油田注水系统仿真优化研究

《油田注水系统仿真优化研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、笋528133原创性声明本人声明:所呈交的硕士学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中己明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承廊担。冷学位论文作者签名日期:年关于论文使用授权的说明本人同意学校有权保留并向国家有关部门送交学位论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。同意学校及国家有关机构可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。论文作者签

2、名,-}vil4指导教师签名:日期日期提要注水采油是我国陆上油田主要的采油方式之一。它能有效地补充地层的能量，对提高原油采收率，确保油田高产、稳产起到了重要的作用。油田注水系统生产过程中，由于不能及时地调整开泵方案和运行参数，以适应地质配注方案和生产环境的变化，常常产生泵管压差过大，导致整个系统能耗大，增加原油生产成本。针对上述情况，本文开展油田注水系统仿真优化研究，旨在降低注水单耗。从而降低原油生产成本，提高油田的经济效益。本文对注水泵、注水管网等基本单元建立了数学模型，以此描述注水系统的运行状况。通过研究管单元两节点之间的压力损

3、失，形成兰元方程，根据节点流量平衡的原理:形成注水管网系统的总体方程。在分析了特性矩阵和总体方程的特点基础上，提出了注水管网的简化策略，用简单迭代法解算注水管网系统总体方程。本文建立了注水系统运行参数优化模型，根据优化模型的特点，提出了约束条件转化的策略和二层递阶迭代一约束变尺度优化方法。通过注水系统运行参数优化，可以给出不同配注条件下注水系统的合理开装方案和最佳运行参数。本文编制了注水系统仿真和优化软件，对大庆杏北油田注水系统进行了优化，优化结果表明，该软件能够降低注水单耗和泵管压差，提高注水系统的运行效率，使注水泵和注水管网的匹

4、配更加合理，给油田注水生产和科学管理提供必要的理论依据。第一章前言第一章前言第一节选题的背景和意义油田注水是采油生产中最重要的工作之一，它可以有效地补充地层的能里，对提高原油采收率，确保油田高产、稳产起到了积极作用。目前，国内大多数油田已经进入中高含水期开发，每天要向地下注入大量的水，消耗大量的电能，成为造成油田电力紧张的主要原因之一。例如，大庆杏南油田注水系统每天向地下注入7^-8万立方米的水，按注入每立方米水耗电6千瓦时计算，杏南油田每天仅注水就需要耗电约42-48万千瓦时，占杏南油田总耗电的一半以上。因此，降低注水单耗将能有效

5、降低原油生产成本.对提高油田的经济效益具有十分重要的意义。另外，由于注水井在不同时期的配注水盘和配注压力是不同的，所以注水泵排量如果不及时调整，就会使部分注水井的流盘和压力不能满足地质配注的要求，从而导致注水井的欠注，影响油田的稳产。并且目前注水泵的运行方案主要是根据日常管理经验来确定的，管理人员的工作量大，受各种因素的影响，很难保证优化的合理开泵和最佳的运行参数。油田注水系统在实际运行过程中，除了存在正常注水与测试、洗井、钻关等用水之间的矛盾之外，还存在正常注水与水源供水量不足之间的矛盾。上述两种矛盾使注水系统的注水流量波动较大，

6、运行工况复杂。为了适应注水量的波动，只能通过调节阀门来控制流量，从而导致注水泵与注水管网之间匹配不合理，泵管压差较高，节流损失较大。根据1997^-1998年对大庆杏南油田的调查，注水系统的泵管压差平均为。2^"1.42Mpa，个别情况下高达2.3Mpa，节流损失平均占注水泵输出能量的1,5-1C%，最高达巧%。综上所述，从油田长远发展的角度来看，对注水系统运行参数进行优化，降低注水系统能耗，提高注水系统运行效率，将是我国油田原油生产中一个重要的课题。第二节油田注水系统优化研究概况优化理论研究发展到至今，已有近半个世纪的历史。我国对

7、优化方法的研究起步较晚，从70年代起，华罗庚教授等数学家才对最优化方法进行了卓有成效的研究推广工作。在我国，油田注水系统的优化研究工作在70年代末期开始受到人们的重视。那时，中国科学研究院数学所与大庆汕田设计院合作研究油田注水系统的节能问题，但是由于当时的计算手段不完备，该项研究没有继续深入下去。后来到了90年代初期的时候，大庆石油学院自控系陈森鑫教授等人与大庆油田采油六厂合作，从事注水系统第一童前言注水泵起动方案优化项目研究工作。该项研究提出了注水系统的一整套较完整的建模、管网计算的理论和方法.首次提出了注水系统压力分布中的压力谷

8、的概念，并按压力谷分布将整个注水系统分解为一系列子系统，然后应用大系统理论中的关联平衡法进行迭代计算。但是在研究注水泵启动方案时，把各注水站中不同型号的注水泵作为同型号的注水泵井联看待，并用排序法选泵，这些都导致选泵过程中的不合理性，