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气田开发规划优化模型及其求解算法研究

作　者: 邓勇
导　师: 刘志斌
学　校: 西南石油大学
专　业: 应用数学
关键词: 开发规划系统分析产量预测功能模拟神经网络遗传算法优化模型
分类号: O221
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 274次
引　用: 1次
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内容摘要

本文通过对国内外油气田开发规划方法的调研和分析，从气田开发规划系统动态分析与预测入手，通过历史拟和实现功能同构，根据同构原理建立系统的输入输出关联关系，以此输入输出关系为基础，建立系统的预测模型，并进一步按不同的目标建立气田及区块的产量最优分配模型、产量构成优化模型和措施产量构成优化模型(包括单目标和多目标优化模型以及年度和五年优化模型)。主要进行了以下几个方面的工作： (1) 以气藏工程为基础，以某一气田为实例，具体分析气田和各采气厂的各分项产量构成，利用层次分析法定性分析各分项产量与其影响因素之间的关系。在此基础上，利用神经网络方法和微分模拟方法根据历史数据得到各分项产量与其影响因素之间的定量关联关系，并引入气田开发动态指标新的预测方法(基于模糊综合评判的组合预测方法、神经网络优选组合预测模型预测方法以及基于遗传优化的神经网络预测方法)； (2) 以数学规划为基础，结合数量经济学和技术经济学，引入经济指标建立产量分配优化模型、产量构成优化模型、措施产量构成优化模型、气田开发多目标规划模型以及五年规划模型，进而获得全气田及各采气厂的最优方案，并引入资金时间价值对五年规划模型进行改进； (3) 以非线性规划问题的最优解及算法理论为基础，引入SUMT算法以及遗传算法对模型的求解进行研究，并在原有的遗传算法基础上，引入自适应调整方法对遗传算法进行改进；以算法的收敛性理论和计算复杂性理论为基础，逐一分析SUMT算法以及遗传算法的收敛性，并比较三种算法的优劣性。 (4) 将气田开发规划的各个预测方法及优化模型应用到国内某气田的实际生产过程中，得到有关产量预测及规划模型的实例，结果说明本文所提出的预测方法、所建立的优化模型和求解算法具有一定的实际应用意义。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-6
1 引言  6-14
  1.1 目的以及意义  6-7
  1.2 国内外研究现状  7-12
    1.2.1 油气田开发规划建模方面  7-10
    1.2.2 优化模型求解决方面  10-12
  1.3 本文的主要研究内容、思路及创新点  12-14
    1.3.1 主要研究内容、思路  12
    1.3.2 创新点  12-14
2 气田开发系统的动态分析及预测  14-40
  2.1 气田开发系统分析  14-21
    2.1.1 气田开发系统结构分析  14-16
    2.1.2 气田开发指标分类及分析  16-21
  2.2 气田开发指标动态预测  21-39
    2.2.1 常规预测方法  22-28
    2.2.2 人工神经网络预测方法及其改进  28-34
      2.2.2.1 原有人工神经网络预测方法简述  28-30
      2.2.2.2 对原有人工神经网络预测方法的一些改进  30-34
    2.2.3 多模型组合预测方法研究  34-39
      2.2.3.1 组合预测方法原理简述  35
      2.2.3.2 组合预测方法在气田开发的应用情况  35
      2.2.3.3 基于模糊综合评判的最优组合预测方法  35-37
      2.2.3.4 神经网络优选组合预测模型在油气产量预测中的应用  37-39
  2.3 小结  39-40
3 气田开发规划优化模型的建立  40-54
  3.1 气田产量规划系统分析  40
  3.2 问题解决的关键与思路  40-41
  3.3 气田开发指标关联关系的建立  41-43
  3.4 年度优化模型的建立  43-45
  3.5 五年优化模型的建立  45-51
    3.5.1 五年规划问题的描述  46
    3.5.2 五年规划问题解决的整体思路  46
    3.5.3 五年优化模型的建立  46-48
    3.5.4 五年规划优化模型的改进  48-51
      3.5.4.1 全局到区块的产量分配优化模型  48-50
      3.5.4.2 引入资金时间价值对五年规划优化模型的改进  50-51
  3.6 开发指标的最优控制  51-53
  3.7 小结  53-54
4 模型的求解算法  54-70
  4.1 SUMT算法原理及应用  54-58
    4.1.1 SUMT外点法  54-56
    4.1.2 SUMT内点法  56-57
    4.1.3 基于混合罚函数法的气田开发优化模型算法设计  57-58
  4.2 遗传算法原理及应用  58-65
    4.2.1 标准遗传算法概述  58-61
    4.2.2 遗传算法的改进  61-62
    4.2.3 基于自适应遗传算法的气田开发优化模型算法设计  62-65
  4.3 算法的性能及优劣比较  65-68
  4.4 小结  68-70
5 实例分析  70-80
  5.1 气田产量预测实例  70-73
    5.1.1 自适应遗传算法优化的神经网络预测实例  70-72
    5.1.2 神经网络优化组合预测模型预测实例  72-73
  5.2 气田开发规划优化模型计算实例  73-80
    5.2.1 产量最优分配  74-76
    5.2.2 产量构成优化  76-77
    5.2.3 措施产量构成优化  77-80
6 结论与建议  80-82
致谢  82-83
参考文献  83-86
程序附录  86-94

气田开发规划优化模型及其求解算法研究

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