石油工程优化设计理论及方法PDF电子书下载

第一章 石油工程优化设计概述 1

第一节 石油工程中的优化设计问题 1

第二节 最优化问题数学模型的建立 3

一、模型的建立 3

二、建立模型的基本原则 5

第三节 最优化问题的分类 6

一、无约束优化与有约束优化 6

二、线性优化与非线性优化 7

三、连续变量优化与离散变量优化 7

五、确定性优化与非确定性优化 8

四、多目标优化与单目标优化 8

第四节 关于石油工程优化设计问题的几点讨论 9

第二章 确定性优化问题的基本理论 10

第一节 基本知识 10

一、凸集 10

二、凸函数及其性质 10

三、设计空间及可行域 12

四、目标函数的等值面 12

五、函数的方向导数与梯度 13

六、无约束极值条件 15

七、有约束极值条件 17

一、一维搜索 21

第二节 无约束优化问题 21

二、最速下降法 22

三、牛顿法 24

四、阻尼牛顿法 24

五、变尺度法 25

六、模式搜索法 28

七、Powell方法 30

第三节 约束优化问题 32

一、约束最优化方法概述 32

二、罚函数法(SUMT) 32

三、序列线性规划法(SLP) 35

四、可行方向法 37

五、直接序列二次规划法 40

六、序列二次规划法及约束变尺度法 42

七、简约梯度法 45

八、广义简约梯度法 47

九、复形法 49

第四节 离散优化问题 52

一、离散优化问题概述 52

二、约束非线性离散变量优化方法 53

三、网络最优化 61

二、多目标优化问题的解集与像集 70

第五节 多目标优化问题 70

一、多目标优化问题的数学模型 70

三、多目标优化问题的求解方法 73

四、优化策略的选择与权系数的确定 83

第三章 非确定性优化问题基本理论 86

第一节 可靠性数学基础 86

一、随机变量及其分布 86

二、随机变量的数字特征 88

三、常用概率分布 90

一、单元可靠性分析方法 94

第二节 可靠性分析方法 94

二、系统可靠性分析方法 96

第三节 可靠性优化方法 98

第四节 集合论的基本知识 100

第五节 隶属函数、模糊子集的概念 101

第六节 模糊子集的表示方法及运算 103

第七节 确定隶属函数的方法 104

第八节 λ水平截集 107

第九节 分解定理与扩展原理 108

第十节 模糊判决 109

第十一节 非对称模糊优化 110

第十二节 对称模糊优化 112

第一节 多级星式集输网络的拓扑优化设计 114

第四章 油田地面“管-站系统”拓扑优化设计 114

一、问题的数学模型 115

二、分级优化法 116

三、星式网络拓扑优化的动态规划法 120

第二节 环型集输网络的拓扑优化设计 123

一、环型集输管网拓扑优化数学模型 123

二、计算复杂性分析 125

三、优化问题的求解方法 126

四、应用实例 127

一、关于中间站选址方法的讨论 129

第五章 油气集输系统参数优化设计 129

第一节 具有确定网络拓扑关系的集输管网系统布局的优化设计 129

二、具有确定网络拓扑关系的集输管网系统布局优化问题 130

三、计算实例 133

第二节 管线越障碍与参数优化 133

一、穿越障碍优化问题 133

二、参数优化问题 135

第三节 油气集输管网系统多目标优化设计 137

一、概述 137

二、集输管网多目标优化设计问题 139

三、集输管网动态多目标优化问题 141

四、应用举例 142

第六章 石油钻井井架结构优化设计 144

第一节 用力学准则法进行井架最轻重量优化设计 144

一、方法概述 144

二、优化过程 146

三、A型井架优化实例 149

第二节 用最严约束法进行井架最小经济指标优化设计 153

一、数学模型 153

二、优化准则 156

三、数值过程 158

四、计算实例 159

第三节 具有系统稳定约束的井架结构优化设计 160

一、系统稳定约束中可行性调整的有效性 161

二、最严系统稳定约束条件下的优化准则 162

三、向量模系数的确定 164

四、数值计算实列 165

第四节 具有离散变量的井架结构优化设计 169

一、优化设计数学模型 169

二、问题的计算复杂性 170

三、优化问题的求解方法 172

四、应用实例 173

一、概述 175

第七章 模糊决策在石油工程中的应用 175

第一节 模糊决策在钻井工程中的应用 175

二、确定钻头轴承机械负荷极限的模糊决策方法 177

三、评选钻头序列的模糊决策方法 178

第二节 向量优化问题标量化的模糊决策法 180

一、概述 180

二、模糊对比法 181

三、特征值方程求解 182

四、模糊逆变换法 183

一、引言 185

第三节 套管头结构模糊可靠性分析 185

二、套管头结构模糊可靠性分析方法 186

三、套管头结构模糊可靠性分析实例 190

第八章 模糊优化及其在石油工程中的应用 195

第一节 对称模糊优化问题的直接求解法 195

一、模糊优化的解集及其特定清晰解 195

二、对称模糊优化模型及其迭代解法 195

三、对称模糊优化模型的直接求解法 197

四、算例 198

第二节 模糊优化的特点及其与多目标优化的关系 199

二、模糊优化数学模型 203

一、集输系统的单目标与多目标模糊优化 203

第三节 集输管网系统模糊优化设计 203

三、模糊优化问题的求解 205

四、优化实例 207

第四节 影响模糊优化结果的几个因素 208

第九章 多元随机钻井模式理论及其应用 210

第一节 概述 210

第二节 钻井过程中的随机影响因素 211

第三节 多元随机钻进模式的建立 211

一、牙轮钻头的随机模式 211

二、PDC钻头的随机模式 213

第四节 计算步骤 214

第五节 多元随机模式的现场验证 215

第六节 多元随机钻井模式的几个应用方面 217

一、在钻井参数优化设计中的应用 217

二、在钻井过程闭环控制中的应用 217

三、在参数敏感性分析中的应用 217

第七节 问题讨论 218

第十章 钻井参数的随机模糊优化理论 219

第一节 具有模糊可靠性约束的钻井机械参数优化 219

一、概述 219

二、模糊可靠性约束及可靠性、模糊约束的建立 220

三、数学模型 222

四、求解方法及算例 224

第二节 基于随机钻井模式的钻井参数优化方法 225

一、概述 226

二、钻井参数优化数学模型的建立 226

三、优化问题的求解方法 230

四、现场应用 230

五、参数的灵敏度分析 231

六、问题讨论 232

第一节 石油工程结构可靠性分析的平行梯度算法 233

一、概述 233

第十一章 可靠性分析的最优化算法及其在石油工程中的应用 233

二、梯度共线条件 234

三、石油工程结构可靠性分析的平行梯度算法 236

四、应用实例 237

第二节 集输管道可靠性的最优化算法 238

一、一次二阶矩模式可靠度分析的优化模型 239

二、正态分布下可靠度分析的序列二次规划法 240

三、任意分布下序列二次规划法 241

四、管道可靠性分析实例 242

五、问题讨论 243

参考文献 245