塔河油田某区块油藏为普通稠油,采用单管、井口掺水后加热的伴热集输工艺,地面集输模式为星状管网。地面建设中存在新增单井多、井站距离远,导致建设投资费用大;生产运行中存在掺水量大、加热温度高,导致生产能耗高,运行费用大等问题。为了减少地面建设成本及生产运行成本,基于塔河油田某稠油区块工艺特点,本文改造设计了一种新型集输管网——枝状管网,根据所建管网结构特点,利用最优化理论知识,进行了集输管网的结构及运行参数优化设计研究,证明了该种管网的研究价值,获得了最优的管线参数和运行参数。具体工作如下:1.在进行枝状集输管网优化前,本文首先建立了埋地管道温降模型,基于塔河油田某稠油区块基础数据,对温降模型进行误差分析,结果表明所建温降模型适用于该稠油区块。然后选取DuklerⅡ模型、Beggs-Brill模型及Baker模型三种典型压降模型,基于塔河油田稠油区块基础数据,对上述三种模型进行误差分析,确定Beggs-Brill模型更适合该稠油区块,并对模型进行修正。最后根据该区块实际运行数据,采用正交试验法,进行管道压降敏感性分析,结果表明影响管道压降因素的主次顺序为:管道入口温度>管道内径>液相含水率>原油粘度。2.本文采用分级优化的方法,将枝状集输管网优化问题划分为管网结构布局优化和管线及运行参数优化两部分,选用合适的优化算法进行求解计算。首先确定了枝状集输管网集油流程,采用K-means算法进行油井最优化分组,采用加权平均法进行站场位置优选。利用Dijkstra算法确定各井组内支路的分布情况,采用拟合方法确定了各支路的主干管线,将各支路所辖单井以最短路径接入主干管线,生成枝状管网连接图。最后对枝状管网、星状管网和树状管网的管线总长进行对比,结果表明枝状管网可以显著的减少投资。3.根据确定出来的枝状管网结构布局,以管网建设费用和运行费用最小为目标函数建立优化模型,并根据国家标准及实际生产需求制定相应的约束条件,选用惩罚函数法和粒子群优化算法相结合的方式对目标函数进行求解,得出最优的管线参数和运行参数以及相关费用。