大型油氣田地面工程優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究進(jìn)展

李杰訓(xùn)

1海峽能源有限公司

2東北石油大學(xué)

2018年，我國(guó)原油對(duì)外依存度首次突破70%，為有效應(yīng)對(duì)低油價(jià)高成本和復(fù)雜國(guó)際環(huán)境的影響，保障國(guó)家能源安全與穩(wěn)定，各大油氣田都把降本增效提升為重要戰(zhàn)略目標(biāo)。油氣田地面工程作為油氣資源生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，其減資增效不僅對(duì)保障油氣資源有效開(kāi)采具有重要意義，也是當(dāng)下亟待解決的挑戰(zhàn)性難題。隨著大型油氣田產(chǎn)能建設(shè)方案的階段化調(diào)整，采用一定技術(shù)手段獲得科學(xué)合理的地面工程規(guī)劃設(shè)計(jì)方案可以產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益，其中，最優(yōu)化方法是實(shí)現(xiàn)地面工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要理論支撐。

油氣田地面工程是集成了油氣收集及輸運(yùn)存儲(chǔ)、油氣處理、污水凈化、電力供給、驅(qū)替介質(zhì)注入等諸多功能的超大型工程系統(tǒng)，其優(yōu)化需要在滿(mǎn)足相應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)建設(shè)參數(shù)的高效、體系化、常態(tài)化優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)生產(chǎn)能耗占比和功能屬性，油氣田地面工程可以劃分為油氣集輸系統(tǒng)、注水系統(tǒng)、配套工程系統(tǒng)三大生產(chǎn)子系統(tǒng)，諸多學(xué)者針對(duì)不同子系統(tǒng)及其總體優(yōu)化問(wèn)題開(kāi)展了長(zhǎng)期攻關(guān)研究，取得了豐碩的研究成果。

1 油氣集輸系統(tǒng)優(yōu)化

油氣集輸系統(tǒng)是油氣田地面工程的主體子系統(tǒng)，承擔(dān)著從生產(chǎn)井口收集油氣資源到聯(lián)合站統(tǒng)一處理的集輸處理功能，在油氣田地面建設(shè)投資中占有主導(dǎo)地位[1]。油氣集輸系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)系著油氣田生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性和安全性[2]，很多學(xué)者對(duì)此開(kāi)展了系統(tǒng)深入的研究。

根據(jù)影響油氣集輸系統(tǒng)建設(shè)投資的比例大小，其主要優(yōu)化問(wèn)題可歸結(jié)為管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化和建設(shè)及運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化。就管網(wǎng)拓?fù)洳季謨?yōu)化問(wèn)題而言，它包含了最優(yōu)集合劃分、最小生成樹(shù)、最短路徑、設(shè)施選址等優(yōu)化子問(wèn)題，這些子問(wèn)題中包含了NP類(lèi)問(wèn)題，進(jìn)行有效求解難度很大。此外，優(yōu)化問(wèn)題的維度隨著油氣集輸系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)目呈倍數(shù)增長(zhǎng)，加之油氣集輸系統(tǒng)的復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和多級(jí)管理屬性，優(yōu)化問(wèn)題的維度可達(dá)幾千甚至上萬(wàn)維，加劇了優(yōu)化求解的難度。由于油氣田開(kāi)發(fā)模式的不同，國(guó)內(nèi)多以密集分布的井網(wǎng)來(lái)保障油氣產(chǎn)量，而國(guó)外并不存在如此小井距的生產(chǎn)井位分布，因此，國(guó)外學(xué)者以干線(xiàn)[3]、規(guī)模較小管網(wǎng)[4]的研究為主，對(duì)于大型油氣集輸系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究幾乎沒(méi)有。

大型油氣集輸系統(tǒng)布局優(yōu)化主要在于解決“維數(shù)災(zāi)難”、超高計(jì)算復(fù)雜性的問(wèn)題，劉揚(yáng)等人率先建立了相對(duì)完善的大型油氣集輸系統(tǒng)布局優(yōu)化理論體系[5]，從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的本質(zhì)特征出發(fā)，提出了大型油氣集輸系統(tǒng)多級(jí)星（MS）[6-8]式和多級(jí)星-環(huán)（MRS）[9-10]式網(wǎng)絡(luò)表征方法，據(jù)此適用性廣泛的網(wǎng)絡(luò)表征方法[11-12]構(gòu)建了大型油氣集輸系統(tǒng)布局優(yōu)化和參數(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，針對(duì)模型多變量、多約束、多目標(biāo)的特點(diǎn)，創(chuàng)新性地構(gòu)建了分級(jí)優(yōu)化求解方法[6，13]和模糊優(yōu)化求解方法[14-15]，并采用無(wú)需梯度信息的混合遺傳模擬退火算法進(jìn)行了優(yōu)化模型的求解[16]，實(shí)現(xiàn)了大型新建油氣田集輸管網(wǎng)規(guī)劃和老油田集輸管網(wǎng)調(diào)整的優(yōu)化設(shè)計(jì)，大幅度降低了油氣集輸系統(tǒng)建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用。其中，混合遺傳模擬退火算法因其無(wú)需優(yōu)化模型數(shù)學(xué)性質(zhì)、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，在油氣集輸系統(tǒng)布局優(yōu)化研究中被廣泛接納并采用[17-18]。

油氣集輸系統(tǒng)布局優(yōu)化問(wèn)題是典型的混合整數(shù)非線(xiàn)性規(guī)劃問(wèn)題（MINLP），已被證明是NP-hard問(wèn)題，目前超大型油氣集輸系統(tǒng)的布局優(yōu)化研究國(guó)內(nèi)外鮮有報(bào)道。單純依靠智能優(yōu)化算法的隨機(jī)搜索求解如此超大規(guī)模的優(yōu)化模型，難以保證收斂速度和收斂精度。劉揚(yáng)開(kāi)展了智能優(yōu)化算法的改進(jìn)研究，提出了一種適用于求解高維優(yōu)化問(wèn)題的全局收斂的改進(jìn)粒子群算法（MPSO），該算法相較于國(guó)際知名的粒子群算法（PSO）、引力搜索算法（GSA）、螢火蟲(chóng)算法（FA）等具有顯著的優(yōu)勢(shì)[19]。另外，他首次提出了格柵剖分集合劃分法、位域相近模糊集求解法、拓?fù)潢P(guān)聯(lián)集優(yōu)化法，并據(jù)此構(gòu)建了超大型油氣集輸系統(tǒng)布局優(yōu)化模型的組合式智能優(yōu)化求解策略以及三維真實(shí)空間下油氣集輸系統(tǒng)的空間組合式智能優(yōu)化求解策略[20]。格柵剖分集合劃分法成功將LPT等經(jīng)典算法的時(shí)間復(fù)雜度降低至線(xiàn)性階，攻克了超高計(jì)算復(fù)雜性的求解難點(diǎn)；位域相近模糊集求解法顯著降低了優(yōu)化模型的維度，成功解決了“維數(shù)災(zāi)難”的求解難題，為油氣集輸系統(tǒng)降維規(guī)劃求解開(kāi)辟了新途徑；組合式智能優(yōu)化求解策略和空間組合式智能優(yōu)化求解策略實(shí)現(xiàn)了超大型油氣集輸系統(tǒng)最優(yōu)布局方案的高效、高精度求解。大型以及超大型油氣集輸系統(tǒng)布局優(yōu)化理論方法的提出對(duì)油氣田地面工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

除油氣集輸系統(tǒng)布局優(yōu)化外，油氣集輸系統(tǒng)的用能優(yōu)化也是實(shí)現(xiàn)油氣節(jié)能降耗開(kāi)采的關(guān)鍵技術(shù)手段。用能優(yōu)化是在明確油氣集輸過(guò)程中能耗分布情況的基礎(chǔ)上，針對(duì)非正常能損過(guò)大的薄弱環(huán)節(jié)，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)油氣生產(chǎn)的節(jié)能降耗。劉揚(yáng)首次建立了以總火用損最小為目標(biāo)的用能優(yōu)化算法，為實(shí)現(xiàn)管道系統(tǒng)從能質(zhì)角度的用能改進(jìn)提供了方法[21-24]，形成了膠凝原油集用輸參數(shù)的優(yōu)化方法，拓yong展了原油管道輸送系統(tǒng)火用分析方法，可大幅度減少油氣田能源消耗和CO2排放。

雖然大型油氣集輸系統(tǒng)布局優(yōu)化理論方法已經(jīng)基本完善，但在智能優(yōu)化算法收斂速度的進(jìn)一步提升、多復(fù)雜因素影響和多管網(wǎng)形態(tài)下的大型油氣集輸系統(tǒng)布局優(yōu)化研究等方面仍有繼續(xù)挖掘的空間[25]。此外，油氣集輸系統(tǒng)用能優(yōu)化正處于理論完善階段，構(gòu)建考慮更加全面的用能優(yōu)化模型，提出高效、穩(wěn)定的優(yōu)化求解方法也是當(dāng)務(wù)之急。

2 注水系統(tǒng)優(yōu)化

注水系統(tǒng)是油氣田地面工程中的主要子系統(tǒng)之一，也是油藏開(kāi)發(fā)的主要?jiǎng)恿?lái)源。注水系統(tǒng)優(yōu)化研究主要包括系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化和拓?fù)洳季謨?yōu)化兩方面內(nèi)容。其中，系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化旨在調(diào)整系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)以達(dá)到降低運(yùn)行能耗的目的，包括運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化和運(yùn)行方案優(yōu)化。注水系統(tǒng)優(yōu)化研究的難點(diǎn)在于通過(guò)建模求解實(shí)現(xiàn)協(xié)同調(diào)節(jié)各注水站的運(yùn)行參數(shù)，以達(dá)到整體優(yōu)化的目的。

我國(guó)注水系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化研究起步于20世紀(jì)90年代，經(jīng)過(guò)各高校和科研院所的持續(xù)攻關(guān)，取得了積極成果。陳淼鑫[26]通過(guò)“壓力谷”將注水系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)，并采用關(guān)聯(lián)平衡法進(jìn)行迭代，實(shí)現(xiàn)了對(duì)注水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方案的壓力、流量分布的求解。劉揚(yáng)[27]、關(guān)曉晶[28]分析了注水系統(tǒng)高能耗、低效率的主要原因，創(chuàng)新性地以注水系統(tǒng)總能耗最小為目標(biāo)建立了多源注水系統(tǒng)運(yùn)行方案優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，并采用混合遺傳算法對(duì)優(yōu)化模型進(jìn)行了求解。魏立新[29]采用罰函數(shù)法和混合遺傳模擬退火算法對(duì)注水系統(tǒng)運(yùn)行方案優(yōu)化和運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了求解，為了加速求解，舍棄了迭代過(guò)程中明顯不可行的染色體。常玉連[30]針對(duì)注水站內(nèi)恒速泵和調(diào)速泵并存的系統(tǒng)，以總能耗最低建立了運(yùn)行方案優(yōu)化模型。在注水系統(tǒng)水力分析計(jì)算的基礎(chǔ)上開(kāi)展了調(diào)整改造研究。楊建軍[31-32]采用雙重編碼的遺傳算法對(duì)注水系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化和運(yùn)行方案優(yōu)化數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，分別對(duì)適應(yīng)度函數(shù)、變異算子進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。鄒龍慶[33]對(duì)注水系統(tǒng)能量損失規(guī)律進(jìn)行了分析，揭示了總能量是由供給地層進(jìn)行有效注入的能量和注水站內(nèi)泵-管壓差以及注水管網(wǎng)的損耗能量構(gòu)成的，進(jìn)而基于能量分析開(kāi)展了注水系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化研究。

對(duì)于注水系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化的研究，國(guó)內(nèi)學(xué)者早期的研究成果集中于傳統(tǒng)優(yōu)化法和“壓力谷”法，傳統(tǒng)優(yōu)化方法依賴(lài)于優(yōu)化模型的數(shù)學(xué)性質(zhì)且容易陷入局部最優(yōu)，“壓力谷”的邊界劃分十分復(fù)雜且難以用程序?qū)崿F(xiàn)，限制了二者在注水系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。近年來(lái)的研究多著重于應(yīng)用遺傳算法和改進(jìn)的遺傳算法進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行方案優(yōu)化模型的求解，但遺傳算法作為隨機(jī)優(yōu)化方法一般存在著收斂速度慢、易陷入局部最優(yōu)的不足，因而尋求新的智能優(yōu)化方法來(lái)提高求解效率和求解精度是可行的研究方向。

注水系統(tǒng)布局優(yōu)化是通過(guò)構(gòu)建優(yōu)化數(shù)學(xué)模型和求解方法來(lái)確定最優(yōu)的注水系統(tǒng)拓?fù)洳季趾凸芫W(wǎng)建設(shè)參數(shù)，使得建設(shè)投資最低。注水系統(tǒng)拓?fù)洳季謨?yōu)化側(cè)重于優(yōu)化注水站、配水間的幾何位置和注水管道的布置走向；管網(wǎng)建設(shè)參數(shù)優(yōu)化是在給定拓?fù)洳季值幕A(chǔ)上優(yōu)化管徑、壁厚等參數(shù)。國(guó)外研究成果中鮮有相關(guān)報(bào)道，注水系統(tǒng)布局優(yōu)化技術(shù)的研究主要依賴(lài)于國(guó)內(nèi)學(xué)者的攻關(guān)和突破。楊建軍等[34-35]將注水系統(tǒng)拓?fù)洳季謨?yōu)化問(wèn)題分解為分配層和幾何層，分別采用遺傳算法和非線(xiàn)性?xún)?yōu)化方法進(jìn)行求解，確定了樹(shù)狀注水管網(wǎng)的優(yōu)化拓?fù)洳季?。武曉勇[36]將樹(shù)狀注水管網(wǎng)的拓?fù)洳季謨?yōu)化分解為注水井到配水間和配水間到注水站兩個(gè)優(yōu)化子問(wèn)題，在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)蟻群算法進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)的基礎(chǔ)上求解了優(yōu)化子問(wèn)題。

由于樹(shù)狀注水系統(tǒng)在我國(guó)各油田的應(yīng)用更為廣泛，針對(duì)樹(shù)狀系統(tǒng)的布局優(yōu)化研究成果相對(duì)更多，研究?jī)?nèi)容包括優(yōu)化模型的建立和優(yōu)化解法的開(kāi)發(fā)兩方面，多數(shù)研究成果在數(shù)學(xué)模型構(gòu)建時(shí)考慮因素單一，僅考慮總管道長(zhǎng)度或總建設(shè)費(fèi)用最低，而安全性、管理便捷性也是進(jìn)行管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)不容忽視的客觀(guān)因素。貼近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際、綜合多因素的注水系統(tǒng)布局優(yōu)化研究是未來(lái)的發(fā)展方向。

3 配套工程系統(tǒng)優(yōu)化

配套工程系統(tǒng)涵蓋著輔助油氣集輸和注水系統(tǒng)正常生產(chǎn)的設(shè)施、工藝和技術(shù)，可劃分為供配電子系統(tǒng)、污水處理子系統(tǒng)、道路子系統(tǒng)和通信子系統(tǒng)等，其中，供配電子系統(tǒng)對(duì)配套工程系統(tǒng)中的建設(shè)和運(yùn)行起主導(dǎo)作用，因而現(xiàn)有成果主要針對(duì)供配電子系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)開(kāi)展研究。

供配電子系統(tǒng)的優(yōu)化研究主要在于尋求有效途徑降低電力輸配過(guò)程中的無(wú)用損耗，其研究難點(diǎn)在于如何構(gòu)建準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)描述模型以及行之有效的優(yōu)化解法。劉揚(yáng)[37]以網(wǎng)損最小為目標(biāo)函數(shù)，以電壓降、線(xiàn)路電流值和電源容量的限制為約束條件，創(chuàng)新性地建立了配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，針對(duì)遺傳算法容易陷入局部最優(yōu)的不足，在優(yōu)勢(shì)融合模擬退火算法的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了遺傳算法的選擇保留、交叉和變異算子，形成了可高效求解優(yōu)化模型的混合遺傳算法，實(shí)現(xiàn)了降低網(wǎng)損、消除載荷、改善電壓分布、提高供電可靠性的目的。楊建軍[38-39]基于環(huán)路和改進(jìn)遺傳算法進(jìn)行了配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)優(yōu)化研究，同時(shí)以年運(yùn)行費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)，建立了配電網(wǎng)集中無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，提出了一種通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整補(bǔ)償容量上限值來(lái)避免產(chǎn)生過(guò)補(bǔ)償現(xiàn)象的計(jì)算方法。

供配電子系統(tǒng)及配套工程系統(tǒng)的優(yōu)化研究仍處于起步階段，目前研究成果較少，考慮多目標(biāo)、多因素的供配電系統(tǒng)重構(gòu)優(yōu)化還須進(jìn)一步深入研究，并且污水處理子系統(tǒng)、道路子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)的優(yōu)化理論方法也是未來(lái)需要探索的。

4 地面工程總體優(yōu)化

雖然考慮管理上的便捷性和功能上的差異性，各子系統(tǒng)是獨(dú)自管理的，但在油氣田生產(chǎn)建設(shè)實(shí)際中，各子系統(tǒng)通過(guò)協(xié)同運(yùn)作來(lái)保證油氣田的正常生產(chǎn)，各子系統(tǒng)之間相互影響，是緊密聯(lián)系的有機(jī)整體，應(yīng)當(dāng)從整體規(guī)劃的角度來(lái)進(jìn)行地面工程方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

對(duì)油氣田地面工程進(jìn)行總體優(yōu)化需要處理各子系統(tǒng)之間的矛盾關(guān)系，找尋應(yīng)對(duì)超大規(guī)模決策變量所引起“組合爆炸”問(wèn)題的有效解法也是研究的重點(diǎn)。地面工程總體規(guī)劃優(yōu)化研究成果所見(jiàn)鮮少，劉揚(yáng)考慮油氣集輸、污水處理、注水、供配電生產(chǎn)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)制約關(guān)系，首次建立了超高維地面工程總體規(guī)劃優(yōu)化模型及其優(yōu)化子模型，提出了地面網(wǎng)絡(luò)的矩陣化表征方法和通用節(jié)點(diǎn)參數(shù)計(jì)算方法，建立了油氣田地面工程網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化問(wèn)題的多級(jí)分解優(yōu)化算法，編制了低滲透油田地面工程總體規(guī)劃方案優(yōu)化軟件[40]，為油田開(kāi)發(fā)建設(shè)方案的宏觀(guān)規(guī)劃提供了科學(xué)、高效的優(yōu)化理論和決策工具。

油氣田地面工程的總體優(yōu)化對(duì)于減少建設(shè)及運(yùn)行投資、保證生產(chǎn)平穩(wěn)具有重要實(shí)用價(jià)值，對(duì)混合整數(shù)非線(xiàn)性規(guī)劃問(wèn)題的研究具有重要理論意義，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)深入地開(kāi)展多目標(biāo)、多系統(tǒng)的總體優(yōu)化模型建立等相關(guān)問(wèn)題的研究。

油氣田地面工程本質(zhì)上是隨油氣田階段性開(kāi)發(fā)而動(dòng)態(tài)變化的大型設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，其方案的設(shè)計(jì)與地下油藏開(kāi)發(fā)、采油生產(chǎn)方案的制定密不可分。劉揚(yáng)于2001年首次建立了油氣田地面地下一體化優(yōu)化理論方法[41]，通過(guò)統(tǒng)籌考慮油藏、采油、集輸、注水、供配電等地面地下生產(chǎn)系統(tǒng)之間的相互關(guān)系，構(gòu)建了地面地下一體化優(yōu)化數(shù)學(xué)模型及多級(jí)分解優(yōu)化求解方法，實(shí)現(xiàn)了油氣田開(kāi)發(fā)建設(shè)地面地下一體化優(yōu)化設(shè)計(jì)，填補(bǔ)了國(guó)際空白，在地面地下一體化理念的提出和優(yōu)化理論方法的構(gòu)建方面領(lǐng)先國(guó)際10余年。該理論成果對(duì)于實(shí)現(xiàn)油氣田生產(chǎn)建設(shè)整體優(yōu)化、節(jié)能降耗、減資增效的戰(zhàn)略目標(biāo)具有重要意義。劉揚(yáng)還考慮油藏、采油、集輸、污水處理、注入系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)耦合關(guān)系，首次提出了油氣田地面地下亞閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的概念[20]及優(yōu)化理論方法，建立了地面地下亞閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體運(yùn)行優(yōu)化數(shù)學(xué)模型及優(yōu)化子模型；提出了全局收斂的混合粒子群-煙花算法（PS-FW）[42]，較其他12種優(yōu)化算法具有顯著優(yōu)勢(shì)，并高效求解了大規(guī)模非線(xiàn)性?xún)?yōu)化問(wèn)題的全局最優(yōu)解；提出了具有普適性的隨機(jī)優(yōu)化算法收斂性定理；創(chuàng)新性地建立了“地下注入有效模糊區(qū)”和“機(jī)采系統(tǒng)模糊相似類(lèi)”的概念，形成了高效的混合智能分解協(xié)調(diào)優(yōu)化求解策略，大幅度規(guī)避了冗余計(jì)算，降低了優(yōu)化求解維度，實(shí)現(xiàn)了油田地面地下生產(chǎn)運(yùn)行方案的整體優(yōu)化設(shè)計(jì)。

油氣田地面地下一體化優(yōu)化設(shè)計(jì)，是新時(shí)期油氣田地面工程實(shí)現(xiàn)更大幅度減資增效的必然需求。但就目前國(guó)際范圍內(nèi)研究成果來(lái)看，地上地下一體化研究仍處于起步發(fā)展階段，仍然需要加大研究力度，在多決策因素優(yōu)化模型構(gòu)建、高效求解方法開(kāi)發(fā)等方面開(kāi)展更加深入的研究工作。

5 結(jié)論與展望

油氣田地面工程的優(yōu)化理論方法經(jīng)歷了由其主要生產(chǎn)子系統(tǒng)——油氣集輸子系統(tǒng)和注水子系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，到供配電子系統(tǒng)等配套工程系統(tǒng)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，再到地面工程總體優(yōu)化的研究歷程。地面工程的優(yōu)化研究正向著多系統(tǒng)、多目標(biāo)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、大型化、地面地下一體化的趨勢(shì)發(fā)展，形成了以大型油氣集輸系統(tǒng)布局優(yōu)化理論體系及用能優(yōu)化方法、多源注水系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化方法、配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)優(yōu)化方法、地面工程總體優(yōu)化理論方法等為代表的油氣田地面工程優(yōu)化理論和方法。針對(duì)現(xiàn)有優(yōu)化理論的不足和難點(diǎn)，提出了攻關(guān)多決策因素優(yōu)化模型的構(gòu)建、通用型高效優(yōu)化算法的建立和多系統(tǒng)融合的大型生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)等可行的未來(lái)研究方向。

基于國(guó)家下發(fā)的《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》（發(fā)改能源〔2016〕392號(hào)）、《關(guān)于印發(fā)〈中長(zhǎng)期油氣管網(wǎng)規(guī)劃〉的通知》（發(fā)改基礎(chǔ)〔2017〕965號(hào)）等指導(dǎo)性文件，我國(guó)將大力開(kāi)展油氣田地面工程的智能化、數(shù)字化建設(shè)，建立基于大數(shù)據(jù)的管理體系，構(gòu)建融合人工智能技術(shù)的優(yōu)化理論方法，以?xún)?yōu)化理論為決策中樞，以自動(dòng)化技術(shù)為實(shí)施手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣田地面工程的全局把控、統(tǒng)籌規(guī)劃、精細(xì)設(shè)計(jì)，這是油氣田地面工程未來(lái)可期的發(fā)展方向。