Оптимизация систем сбора и транспорта нефти и газа
Использование многокритериальной оптимизации для решения любого количества источников, промежуточных станций и точек назначения. Построение модели распределения нефтепродуктов через сеть нефтепроводов. Расчёт времени прохождения пакета сырья по трубе.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.02.2020 |
| Размер файла | 85,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
HAMK University of Applied Sciences,
Оптимизация систем сбора и транспорта нефти и газа
А.А. Махатов
г. Валкеакоски
Введение
В процессе управления сложными организационно - техническими системами надо всегда принимать непростые решения, связанные с учетом многих критериев протекания каких либо производственных процессов и ограничений на ресурсы.
Если такие решения принимать с использованием только интуиции и опыта руководителя, то будет достаточно сложно сделать оптимальный выбор. (1)
Методы машинного обучения позволяет сформулировать математическую модель системы и на основе ее выходных данных принять взвешенное решение.
Эвристические методы хорошо подходят для решения комбинаторных задач. нефтепровод труба сырье многокритериальный
Одной из этих задач является распределение нефтепродуктов через сети нефтепроводов.
Эти задачи решаются с помощью многокритериальной оптимизации с эволюционными алгоритмами.
В этой статье несколько целевых функций и ограничений были определены для выражения целей решения.
Распределение нефтепродуктов через сеть нефтепроводов является очень важной проблемой, так как это деятельность экономического значения в каждой стране.
Обычно, продукты берутся с заводов, портов или центров хранения и транспортируются к точкам назначения.
Основная цель заключается в удовлетворении востребованных продуктов в точках назначения в срок, но и другой немаловажной целью является избежать последовательной отправки продуктов разных видов, потому что они могут испортить друг друга.
Более того, ряд ограничений должны быть удовлетворены такие как: ограничения в объемах отправки из источников и прием в точке назначения, ограничения в объемах сети транспортировки и ограничения в объемах хранения.
В этой статье была создана модель сети нефтепровода, описание этой модели и дизайн решения задачи.
Полное решение задачи будет представлено на Всероссийской Конференции Лукойл Оверсииз. Автор статьи уверен, что решение будет наиболее оптимальным.
Модель сети нефтепровода
Мы рассмотрим упрощенную модель сети нефтепровода. Сеть имеет: множество узлов, которые представляют собой источники; множество стоков, которые представляют собой точки назначения; множество промежуточных соединений, которые представляют собой точки хранения.
Рисунок 1 наглядно показывает, что собой представляет упрощенная модель. У этой модели два источника (узлы 1 и 2), три стока (узлы 5, 6 и 7) и два промежуточных соединения (узлы 3 и 4).
Рис. 1
Числа в соединении между двумя узлами дают нормализированную дистанцию в условных единицах времени нужных для преодоления одного пакета сырья всей трубы.
Например, число 7 в соединение между узлами 3 и 6 значит, что один пакет сырья тратит 7 периодов времени, чтобы преодолеть расстояние из 3 в 6 или это соединение содержит 7 пакетов сырья.
Описание модели
Решение задачи определяется в виде пакета, переданного от каждого источника или промежуточных узлов в каждый момент времени. Мы используем матрицу, в которой строки это соединения каждого источник и промежуточного узла, а столбцы это время.
Эта матрица будет нашей начальной популяцией, которую нужно оптимизировать.
Цель оптимизации, удовлетворить доставку продуктов, на которых спрос, в точки назначений вовремя.
Однако эта презентация модели не соответствует условиям задачи, потому что тип производимой нефти в каждом из источников может быть разным.
Самый легкий путь чтобы решить эту проблему это присвоить каждому из источников тип нефти от 1 до числа различных типов нефти отправленных этим источником.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
||
|
Соединение 1 |
1 |
1 |
2 |
0 |
0 |
2 |
1 |
1 |
1 |
2 |
2 |
0 |
2 |
2 |
1 |
|
|
Соединение 2 |
3 |
2 |
1 |
2 |
1 |
0 |
0 |
1 |
2 |
3 |
2 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
Соединение 3 |
2 |
1 |
1 |
2 |
3 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
3 |
0 |
2 |
|
|
Соединение 4 |
1 |
2 |
1 |
1 |
0 |
1 |
2 |
3 |
2 |
1 |
1 |
2 |
0 |
1 |
3 |
|
|
Соединение 5 |
2 |
0 |
0 |
1 |
3 |
2 |
2 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
2 |
1 |
|
|
Соединение 6 |
1 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
1 |
1 |
2 |
1 |
3 |
3 |
0 |
0 |
1 |
|
|
Соединение 7 |
1 |
2 |
3 |
0 |
1 |
2 |
1 |
2 |
3 |
2 |
1 |
2 |
1 |
3 |
2 |
|
|
Соединение 8 |
1 |
0 |
2 |
0 |
3 |
1 |
0 |
1 |
1 |
2 |
2 |
0 |
3 |
2 |
0 |
|
|
Соединение 9 |
3 |
1 |
1 |
2 |
1 |
3 |
1 |
1 |
3 |
2 |
1 |
1 |
2 |
1 |
0 |
|
|
Соединение 10 |
1 |
2 |
3 |
0 |
2 |
1 |
3 |
0 |
1 |
2 |
0 |
1 |
1 |
2 |
2 |
Например, для сети на рис. 1, пусть источник 1 производит нефть типа 1 и 2, и источник 2 производит нефть типа 3 и 4. Тогда допустимыми значениями для строки с соединениями 1, 2, 3, 4 будут в промежутке от 0 до 2, а остальные от 0 до 4. В первых двух соединениях значения 1 или 2 будут соответствовать 1 или 2, в двух последующих те же значения будут соответствовать 3 или 4.
Например, в первый промежуток времени, первая столбец из [1 3 2 1 2 1 1 1 3 1] преобразуется в [1 1 4 3 2 1 1 1 3 1].
Дизайн решения
После создания случайной популяции и соответствие ее условиям задачи следует использование генетических операторов: кроссовер и мутация. (2)
Для оператора кроссовера нам потребуется создать новую популяцию удовлетворяющим условиям задачи.
Для этого установим ограничения на создание матрицы по количеству тип нефти в каждом соединении.
|
Узел 1 |
Узел 2 |
Узел 3 |
Узел 4 |
||||||||
|
Соединения |
1,3 |
1,4 |
2,3 |
2,4 |
3,4 |
3,5 |
3,6 |
4,3 |
4,6 |
4,7 |
|
|
Номер соединения |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
Кол-во типов |
2 |
2 |
2 |
2 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
Новую популяцию скрестим с начальной популяцией в точке после 5 промежутков времени.
Вероятность мутации 0.08.
Модель подлежит следующим ограничениям:
1. Минимум производственной мощности должно быть удовлетворено.
2. Каждая точка назначения должна получить количество требуемых пакетов.
3. Объем бака не должен быть превышен.
4. Прибытие пакета на узел должно быть своевременно.
И целями являются:
1. Свести к минимуму время, которое требуется при проверке спроса в каждом назначении.
2. Свести к минимуму сумму предыдущих времен.
Генетический алгоритм представляет собой цикл, который остановится только при выполнении критерия: нахождение оптимального решения с учетом фитнесс функции.
Заключение
Модель задачи создана, целевые функции и ограничения поставлены. Осталось выбрать правильную фитнесс функцию, мутации и точку кроссовера для того что бы алгоритм нашел оптимальное или субоптимальное решение.
Процесс оптимизации и решение проблем оптимизации занимают время, но при решении одной задачи есть возможность использовать решения для любого количества источников, промежуточных станций и точек назначения.
Многокритериальная оптимизация способна охватить задачу полностью и решить ее в общем случае. Обязуюсь предоставить полное решение с примером на Всероссийской Конференции Лукойл в Перми.
Список литературы
1. Шеховцов А.В., Крючковский В.В., Мельник А.Н., Автоматика. Автоматизация. Электротехнические комплексы и системы. Херсон: Херсонский национальный технический университет, 2007.
2. Goldberg, D.E. Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning. б.м. : Addison-Wesley, 1989.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
История формирования системы магистральных нефтепроводов в России. Преимущества данного способа транспорта нефти и газа, обеспечившие его всемирное развитие. Недостатки использования трубопроводов. Расчет пропускной способности вертикального сепаратора.
контрольная работа [27,3 K], добавлен 14.03.2014Расчет инженерно-технических решений по обустройству систем сбора и внутрипромыслового транспорта нефти, газа и пластовой воды. Особенности системы сбора газа и технологии подготовки газа. Определение технологических параметров абсорбционной осушки газа.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 16.11.2022Характеристика Архангельской нефтебазы; ее основные зоны. Правила хранения нефтепродуктов в металлических резервуарах, бочках и бидонах. Назначение и принципы работы насосных станций. Виды канализационных сетей; расчет их пропускной способности.
отчет по практике [2,1 M], добавлен 16.08.2015Совершенствование и упрощение систем сбора, транспорта нефти и газа, их первостепенное значение для снижения капитальных затрат и эксплуатационных расходов. Отличительные способности самотёчных негерметизированных систем. Схемы обустройства месторождений.
презентация [5,3 M], добавлен 19.03.2015Система сбора нефти, газа и воды на нефтяных месторождениях. Основные факторы, учитываемые при проектировании системы внутрипластового сбора. Принципиальная схема получения товарной нефти. Отличительные способности самотёчных негерметизированных систем.
реферат [18,0 K], добавлен 29.12.2010Исторические сведения о нефти. Геология нефти и газа, физические свойства. Элементный состав нефти и газа. Применение и экономическое значение нефти. Неорганическая теория происхождения углеводородов. Органическая теория происхождения нефти и газа.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 23.01.2013Понятие природного газа и его состав. Построение всех видов залежей нефти и газа в ловушках различных типов. Физические свойства природных газов. Сущность ретроградной конденсации. Технологические преимущества природного газа как промышленного топлива.
контрольная работа [2,0 M], добавлен 05.06.2013Выбор газоперекачивающего оборудования компрессорных станций. Расстановка компрессорных станций по трассе газопровода. Определение состава месторождения газа, суточной пропускной способности газопровода. Механический расчёт количества пылеуловителей.
курсовая работа [104,4 K], добавлен 12.11.2014Определение необходимого количества скважин для месторождения газа. Метод источников и стоков. Анализ зависимости дебита газовой скважины от ее координат внутри сектора. Распределения давления вдоль луча, проходящего через вершину сектора, центр скважины.
курсовая работа [826,9 K], добавлен 12.03.2015Изучение основных методов подсчета запасов. Исследование степени геологической изученности и промышленного освоения. Российская классификация запасов нефти, газа и конденсата. Сравнение классификационных систем ресурсов нефти и газа различных стран.
отчет по практике [1,2 M], добавлен 11.04.2019Назначение установки комплексной подготовки нефти и газа. Технологический режим ее работы. Предварительный сброс пластовой воды. Осушка попутного нефтяного газа. Пуск и остановка УКПНГ. Характеристика сырья и готовой продукции. Контроль техпроцесса.
курсовая работа [121,1 K], добавлен 04.07.2013Исследование геологической природы нефти и газа. Изучение плотности, вязкостных свойств, застывания и плавления, загустевания и размягчения, испарения, кипения и перегонки нефти. Групповой химический состав нефти. Физические свойства природного газа.
реферат [363,1 K], добавлен 02.12.2015История возникновения и особенности развития нефтяных и газовых месторождений. Методы сбора, подготовки, способы транспортировки и хранение газа и нефти, продукты их переработки. Обеспечение технической и экологической безопасности при транспортировке.
дипломная работа [162,1 K], добавлен 16.06.2010Принципы систем сбора продукции скважин. Особенности процессов вытеснения нефти водным раствором, щелочными и кислотными растворами. Исследования по оценке потерь разрушения и распределения ПАВ при вытеснении нефти из теригенных и карбонатных пород.
курсовая работа [5,7 M], добавлен 30.03.2019Анализ неорганической и органической теорий происхождения нефти и газа. Залегание нефти и газа в месторождении, состав коллекторов, их формирование и свойства. Проблемы коммерческой нефте- и газодобычи на шельфе Арктики, устройство ледостойких платформ.
презентация [3,5 M], добавлен 30.05.2017Факторы миграции нефти и газа в земной коре. Проблема аккумуляции углеводородов. Граничные геологические условия этого процесса. Главное свойство геологического пространства. Стадии выделения воды, уплотнения глин. Формирование месторождений нефти и газа.
презентация [2,5 M], добавлен 10.10.2015Основные сведения о месторождениях нефти и газа, способы их формирования и особенности разведки полезных ископаемых. Сферы применения и режимы эксплуатации различных видов скважин, используемых для добычи. Промысловый сбор и подготовка нефти, газа и воды.
отчет по практике [3,2 M], добавлен 21.07.2012Коллектор - горная порода с высокой пористостью и проницаемостью, содержащая извлекаемые количества нефти и газа. Классификационные признаки коллекторов. Типы пород и залежей. Фильтрационные и емкостные свойства нефтяных и газовых пластов. Типы цемента.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 27.01.2014ООО "Уренгойгазпром" как дочернее предприятие ОАО Газпром, его мощность, геолого-промысловая характеристика. История освоения и проектные решения по разработке Уренгойского газоконденсатного месторождения. Схема сбора и подготовки газа к транспорту.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 10.05.2011Моделирование систем поисковых и разведочных скважин. Стадия поисков и оценки запасов залежей (месторождений) нефти и газа. Определение количества поисковых и оценочных скважин. Использование метода минимального риска и теории статистических решений.
презентация [317,9 K], добавлен 17.07.2014
