基于概率规划的三元复合驱模糊多目标动态优化研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:gelsy1982
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在我国石油开采经历了一次和二次采油过程之后,又到了三次采油的阶段;这个阶段的油藏往往含水率会升高、采油量会相应的减少,研究新形势下提高石油采收率的新技术迫在眉睫。三元复合驱是一种提高原油采收率的新技术,在我国部分油田试验,取得了良好的实际效果。但作为一种化学驱油技术,三元复合驱存在驱替剂价格昂贵、注入周期长、见效慢、模型复杂等缺点。为了提高采油整体经济效益,对三元复合驱模型进行研究,制定科学合理的开发方案尤为重要,因此本课题开始对三元复合驱动态优化进行研究。考虑到原油价格的波动性和不确定性,本文建立了以净现值和原油产量为目标函数的模糊多目标优化模型;提出了改进的概率规划算法,引入并求解开关控制变量以达到降低开采成本的目的,最后利用遗传算法来求出三元复合驱最优控制开采方案。针对三元复合驱实际开采过程中的不确定性和求解过程中精确度较低的问题,我们充分考虑原油价格的波动,用模糊数来表示原油价格;同时考虑决策者对于原油产量的要求限度不同,建立以净现值和原油产量为目标函数的模糊多目标优化模型,其中既含有模糊系数方程也包含模糊不等关系方程。该模型与之前的传统三元复合驱采油模型相比更贴近真实原油开采过程,也更符合我们的开采需求。针对已经建立的三元复合驱模糊多目标优化模型,我们利用基于高斯概率分布的概率规划算法将模糊多目标模型转化成确定性的单目标模型。该算法在原有的概率规划算法上加以改进,由于高斯概率分布具有更复杂的隶属函数且能更好地反应模糊数据的真实性,这里引入高斯概率分布描述模糊数,并在一些算法步骤上进行优化,提升搜索效率,改善收敛精度。我们通过油田开采分配问题的实例对其进行测试,通过与之前得出的最优开采方案进行对比,验证其准确性和有效性。再利用遗传算法求解化简处理之后的确定性单目标模型,得出三元复合驱最优开采方案。本文接着提出在三元复合驱模糊多目标优化模型中加入开关控制变量,将开采周期分为若干时间段,考虑在注入三元复合驱时注入井中添加开关控制,达到节省电费和人力资源费等开采成本,提高净现值的目的。利用全隐式的有限差分算法近似处理复杂的状态方程,再利用基于高斯概率分布的概率规划算法对改进的动态规划模型进行处理求解,解出最优开关控制变量,得到新的三元复合驱最优注入开采方案,通过对比之前测试结果,在含水率,净现值等方面大幅改进,从而验证基于开关控制的三元复合驱动态规划算法的可行性,同时也再次证明了改进的概率规划算法在处理三元复合驱开采原油问题时的优越性和先进性。针对三元复合驱的注入策略动态优化问题,本文主要分为以下几章进行论述求解:首先,在第三章提出改进的概率规划算法并引入某油田开采分配实例对该算法的准确性和有效性进行验证;在第四章建立三元复合驱模糊多目标优化模型,并利用改进的概率规划算法进行处理将其简化成确定性单目标规划,再用遗传算法进行求解,得出最优注采方案;在第五章引入有关三元复合驱注入浓度的开关控制变量,建立新的动态优化模型,利用概率规划算法处理与遗传算法求解,通过仿真结果对比,得出最终的三元复合驱注采方案。
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