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针对炼油厂系统性运营优化问题的混合分布递归及分支定界算法

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运筹学学报(中英文) 2024年

作者：孙鑫葛冬冬付德生魏志伟董丰莲潘师畅中国石油天然气股份有限公司规划总院中国石油天然气集团有限公司油气业务链优化重点实验室上海财经大学中国石油天然气集团有限公司生产经营管理部

炼油厂运营优化问题是原油产业链中非常重要的问题,在学术界和工业界都有非常多的研究和应用。一般而言,炼油厂优化问题会被建模为混合非线性整数规划问题(MINLP)。由于原油品种和相关产品繁多并且加工装置复杂多样,所以变量维度较大。... 详细信息

炼油厂运营优化问题是原油产业链中非常重要的问题,在学术界和工业界都有非常多的研究和应用。一般而言,炼油厂优化问题会被建模为混合非线性整数规划问题(MINLP)。由于原油品种和相关产品繁多并且加工装置复杂多样,所以变量维度较大。并且在具体的加工过程中涉及物料物性变化和加工规则,从而产生非凸非线性和整数约束,使得问题求解难度变大。目前学术界研究主要针对小规模问题或者运营流程的子系统进行建模求解,并且求解方法集中在使用商用求解器,如GAMS环境中的BARON、DICOPT等。本文针对炼厂优化的MINLP提出了一种混合分布递归和分支定界算法(Hybrid-DRBB),分别对非线性约束和整数约束进行松弛和求解,从而得到原问题的近似最优解。在实际的工业场景大规模数据中,本文的算法速度被证实优于直接调用求解器的建模求解方式。

关键词：炼厂运营优化混合非线性整数规划分布递归算法分支定界算法

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运输市场竞争下成品油管道效能评价

油气储运 2024年

作者：张昊涂仁福张旭杨心怡苏艺薇夏玉恒阎君邱睿中国石油大学(北京)机械与储运工程学院·城市油气输配技术北京市重点实验室·油气管道输送安全国家工程研究中心中国石油天然气股份有限公司销售分公司中国石油天然气股份有限公司规划总院·中国石油天然气股份有限公司油气业务链优化重点实验室

[目的]国家石油天然气管网集团有限公司的成立标志着中国油气体制改革迈出关键一步。油气管道独立运营，成为油气物流市场的参与者，与铁路、水路、公路共同参与物流市场份额的竞争，但现有研究缺乏对成品油管道效能评价的关注，影响管... 详细信息

[目的]国家石油天然气管网集团有限公司的成立标志着中国油气体制改革迈出关键一步。油气管道独立运营，成为油气物流市场的参与者，与铁路、水路、公路共同参与物流市场份额的竞争，但现有研究缺乏对成品油管道效能评价的关注，影响管道运输竞争力的提升以及管道的长期建设规划。[方法]结合工程实际，综合炼厂端、油库端、通道端的运行业务要求，建立运输市场竞争下成品油管道效能评价方法：以成品油一次物流总运输费用最小化为优化目标，构建成品油资源配置模型，用于求解多运输方式竞争条件下的成品油一次物流方案；在此基础上，利用总运输费用、管输占比2项指标评价管道在常规场景、极端天气场景下对整个成品油物流系统的作用。[结果]将上述评价方法应用于中国某成品油管道，并利用其2023年经营数据进行测算。结果显示：在经济性方面，该管道可使成品油一次物流总运输费用降低0.1%；在运输结构方面，沿线炼厂管输占比最大提高12.48%；此外，在极端天气场景下该管道能够有效缓解其他运输方式运力短缺所导致的供应中断，保障能源供应，部分水路运输能力降低15%后，管输占比由41.66%增长至42.07%，其中，该管道月运输量增幅超400%，占总管输量比例由0.19%增至0.98%。[结论]所提出的管道效能评价方法可量化管道在经济效益提高、运输结构优化方面的贡献，为管道的前期规划设计和日常运维管理提供参考。

关键词：成品油管道一次物流效能评价资源配置市场竞争

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炼化生产计划优化中的分子建模方法

化工管理 2024年第1期 143-150页

作者：董丰莲孙鑫余海鹏杨磊魏志伟中国石油天然气股份有限公司规划总院北京100083 油气业务链优化重点实验室北京100083

为了实现生产方案优化,提高石油炼化加工效益,应用模型开展生产计划优化测算是国内外石化企业的普遍做法。当前国内一些企业采用的传统炼化生产计划优化模型比较宏观,无法精确反映原料组分变化对产品收率和性质的影响,因此有必要在优化... 详细信息

为了实现生产方案优化,提高石油炼化加工效益,应用模型开展生产计划优化测算是国内外石化企业的普遍做法。当前国内一些企业采用的传统炼化生产计划优化模型比较宏观,无法精确反映原料组分变化对产品收率和性质的影响,因此有必要在优化模型中引入分子管理理念,实现装置的分子水平建模。文章提出一种在全厂炼化计划优化模型中开展分子建模的方法:首先将二次反应装置构建为多个逻辑装置,其次采用多Delta-base结构描述反应后分子产物随原料组分变化的关系,最后采用分方案物性传递技术将分子组分合成为实际产物以实现产品组分的动态计算。该方法在自主研发的国产炼化计划优化软件平台RIPO上实现。采用某企业数据,建立了包括常减压蒸馏、连续重整和芳烃联合装置分子模型的全厂生产计划优化模型。结果表明,该方法可以实现精细化的分子水平建模和优化,优化结果反映了原料组分及加工方案对目标产品收率和性质的影响,为提高炼化经济效益提供了支持。

关键词：炼油化工计划优化分子建模物性传递 Delta-base

考虑波动性约束的原油全产业链生产调度优化模型

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化工进展 2024年

作者：刘华林乔跃魏志伟包亚岭王丽洋李硕森何畅杉数科技(北京)有限公司中国石油天然气股份有限公司规划总院中国石油天然气股份有限公司生产经营管理部广东省石化过程节能工程技术研究中心(中山大学) 中山大学化学工程与技术学院中国石油油气业务链优化重点实验室

常见的原油产业链生产调度优化模型主要针对产业链中的局部环节，并且模型通常只涉及到以综合成本最小为目标的单一目标线性规划。本文对原油全产业链的各个生产环节进行了精确描述，建立了能全面反映系统多目标生产调度的优化模型，并... 详细信息

常见的原油产业链生产调度优化模型主要针对产业链中的局部环节，并且模型通常只涉及到以综合成本最小为目标的单一目标线性规划。本文对原油全产业链的各个生产环节进行了精确描述，建立了能全面反映系统多目标生产调度的优化模型，并采用了ε-constraint方法对该模型进行求解。另外，在传统调度模型中，由于未能准确描述各周期内加工量和运输量的波动性，导致加工波动和运输波动量过大。为了解决这一问题，该模型引入了辅助变量和约束，对波动性因素进行惩罚，从而减少各周期内加工量和运输量的波动性，使得模型求解结果更接近实际调度情况。结果表明，考虑波动性约束的原油产业链生产调度优化模型能够在满足实际调度的需求的同时，使综合成本达到一个较为理想的数值。

关键词：智能调度线性规划加工波动运输波动 ε-constraint 多目标优化

中国西南地区CCUS区域中心建设路径与政策建议

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天然气工业 2024年第4期44卷 171-179页

作者：文绍牧李森圣何润民敬兴胜王盟浩胡俊坤中国石油西南油气田公司中国石油西南油气田公司天然气经济研究所中国石油西南油气田公司发展计划部

西南地区正在加快推动成渝地区双城经济圈和国家天然气(页岩气)千亿立方米产能基地等国家战略实施,面临能源消费量增长硬需求和碳减排硬约束之间的矛盾,推动CCUS产业发展是解决该问题的必由之路,而建设CCUS区域中心是CCUS产业规模化、... 详细信息

西南地区正在加快推动成渝地区双城经济圈和国家天然气(页岩气)千亿立方米产能基地等国家战略实施,面临能源消费量增长硬需求和碳减排硬约束之间的矛盾,推动CCUS产业发展是解决该问题的必由之路,而建设CCUS区域中心是CCUS产业规模化、集群化发展的必然趋势,其中四川盆地是西南地区打造CCUS区域中心的最佳选择。为了加快建设中国西南地区CCUS区域中心,系统梳理了国外的经验做法,分析了其优势和挑战,结合我国西南地区的CO_(2)排放及分布情况、封存地质条件、源汇匹配关系,针对性提出了建设路径和政策建议。研究结果表明:①打造中国西南地区CCUS区域中心具有企业减碳和增产的需求巨大、高耗能行业企业碳源丰富且较为集中、地质封存潜力大且分布集中、源汇匹配情况较好、地方政府积极支持等5大优势;②当前面临的主要问题是缺乏顶层设计和统一规划、缺乏全产业链协同技术攻关的共享平台、缺乏碳减排的激励和约束政策体系等;③下一步应聚焦CCUS-EGR、CCS、DACCS等3条路径,分启动、扩展、规模化发展3个阶段打造西南地区CCUS区域中心,形成两个千万吨级产业集群和3个百万吨级产业集群,并比选技术路径和商业化路径。结论认为,要重点从完善顶层设计,出台统一的战略规划;强化科技攻关体系建设,加快形成技术成熟、经济可行的CCUS全链条技术;强化政策支持、推动国际合作等3个方面入手,加快推动中国西南地区CCUS区域中心建设。

关键词：西南地区四川盆地 CCUS 区域中心产业集群源汇匹配建设路径政策建议

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天然气量价耦合非线性销售优化模型构建及应用

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石油科学通报 2024年第2期9卷 354-364页

作者：赵思睿刘定智张曦侯浩远张元涛左丽丽吴长春中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程研究中心/石油工程教育部重点实验室/城市油气输配技术北京市重点实验室北京102249 中国石油天然气股份有限公司规划总院北京100083

在国家天然气产业“X+1+X”政策下,针对直面市场竞争的销售环节,天然气价格对下游客户市场的开发至关重要。针对天然气销售公司与下游客户签订的阶梯气价结算合同在制定过程未充分考虑客户购气能力的不足,本文通过分析客户量价关系对阶... 详细信息

在国家天然气产业“X+1+X”政策下,针对直面市场竞争的销售环节,天然气价格对下游客户市场的开发至关重要。针对天然气销售公司与下游客户签订的阶梯气价结算合同在制定过程未充分考虑客户购气能力的不足,本文通过分析客户量价关系对阶梯价格的影响,结合天然气供应链结构,建立了天然气量价耦合非线性优化模型。该模型以天然气销售公司总利润最大为目标函数,以天然气供应链各环节气量、供销气量以及客户各阶梯气价为决策变量,考虑各环节气量上下限约束、各客户调价空间约束、节点流量平衡约束、客户量价关系约束、阶梯价格约束、客户类型约束等,调用GUROBI求解器中的空间分支定界算法对该混合整数二次规划模型进行求解。将模型及算法应用于某省网大型多气源多客户(含10个气源和121个客户)的供销系统中,计算时间不超过5秒,算法求解效率高。与阶梯价格方案固定的销售情况相比,所得各客户销量及气价方案使得总效益最高提升17.2%,具有较好的优化效果。本文构建的模型及算法应用于不同客户类型的案例中,同时兼顾了客户和天然气销售公司的利益。可用于天然气销售公司与下游客户进行价格复议时推荐调价方案,并为天然气销售公司制定阶梯气价销售方案提供依据。

关键词：天然气客户阶梯气价量价关系非线性优化调价方案

深部破碎地层井壁失稳机理研究进展与攻关对策

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石油学报 2024年第5期45卷 875-888页

作者：杨斌许成元张浩郭予凡杨建李越赵建国成都理工大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室四川成都610059 西南石油大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室四川成都610050 中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司工程技术研究院四川德阳618300

深部破碎地层井壁失稳极易诱发卡钻和井眼填埋等事故,威胁安全高效钻井。基于研究进展和存在问题总结阐述了井壁失稳的地层—井眼跨尺度建模与静/动力学模拟研究思路,并提出后续研究着力点:(1)攻关离散—连续耦合建模与数值模拟方法,实... 详细信息

深部破碎地层井壁失稳极易诱发卡钻和井眼填埋等事故,威胁安全高效钻井。基于研究进展和存在问题总结阐述了井壁失稳的地层—井眼跨尺度建模与静/动力学模拟研究思路,并提出后续研究着力点:(1)攻关离散—连续耦合建模与数值模拟方法,实现地层—井眼跨尺度建模和井周岩体破碎特征精细表征;(2)明确深部高应力高温与钻井液耦合作用下岩块摩擦系数变化规律,揭示其对破碎井壁应力传递和稳定性影响机制;(3)开展岩石裂缝亚临界扩展机理探索,在分子尺度上阐明岩石裂缝尖端胶结破坏与亚临界扩展力学机制,揭示井壁失稳时间滞后效应;(4)从轨迹延伸和动载荷冲击等方面开展失稳动态演化模拟,揭示钻井工程因素对井壁静/动力学失稳的影响机制;(5)升级井壁失稳大尺寸物理模拟实验设备与方法,结合力链理论探索破碎井壁承压演化机制和掉块/垮塌规律。最后,提出基于地层参数、工程静力学和动力学参数的井壁失稳风险评价框架思路,支撑破碎地层井壁失稳预测与防控。

关键词：破碎地层井壁失稳跨尺度建模离散—连续亚临界扩展

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基于染色算法的地震干涉成像技术

中国石油大学学报（自然科学版） 2024年第3期48卷 37-43页

作者：李振春刘畅曲英铭苏琳淞丁泽政陶同熠深层油气全国重点实验室(中国石油大学(华东)) 山东青岛266580 中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 延长油田股份有限公司志丹采油厂陕西延安717500

为了提高基于染色算法的逆时偏移计算效率,提出基于染色算法的地震干涉成像技术(CC-STRTM)。地震干涉技术作为一种炮记录的处理手段可以消去两个炮记录中相同的信号。该技术将观测系统从地表下移到人为选取的地下校准面,将研究区域缩小... 详细信息

为了提高基于染色算法的逆时偏移计算效率,提出基于染色算法的地震干涉成像技术(CC-STRTM)。地震干涉技术作为一种炮记录的处理手段可以消去两个炮记录中相同的信号。该技术将观测系统从地表下移到人为选取的地下校准面,将研究区域缩小到校准面下侧。再分析干涉成像结果,选出染色区域。最后完成复数域的逆时偏移处理,输出虚部偏移结果。通过复杂模型对该方法进行测试,对比分析成像结果和计算效率。结果表明,该方法在提高成像精度的同时不降低计算效率。

关键词：地震干涉成像染色算法逆时偏移盐下构造计算效率

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原油集输系统能耗影响因素的综合判定模型

天然气与石油 2024年第1期42卷 31-39页

作者：梁月玖高雪冬何建林柳英明于靖波王子恒成庆林中国石油天然气股份有限公司规划总院北京100083 东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室黑龙江大庆163318

随着油田生产能源需求的不断增长,原油集输系统在能源供应链中所起的作用日渐显著,其能耗所占比重在整体油田生产中也日益增加,而系统能耗又受到多种因素的制约,如何科学合理地分析集输系统能耗影响因素成为油田面临的重要课题。同时,... 详细信息

随着油田生产能源需求的不断增长,原油集输系统在能源供应链中所起的作用日渐显著,其能耗所占比重在整体油田生产中也日益增加,而系统能耗又受到多种因素的制约,如何科学合理地分析集输系统能耗影响因素成为油田面临的重要课题。同时,部分因素之间还会存在交叉影响而造成信息重叠,这给准确把握系统能耗主要影响因素带来较大难度。结合集输系统能耗构成特点和生产实际运行状况,综合考虑产液量、含水率、油品黏度等影响集输系统能耗的客观因素,采用改进熵权法、主成分分析法以及多元逐步回归分析法对各项因素的影响程度进行定量描述,根据权重大小进行排序,并将3种方法结合进行综合判定,确定含水率和产液量为影响油田集输系统能耗的主要影响因素,最后针对主要因素变量对系统的相关制约原因进一步深入探究,并提出系统具体降耗措施,以期为原油集输系统节能提效提供理论参考。

关键词：原油集输系统影响因素主成分分析法多元逐步回归分析法节能降耗