地面集输管网设计中，笔者为了方便于计算，对石油地面集输管网系统进行了以下假设：第一，地面集输管网系统的流动较为稳定；第二，每一条管道的温度保持不变，但是在集输管网系统的中的各条管道其温度可以有所不同；第三，进行优化设计的时候，要忽略阀门、配件以及弯管的影响；第四，整个地面集输管网系统中的流体构成不变，创建一个地面集输管网系统的水力学模型以及优化数学模型。通过该模型来计算管网的两相流系统以及单相流系统的流动特性。其中两相流模型的形式为：
riQai=ΔPi（式1）
其中Q表示支管i体积流量，r表示系数，ΔP表示支管i的压降，这个形式主要是体积流量和压降之间的非线性关系式。在此要注意的是a不是一个常量，而是流体特性以及管道尺寸等变量函数。通过线性理论的方法，将以上的式一可以变成以下两种形式：即：
riQi（ai-i）Qi=ΔPi（式2）
和riQi（ai-i）=βi（式3）
接着把式三放入到式二中则可以得出：βiQi=ΔPi（式4），通过两相流的方程式来进行计算。
2.2管网模型的构建
为了促使该模型在管网系统中更好地发挥出效果，笔者将设置以下几点要求：第一，每一个网环必须要指定相应的整型数，这个整型数必须要在1的基础上进行递增。第二，两个网环之间的公共支管处的流向必须要保持一致，其中在每一个网环中，支管参考流向也必须得保持一致。第三，如果流入节点流向是正，那么其流向为负。其方程式主要如下：
其中i=1，2，3…，N，如果有流体流出或者液体流入的话，则方程式为：
其中Di表示第i个节点的流出流量，Si表示第i个节点的流入流量，N表示管网系统中的总节点数，j表示与第i个节点连接的第j条管道，i表示管网系统中的第i个节点。
在任何封闭的环网中都可以运用希尔霍夫定律，能够得出相关的
能量平衡方程：其中l=1，2，3…，M。将
管网中的方程组与能量方程=0进行组合，假
设管网是由N个不同节点组成的，可以编写出连续性方程N个，但是在这些连续性方程中只有N-1个才与线形是没有关系的。对此，可以将这N-1个的方程式列入到方程组中去，根据M个管网环中的每个环，都能得出一个能量平衡的方程式，这样就会得到M个能量方程，并且这些能量方程式都是独立的。
2.3石油地面集输管网系统中的参数优化模型和其他的优化设计
首先在进行油田地面管网的管理系统中应该对油品的粘度、含水量等相关的参数进行优化管理，然后在对集输的模式进行去顶，最终对整个管网建设中的各个节点、回压、壁厚等相关的参数进行优化，使管网在利用过程中能够充分的具有动力性，达到最佳优化的效果。
将离散型数值变化优化设计的方式应用于石油地面管网的优化设计中，将能够有效的提高优化的效果，通过进行有限离散点的计算，对整个管网的优化设计进行函数分析，进而一高在优化工作过程中的计算机计算速度，提高工作效率。
温度与压力是整个管网系统在内部函数存在的隐形变量，虽然其存在方式与其他变量不同，但是在进行管网管理系统的设计过程中不能够将其忽视，并应该运用一种遗传优化计算的方法以及分级优化计算的方法进行管网系统的优化设计，通过将油田内部的管网系统作为目标函数，根据油田内部的实际状况，对集输管网中相应的各项数据以及各节点流量占的数量等进行分子，最终在确定了相應的变量元素之后，制定科学的规范模型，然后同归设计出的相关的模型进行位置向量的而优化设计，最终通过得出的数据参数确定最佳运行方案。
油田内部进行集输管网的管理建设，最好不依赖外部的大量设备，通过使用油田内部已经建立的各种工艺设施，完善优化管理系统的建设，通过因地制宜的管理里面，在进行改造的过程中尽可能的减少资金的投入，进一步实现对油田管网优化目标的建立。同时在建立的过程中可以根据管道的铺设状况以及转接状况进行设计，尽可能在减少不必要节点以及人员的投入，在最大的程度上降低运行过程中出现的成本。
油田地面管网管理系统的设计并不是三言两语就可以阐述明白的，由于系统设计的复杂性，在进行优化的过程中应该本着实事求是的原则，运用科学的优化技术手段，完善管网管理系统的设计运用。
三、油田地面集输管网管理系统的应用
集输管网管理系统构建完毕之后，相关的使用用户可以通过在系统登录的过程中进行用户名的输入以及身份密码的设立，来维护用户的个人信息安全。并且在整个系统中可以通过设置权限的方式强化设计系统的安全性。在进行设计的过程中，可以对油田管网图的设计采用一种分层设计的管理理念，使设计的过程可以通过使用图层的方式进行设计，提高图层的可操作性。在进行管网设计的过程中，可以使用矢量绘图工具，对设计中的管网进行优化设计。并且，由于使用了新的管理系统，在进行管网距离计算的过程中可以轻易的通过计算工具汇算出相关的数据。由于使用了科学的油田地面集输管网管理系统，就可以在信息获取的过程中变得更为简便快捷，通过使用GIS能够在最短时间内进行各种信息的获取查询，然后选择合理的设计管路，进而获得更为符合油田地面集输管网的管理数据。并且在信息定位的过程中GIS具有一定的技术优势，能够在合理的范围内对管道的各项信息进行精准的定位，这有利于对油田地面集输管网的控制，充分发挥管网管理系统的作用。
结语
将数字化技术与地理信息系统应用于集输管网的管理系统建设中，将提高对采油以及运输过程中的管网管理，对整个油田的建设发展具有显著的运用价值。
参考文献
[1]谢芳.油田地面集输管网优化设计及软件开发.《计算机光盘软件与应用》,2012年05期