油田注水管网系统优化模型

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1、油田注水管网系统优化模型　　摘要：通过对油田地面注水系统的分析，确定了地面注水系统的流程及其中各个部分的特点，在此基础上，利用相应的参数、公式、图形，建立了综合考虑注入水处理站、配水间、管线等中流体压力、流速、温度等变化规律的注水管网系统优化模型。考虑控制变量的实际取值，求得了各个部分的解。Abstract：Basedontheanalysisofwaterinjectionsystem，wedeterminetheflowofgroundwaterinjectionsystemanditsparts.Onthisbasis，weestabl

2、ishedacomprehensiveconsiderationoftheinjectionsystemoptimizationmodelofwatertreatmentstation，waterdistribution，variationofvariouspipelines.Accordingtotheactualvaluesofcontrolvariables，weobtainthevariouspartsofthesolution.关键词：注水管网系统；油田开发；优化模型Keywords：waterinjectionpipesystem

3、；oilfielddevelopment；optimizationmodel中图分类号：TE357文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）35-0036-0240引言在油田开发过程中，油田注水系统是五大系统之一。随着油田的深度开采，逐步发展起油田注水开发技术。在油田地面工程优化中，油田注水系统规划优化研究属于仿真技术领域。合理的规划管网布局，一方面可以降低系统的建造成本，另一方面可以降低系统运行的成本[1，2]。在采油工程基本理论的基础上，利用系统工程法和最优化理论，对油田注水系统进行整体优化，通过综合考虑压力、产量等多种因素的

4、影响，对这种大型系统化模型进行求解，得到油田注水系统的整体优化方案[3]。1油田注水系统的整体结构图1是油田注水系统的整体结构简图。从图中可以看出，注水站、配水间、注水井和连接它们的管线共同构成整个注水系统。对于整个油田注水系统来说，其构成错综复杂，主要包括若干个注水站，一个注水站可以向若干个配水间供水，一个配水间又和若干口注入井相连[4]。2油田注水管网系统优化的数学模型对于油田注水管网系统来说，其属于枝状管系，并且节点之间的管路比较长，通常情况下不计入局部水头损失，而是按长管进行计算。将管网视为一系列的单元（管元）组，通过一定数量的节点将

5、许多管元之间进行连接。管道恒定流，通过质量守恒和能量守恒定律导出的4代数方程对单管或与管网相联的管元进行定量描述。任意管元i（即单元）如图2所示，j和k为与此单元相联系的节点。图中：D、C、L分别表示管径（m）、谢才系数（m0.5/s）、单元长度（m）。2.1管元的数学方程管元的能量方程为：？驻Hi=Hk-Hj（1）式中：？驻Hi为i管元的总水头损失。节点k、j的总水头分别为Hk、Hj，规定水由k流向j，则Hk>Hj。？驻H水头损失常用的计算公式如下：谢才（Chezy）公式：v=CR0.5■（2）式中：D、v、？驻、l、C分别为管径（m）、管

6、道平均流速（m/s）、管壁粗糙度、管元长度（m）、谢才系数（m0.5/s）。谢才系数可用曼宁（Manning）公式计算：C=■R1/6（3）式中：R=A/x，R、A、x、n分别为水力半径（米）、过流面积（m2）、湿周（m）、粗糙系数。通常情况下，对于普通圆管来说，水力半径R=D/4，所以C=■■■（4）管元的连续性方程为：Qi=Aivi=const（5）3结束语4本文运用系统工程理论，结合油田注水系统的特点，建立了一种适用于注水管网优化的数学模型。完整的优化设计需要运用最优化理论，通过建立目标函数，根据给定的约束条件，寻求最优的设计方案。而该

7、模型的提出，可为目标函数的建立以及优化方案的确定提供指导。参考文献：[1]王尊策，陈思，李森，徐艳.基于CFD的潜油电泵叶轮冲刷磨损数值模拟[J].石油矿场机械，2013，42（5）：31-34.[2]常玉连，高胜，郭俊忠.油田注水系统最优控制数学模型及系统设计[J].石油机械，2001，29（12）：24-26.[3]张和烽，夏涛，罗放，鄢烈祥.油田注水系统仿真模型校正[J].计算机与应用化学，2010，27（12）：1647-1650.[4]段礼祥，张来斌，王朝晖，李国柱.油田注水设备技术现状及发展方向[J].石油机械，2005，33（1

8、0）：68-71.4