(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111368198.5 (22)申请日 2021.11.18 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114154277 A (43)申请公布日 2022.03.08 (73)专利权人 中国石油大 学(北京) 地址 102249 北京市昌平区府学路18号 (72)发明人 吴艳　王彧斐　 (74)专利代理 机构 北京三友知识产权代理有限 公司 11127 专利代理师 李雅琪　徐焕 (51)Int.Cl. G06F 30/18(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06Q 50/02(2012.01)G06F 113/14(2020.01) (56)对比文件 CN 107886182 A,2018.04.0 6 CN 10971 1106 A,2019.0 5.03 CN 103136594 A,2013.0 6.05 CN 10934 4555 A,2019.02.15 张子波等.油田集输管网全局优化设计. 《油 气田地面工程》 .2018,(第02期), 陈双庆等.障碍条件下气田集输管网整体布 局优化设计. 《化工 机械》 .2018,(第01期), 审查员 慈丽雁 (54)发明名称 集输系统布局优化方法、 装置及设备 (57)摘要 本说明书实施例公开了一种集输系统布局 优化方法、 装置及设备， 所述方法包括： 根据目标 集输系统所在位置， 获取目标集输系统的布局数 据； 基于布局数据生成一组初始解； 将初始解作 为预设模型的输入数据， 对预设模 型的目标函数 依次进行计算， 获得一组初始布局结果； 在不满 足求解终止条件的情况下， 利用预设优化算法中 的操作算子对初始布局结果进行优化， 获得一组 新解， 将新解作为预设模型的输入数据， 对预设 模型的目标函数依次进行计算， 获得一组新布局 结果； 在满足求解终止条件的情况下， 将新布局 结果中的最优结果作为目标集输系统的布局优 化结果。 采用本说明书实施方案不仅可以扩展集 输系统的适用性， 而且也会提升集输系统布局的 合理性。 权利要求书4页 说明书19页 附图6页 CN 114154277 B 2022.08.26 CN 114154277 B 1.一种集输系统布局优化方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 根据目标集输系统所在位置， 获取目标集输系统的布局数据； 其中， 所述布局数据包 括： 井的个数、 井的位置、 井的产量以及井所在地区对应的地震数据； 基于所述布局数据生成预设模型的一组初始解； 其中， 所述预设模型的变量包括： 井群 聚类个数、 一级管网拓扑类型、 二级管网拓扑类型、 备用管线条数、 备用管线所属井群的聚 类编号、 备用管线连接的起始 点和终点、 中央处理站和集气站的位置； 所述预设模型的目标 函数为最小化年度总费用； 所述年度总费用包括中央处理站和集气站的设备投资费用、 管 道投资费用、 压力损失、 管道失效损失； 将所述初始解作为所述预设模型的输入数据， 对所述预设模型的目标函数依次进行计 算， 获得一组初始布局结果； 其中， 所述初始布局结果包括井群聚类结果、 中央处理站与集 气站的位置、 不同等级管网拓扑类型、 不同等级管网拓扑及管内流量、 各管线的内径及壁 厚、 各管线的费用和压力损失、 备用管线条 数及位置、 管网可靠性结果； 在不满足求解终止条件的情况下， 利用预设优化算法中的操作算子对所述初始布局结 果进行优化， 获得 所述预设模型的一组新 解； 将所述新解作为所述预设模型的输入数据， 对所述预设模型的目标函数依次进行计 算， 获得一组新布局结果； 在满足求解终止条件的情况下， 将所述新布局结果中的最优结果作为目标集输系统的 布局优化结果。 2.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述将所述初始解或新解作为所述预设模型 的输入数据， 对所述预设模型 的目标函数依 次进行计算， 获得一组初始布局结果或一组新 布局结果， 包括： 根据所述井 群聚类个数对所有井进行聚类， 获得井 群聚类结果； 根据所述井 群聚类结果， 确定目标集输系统中包括的管网等级； 基于所述一级管网拓扑类型、 所述二级管网拓扑类型、 所述中央处理站和集气站 的位 置， 运用图论 算法对不同等级和不同拓扑类型的管网进行优化， 获得拓扑优化结果； 根据所述拓扑优化结果、 所述备用管线条数、 备用管线连接的起始点和终点， 在管网中 添加备用管线， 得到目标集输系统的整体管网拓扑 结果； 根据所述整体管网拓扑 结果进行 管网可靠性评估， 得到管网可靠性结果； 根据所述整体管网拓扑 结果和各个 井的产量， 计算各 条管线的管内流 量； 根据各条管线的管内流 量， 计算各 管线的内径、 壁厚、 费用、 压力损失。 3.如权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述对所述预设模型的目标函数依次进行计 算， 还包括： 根据所述管网可靠性结果， 计算目标集输系统的管道失效损失； 基于各管线的内径、 壁厚、 费用， 获得目标集输系统的管道投资和压力损失； 根据中央处 理站与集气站的个数， 计算设备投资费用； 基于所述管道失效损 失、 所述管道投资费用、 所述设备投资费用以及各管线的压力损 失， 获得目标函数的函数值。 4.如权利要求2所述的方法， 其特征在于， 一级管网用于连接集气站与中央处理站， 二 级管网用于连接集气站与井； 不同等级 管网对应的拓扑类型包括星 型、 最小生成树型、 矩形权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114154277 B 2斯坦纳树型和欧型斯 坦纳树型。 5.如权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述根据 所述整体管网拓扑结果进行管网可 靠性评估， 得到管网可靠性结果， 包括： 基于所述整体管网拓扑结果和蒙特卡洛模拟， 评估正常情况下目标集输系统的可靠 性， 获得第一评估结果； 其中， 所述蒙特卡洛模拟正常情况下管道失效的不确定性； 所述第 一评估结果 为蒙特卡洛模拟对应的所有模拟结果的期望； 基于所述整体管网拓扑结果和双层蒙特卡洛模拟， 评估地震情况下目标集输系统 的可 靠性， 获得第二评估结果； 其中， 所述双层蒙特卡洛模拟中， 外层 模拟地震情况下地震位置、 震深、 震级的不确定性， 内层 模拟正常情况下管道失效的不确定性； 所述第二评估结果为外 层模拟中满足可靠性约束条件的所有模拟结果的最小值； 基于第一评估结果和第二评估结果， 获得 管网可靠性结果。 6.如权利要求5所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述整体管网拓扑结果和蒙特卡洛 模拟， 评估正常情况 下目标集输系统的可靠性， 获得第一评估结果， 包括： 根据所述整体管网拓扑结果生成与管网分支管线条数相同数量的随机数； 其中， 每条 管线对应一个随机数； 根据管道长度与单位长度管道在正常情况下的可靠度， 计算正常情况下每条管线的总 失效概率； 基于目标管线对应的随机数与总失效概率的比较结果， 确定表示目标管线是否失效的 中间变量； 根据所述中间变量和所述整体管网拓扑结果， 计算图的可达矩阵； 其中， 所述可达矩阵 用于判断各个 井与中央处 理站的连通情况； 根据所述可达矩阵和井的产量， 得到每次蒙特卡洛模拟中管网将每个井的产品输送到 中央处理站的流 量； 基于每次蒙特卡洛模拟中管网将每个井的产品输送到 中央处理站的流量， 计算每次蒙 特卡洛模拟的模拟结果； 其中， 所述模拟结果表征 管网正常情况 下的可靠性； 在满足预设模拟次数的情况下， 计算所有模拟结果的期望， 获得第一评估结果； 所述第 一评估结果表征正常情况 下目标集输系统的可靠性。 7.如权利要求6所述的方法， 其特征在于， 通过下述公式计算正常情况下每条管线的总 失效概率： 其中， 为正常情况下每条管线的总失效概率， RRConventional为每千米管道在正常 情况下的可靠度， Li,j为管线的长度， VT为管网拓扑中所有顶点的集 合。 8.如权利要求5所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述整体管网拓扑结果和双层蒙特 卡洛模拟， 评估地震情况 下目标集输系统的可靠性， 获得第二评估结果， 包括： 根据地震数据中概 率密度函数生成表示 地震位置、 震深和震 级的随机数； 根据所述整体管网拓扑结果生成与管网分支管线条数相同数量的随机数； 其中， 每条 管线对应一个随机数； 根据管道长度、 单位长度管道在正常情况下的可靠度、 单位长度管道在地震情况下失权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114154277 B 3