油田注水系統(tǒng)仿真與運(yùn)行優(yōu)化研究.pdf

1、注水是油田開采的重要方式之一。由于注水需要消耗大量的電能,隨著國(guó)內(nèi)各大油田逐漸進(jìn)入高含水期開發(fā)階段,注水量還將會(huì)繼續(xù)增加,這勢(shì)必會(huì)造成油田用電緊張的局面。為了適應(yīng)不同時(shí)期的注水量變化要求,油田注水系統(tǒng)的運(yùn)行方案和運(yùn)行參數(shù)需要經(jīng)常性的調(diào)整。油田注水管網(wǎng)系統(tǒng)屬于大規(guī)模、復(fù)雜、非線性的流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。因此,對(duì)油田注水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)進(jìn)行研究將有助于提高注水系統(tǒng)的運(yùn)行效率并降低其能耗,從而實(shí)現(xiàn)油田注水系統(tǒng)的高效運(yùn)行,對(duì)油田的實(shí)際生產(chǎn)有著重要的意

2、義。
　　本文建立了注水系統(tǒng)的仿真模型,該模型主要基于流體力學(xué)理論和有限元分析的方法,通過(guò)對(duì)注水系統(tǒng)的管元進(jìn)行分析,再根據(jù)油田注水系統(tǒng)管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn),利用水力平衡原理建立表示注水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)各參數(shù)之間的仿真計(jì)算數(shù)學(xué)模型,并根據(jù)模型的特點(diǎn)來(lái)探討該模型的求解策略和方法。由于注水系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行,管網(wǎng)中局部的管段出現(xiàn)了不同程度上的結(jié)垢和腐蝕情況,這使管網(wǎng)內(nèi)部的摩阻系數(shù)發(fā)生了變化,導(dǎo)致理論仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)值出現(xiàn)較大的偏差。本文基于這

3、類問題提出了管網(wǎng)校核模型,通過(guò)把由于水力參數(shù)改變而導(dǎo)致的誤差轉(zhuǎn)化為等效管長(zhǎng)的思想,將誤差求解問題轉(zhuǎn)化為優(yōu)化問題,并采用列隊(duì)競(jìng)爭(zhēng)算法進(jìn)行求解,對(duì)原仿真模型進(jìn)行糾正。由于油田注水系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化問題涉及到離散的整數(shù)變量(開泵方案)和連續(xù)變量(泵的排量),本文建立了注水系統(tǒng)的運(yùn)行的優(yōu)化模型,該模型以注水能耗最小為目標(biāo)函數(shù),將注水泵的開泵方案和泵的排量作為優(yōu)化對(duì)象,以管網(wǎng)水力平衡、注水量和注水壓力等作為約束條件。該模型是一個(gè)復(fù)雜的混合整數(shù)非線性規(guī)