油田注水系統(tǒng)智能優(yōu)化方法研究.pdf

1、注水驅油是油田開發(fā)中一種十分重要的開采方式，注水系統(tǒng)是由若干注水站、配水間、注水井等節(jié)點，以及連接各節(jié)點之間的管線組成的一個連續(xù)的、密閉的水力系統(tǒng)，系統(tǒng)中各組成部分相互制約、相互影響，形成一個不可分割的整體。由于油田注水系統(tǒng)的優(yōu)化是涉及離散拓撲優(yōu)化、組合優(yōu)化、非線性參數(shù)優(yōu)化等在內的十分復雜的大型混合優(yōu)化設計問題，其中有些子問題屬于NP難題，傳統(tǒng)的優(yōu)化設計方法無法獲得較好的優(yōu)化效果，導致目前油田注水系統(tǒng)的優(yōu)化仍然停留在人工憑經(jīng)驗進行設計的

2、階段。隨著優(yōu)化技術的不斷發(fā)展，以遺傳算法、模擬退火算法等為代表的智能優(yōu)化方法以其高效的優(yōu)化性能、無需問題特殊信息、具有全局搜索能力等優(yōu)點，受到了各領域的廣泛關注和應用，成為解決工程難解問題的有力工具，也為油田注水系統(tǒng)的優(yōu)化設計提供了一定的手段。本文擬在對油田注水系統(tǒng)進行深入分析研究的基礎上，根據(jù)實際問題需要建立相應的數(shù)學模型，采用智能優(yōu)化方法進行求解，通過設計適當?shù)乃惴ê途幹葡鄳能浖崿F(xiàn)該系統(tǒng)的優(yōu)化設計。論文主要研究了以下內容：

3、 在對注水系統(tǒng)的結構特點進行深入分析的基礎上，建立了樹狀注水系統(tǒng)管網(wǎng)拓撲優(yōu)化數(shù)學模型，根據(jù)模型的特點把問題劃分為分配層和幾何層兩層，在分配層，通過整數(shù)編碼遺傳算法確定注水井與配水間的歸屬關系，在幾何層，利用傳統(tǒng)非線性優(yōu)化方法優(yōu)化出各配水間的最佳位置。 建立了環(huán)狀注水系統(tǒng)管網(wǎng)優(yōu)化數(shù)學模型，提出了采用二進制編碼和整數(shù)編碼相結合的雙重編碼混合遺傳算法同時對管網(wǎng)連接方式和管徑組合進行優(yōu)化設計，最大限度的降低管網(wǎng)投資，并給出了具體的染色

4、體編碼和遺傳操作方法。 在對不考慮變頻調速和考慮變頻調速時的注水系統(tǒng)進行分析的基礎上，以系統(tǒng)能耗最小為目標函數(shù)，建立各自的運行參數(shù)優(yōu)化數(shù)學模型，采用實數(shù)編碼遺傳算法進行求解，并在考慮變頻調速時的參數(shù)優(yōu)化中利用等效率曲線的特性，給出了最佳變頻位置的確定方法。 建立了復雜注水系統(tǒng)運行方案優(yōu)化數(shù)學模型，針對優(yōu)化問題需要同時解決注水泵的開停狀態(tài)及其排量兩個問題，提出了采用二進制編碼和實數(shù)編碼相結合的雙重編碼遺傳算法進行求解。

5、 在本文的遺傳算法操作過程中，針對遺傳算法的局限性，調整了適應函數(shù)，改進了交叉和變異操作，結合了模擬退火算法，給出了初溫的確定方法，并根據(jù)各類問題的特點，提出了多種約束條件的處理方法，減少了不可行解的產(chǎn)生，提高了算法的優(yōu)化效率。 最后，在以上理論研究工作的基礎上，采用C++Builder語言編制完成了油田注水系統(tǒng)仿真優(yōu)化設計軟件。應用該軟件進行優(yōu)化設計，不僅可以大大縮短設計方案編制周期，而且能夠明顯提高優(yōu)化設計的質量，優(yōu)化實