油田注水地面系統(tǒng)優(yōu)化運行及單井增壓技術研究.pdf

1、注水作為油田開發(fā)的一種十分重要的開采方式,可以有效地補充地層能量,對提高原油采收率,確保油田穩(wěn)產(chǎn)或高產(chǎn)起到積極作用。但是,注水過程消耗了大量的能量。據(jù)統(tǒng)計,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。為適應不同時期、不同階段油田對注水量的變化要求,需要經(jīng)常地調(diào)整注水系統(tǒng)生產(chǎn)運行方案。多年來,注水系統(tǒng)的運行主要是靠注水管理人員的經(jīng)驗來實施,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,進行注水系統(tǒng)優(yōu)化運行技術研究,對于提高注水系統(tǒng)運行效率、降低注水能耗、實現(xiàn)油田地面工程高效、低耗、有序調(diào)整和科學管理將起到重要作用。 本文主要從以下幾個方面開展了研究： 分析研究了油田注水系統(tǒng)的工藝流程和管網(wǎng)結構特點,采用流體力學理論和有限元節(jié)點連接的思想,建立了油田注水系統(tǒng)樹枝狀管網(wǎng)和環(huán)狀管網(wǎng)水力計算的數(shù)學模型。由于求解模型屬于大型非線性方程組,根據(jù)注水管網(wǎng)的結構特點提出了相應的簡化策略,并采用迭代法進行求解,

3、提高了問題的求解效率和可靠性。 在給定管網(wǎng)拓撲結構的條件下,以管網(wǎng)的初始投資和運行費用之和最小為目標,建立注水管網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化模型,利用遺傳算法對注水管網(wǎng)的管徑進行優(yōu)選,并編制了計算分析軟件,結果表明采用遺傳算法確定管網(wǎng)參數(shù),能夠實現(xiàn)投資和運行費用最低的目標。 研究了油田注水系統(tǒng)開泵方案優(yōu)化問題。提出了基于泵站注水系統(tǒng)效率最高的泵站運行優(yōu)化模型,應用神經(jīng)網(wǎng)絡技術和選用復合形法優(yōu)化算法,能有效的實現(xiàn)泵站節(jié)能。由仿真實驗所得結果

4、可知,該方法具有計算速度快和收斂精度高的優(yōu)點,能明顯提高注水泵站優(yōu)化設計的質(zhì)量。 在綜合考慮管網(wǎng)改造投資和注水系統(tǒng)運行費用的基礎上,建立了油田注水系統(tǒng)改造工程優(yōu)化設計的數(shù)學模型,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)化運行,采用兩層迭代的計算方法對模型進行求解,結合設計人員對油田開發(fā)形勢的綜合分析,可確定出最佳的改造方案。 對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行了耐壓