油田注水地面系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行及單井增壓技術(shù)研究.pdf

1、注水作為油田開(kāi)發(fā)的一種十分重要的開(kāi)采方式,可以有效地補(bǔ)充地層能量,對(duì)提高原油采收率,確保油田穩(wěn)產(chǎn)或高產(chǎn)起到積極作用。但是,注水過(guò)程消耗了大量的能量。據(jù)統(tǒng)計(jì),油田注水耗電量一般占油田總用電量的40％-50％,并且隨注水量的增加還將持續(xù)上升。為適應(yīng)不同時(shí)期、不同階段油田對(duì)注水量的變化要求,需要經(jīng)常地調(diào)整注水系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行方案。多年來(lái),注水系統(tǒng)的運(yùn)行主要是靠注水管理人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)實(shí)施,難以保證系統(tǒng)在優(yōu)化的狀態(tài)下工作,致使注水效率較低,注水能耗偏高

2、。因此,進(jìn)行注水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)研究,對(duì)于提高注水系統(tǒng)運(yùn)行效率、降低注水能耗、實(shí)現(xiàn)油田地面工程高效、低耗、有序調(diào)整和科學(xué)管理將起到重要作用。 本文主要從以下幾個(gè)方面開(kāi)展了研究： 分析研究了油田注水系統(tǒng)的工藝流程和管網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),采用流體力學(xué)理論和有限元節(jié)點(diǎn)連接的思想,建立了油田注水系統(tǒng)樹(shù)枝狀管網(wǎng)和環(huán)狀管網(wǎng)水力計(jì)算的數(shù)學(xué)模型。由于求解模型屬于大型非線性方程組,根據(jù)注水管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)提出了相應(yīng)的簡(jiǎn)化策略,并采用迭代法進(jìn)行求解,

3、提高了問(wèn)題的求解效率和可靠性。 在給定管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的條件下,以管網(wǎng)的初始投資和運(yùn)行費(fèi)用之和最小為目標(biāo),建立注水管網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化模型,利用遺傳算法對(duì)注水管網(wǎng)的管徑進(jìn)行優(yōu)選,并編制了計(jì)算分析軟件,結(jié)果表明采用遺傳算法確定管網(wǎng)參數(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)投資和運(yùn)行費(fèi)用最低的目標(biāo)。 研究了油田注水系統(tǒng)開(kāi)泵方案優(yōu)化問(wèn)題。提出了基于泵站注水系統(tǒng)效率最高的泵站運(yùn)行優(yōu)化模型,應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和選用復(fù)合形法優(yōu)化算法,能有效的實(shí)現(xiàn)泵站節(jié)能。由仿真實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果

4、可知,該方法具有計(jì)算速度快和收斂精度高的優(yōu)點(diǎn),能明顯提高注水泵站優(yōu)化設(shè)計(jì)的質(zhì)量。 在綜合考慮管網(wǎng)改造投資和注水系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用的基礎(chǔ)上,建立了油田注水系統(tǒng)改造工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型,綜合了注水管網(wǎng)系統(tǒng)改造管網(wǎng)優(yōu)化布局、管線參數(shù)優(yōu)化及改造后系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行,采用兩層迭代的計(jì)算方法對(duì)模型進(jìn)行求解,結(jié)合設(shè)計(jì)人員對(duì)油田開(kāi)發(fā)形勢(shì)的綜合分析,可確定出最佳的改造方案。 對(duì)油田正在使用的不同材料、熱處理方式和工作年限下的注水用油管柱進(jìn)行了耐壓