油田注水系统的模拟、控制、优化及效率分析
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摘要
油田注水是我国油田开发的一种十分重要的开采方式，油田注水的目的是发挥注水驱替和补充地层能量的双重作用，促使油井产出更多的原油，而油田地面注水系统是注水系统的重要组成部分。
本文利用反向计算思路，从注水井出发，通过反向搜索分别对管网中的节点和管段的参数进行了计算，达到了对油田注水管网的全面模拟；在模拟的基础上针对离心注水系统和增压注水系统进行了开泵方案的优选，达到了对油田注水系统的控制；并对油田注水系统的各组成部分和整体效率进行了计算和评价；通过优化技术来确定注水井与配水间的关系、注水站的站址、注水管网布局、注水管网管道的运行参数，最后应用模型协调法，协调管网布局和参数的关系，得到完整的优化管网；提出了油田注水系统的改造优化设计模型并利用分层分解的方法对模型进行了求解。
Water-flooding as an important way to oil exploitation used by many oilfields in our country . Its purpose is to make up the energy in oil reservoir and displace oil to the wellbore ,and the water injection system take an important role in Water-flooding system.
This paper using reversal method to calculate the nodal point pressure, flow rate and pressure drawdown of pipeline in the water injection pipeline network; Analyzing the condition of pumping in the centrifugal water injection system and pressure boosting water injection system, make sure the plan for pumping ; Calculating the efficiency of water injection system and Presenting the methods for enhancing the efficiency of water injection system; Optimizing design for the whole water injection pipeline network of oilfields; Advancing the mathematical model of optimization design problem for water injection pipeline network improvement.
本文利用反向计算思路，从注水井出发，通过反向搜索分别对管网中的节点和管段的参数进行了计算，达到了对油田注水管网的全面模拟；在模拟的基础上针对离心注水系统和增压注水系统进行了开泵方案的优选，达到了对油田注水系统的控制；并对油田注水系统的各组成部分和整体效率进行了计算和评价；通过优化技术来确定注水井与配水间的关系、注水站的站址、注水管网布局、注水管网管道的运行参数，最后应用模型协调法，协调管网布局和参数的关系，得到完整的优化管网；提出了油田注水系统的改造优化设计模型并利用分层分解的方法对模型进行了求解。
Water-flooding as an important way to oil exploitation used by many oilfields in our country . Its purpose is to make up the energy in oil reservoir and displace oil to the wellbore ,and the water injection system take an important role in Water-flooding system.
This paper using reversal method to calculate the nodal point pressure, flow rate and pressure drawdown of pipeline in the water injection pipeline network; Analyzing the condition of pumping in the centrifugal water injection system and pressure boosting water injection system, make sure the plan for pumping ; Calculating the efficiency of water injection system and Presenting the methods for enhancing the efficiency of water injection system; Optimizing design for the whole water injection pipeline network of oilfields; Advancing the mathematical model of optimization design problem for water injection pipeline network improvement.
引文
[1] 邱继英，《油田注水竹网的优化设计．油气田地面工程》，2000，19(2)10～11
[2] 宋振邦，《油田地面布局优化．石油规划设计》，1993，4(2)：28～30
[3] 李波，《天然气管网系统输配气运行方案优化》，石油规划设计，2001，12(5)
[4] 刘铁男等，《注水系统建模和优化的理论方法》，大庆石油学院学报，1995，19(4)
[5] 王修才、杨冰涯，《运筹学方法及其BASIC语言程序》，上海科技教育出版社
[6] 韦鹤平，《最优化技术应用》，第一版．上海：同济大学出版社，1987
[7] 刘扬，《石油工程优化设计理论及方法》，第一版．北京：石油工业出版社，1994
[8] 中国石油天然气管道局，《油气管道工程概论》，石油工业出版社1993
[9] 潘红丽，杨鸿雁，《气田地面集输管网系统的优化设计．油气储运，2002，21(4)
[10] 于达，《原油集输规划方案的优选．油田地面工程》，1994，13(5)：4～12
[11] 范鸣玉、张莹，《最优化技术基础》，第一版．北京：请华大学出版社
[12] 孙德敏，《工程最优化方法及应用》，第一版．合肥：中国科技大学出版社，1991
[13] 薛履中，《工程最优化技术》，第一版．天津：天津大学出版社，1988
[14] [美]S．S．雷欧，《工程优化理论及应用》，北京：北京理工大学出版社，1990
[15] 张可村．工程优化的方法与分析．第一版．西安：西安交通大学出版社，1988
[16] 韩建增，《集油管网的优化设计》，西南石油学院硕士论文，1998
[17] 李书文《气田网络优化布局初探》，天然气工业，1989，9(5)：68～71
[18] 《油田油气集输设计技术手册》编写组，《油田油气集输设计技术手册》石油工业出版社，1994
[19] 叶庆凯、王肇明，《优化与最优控制中的计算方法》，科学出版社，1986
[20] 万耀青、梁庚荣、陈志强，《最优化计算方法常用程序汇编》，工人
出版社，1986
[22] 仲伟俊、徐南荣，《管网系统改造优化设计问题的模型和算法》，系统工程学报，1994
[23] 高胜，郭俊杰，常玉莲著，《注水管网系统模型简化技术与计算方法研究》，石油学报，2001．3，第二期
[24] 张洪国，赵洪宾，隋平著，《管网流量分析中选用沿程阻力系数公式的研究》，设计与研究，第6期
[25] 浦宁著，《注水系统模拟计算方法》，油田地面工程，1990．4，第9卷第二期
[26] 王桂秋著，《管道系统中局部阻力计算》，设计与研究，第二期
[27] 陈世一，王为民著，《输水管网的水力计算和泵的选择》，1995．3，油气田地面工程，第14卷第2期
[28] 万仁溥主编，《采油工程手册》
[29] 周云著，《用节点水头法计算配水管网》，兰州铁道学院学报，1994，第13卷第1期
[30] 周云著，《管路流出型配水管网的分析计算》，中国给水排水，1994，第10卷第1期
[31] 高胜，郭俊杰，常玉莲著，《油田注水管网系统的数学模型及其计算方法研究》，钻采工艺，2001
[32] 高胜，周慧，袁国英，唐丽梅，费洪海，《油田注水管网子系统的自动划分技术》，油气田地面工程，2001．7，第20卷第4期
[33] 陈淼鑫，尚富华，赵恩艳，樊万鹏著，《注水系统的通用模型和通用算法》，大庆石油学院学报，1998．9，第22卷第3期
[34] 高胜，常玉莲，刘伟著，《注水管网系统压力分布的反向计算与分析》，油气田地面工程，2001．11，第20卷第6期
[35] 张怀宇，吴学伟著，《给水管网水力计算程序的实现》，管道技术与设备，1995
[36] 高胜，郭俊杰，常玉莲著，《油田注水生产过程仿真系统ISPPS的实际与实现》，石油规划设计，1997．7
[37] 袁恩熙著，《工程流体力学》，石油工业出版社
[38] 李从信，陈淼鑫，郭福田，周丽佩著，《注水系统的计算方法》，石油学报，]998．7第19卷第3期
[39] 周谟仁著，《流体力学泵与风机》，中国建筑工业出版社
[40] 陈森发，S．Zionts，《一种复杂城市供水管网系统的简化方法》，中国给水排水，1994第10卷第6期
[41] 吴长利，宁利，安秉威，，李太朝著，《杏南油田注水系统优化运行技术》，石油规划设计，20000．5
[42] 宋振邦著，《油田地面工程布局优化》，石油规划设计，1999第4
卷第2期
[43] 苏桂琴著，《注水站最优控制原理》，油气田地面工程，1998．7第17卷第4期
[44] 刘维家著，《提高胜利油田注水系统效率的探讨》，油气田地面工程，1997．5第16卷
[45] 隋梅英，宋华龙，李玉顺著，《集中注水与分散注水工艺的技术经济比较》，油气田地面工程，1999．3第18卷
[46] 袁国英，杨德芹，阎铭著，《浅论地面注水管网的改造技术》，油气田地面工程，1997．4第18卷
[47] 王莉，丁波，于力著，《杏南油田注水系统边频调速节能降耗分析》，油气田地面工程，2000．5第19卷第3期
[48] 丰国斌著，《江汉油田王场主水系统的节能改造设计》，油田地面工程，1995．7第14卷第4期
[49] 马庆坤，刘前进著，《主水系统效率测算方法》，石油钻采工艺，1997．2第19卷
[50] 王鉴光著，《泵站最优节能控制》，石油钻采工艺，1995．3第17卷
[51] 白文雄著，《提高油田注水系统效率的探讨》，石油机械，1997．6第25卷
[52] 陈淼鑫，司光宇著，《大型注水系统的运行、计算和控制》，大庆石油学院学报，1995．9第19卷第3期
[53] 贾光政，常玉莲，邹庆龙，何平，高胜著，《油田大型注水系统调速节能技术》，大庆石油学院学报，2000．3第24卷第1期
[54] 浦明，《油田地面注水系统评价与优化》，西南石油学院硕士论文
[55] 詹建东，陈雪艳，刘强鸿，欧阳宇雄著，《提高中原油田注水系统效率的措施探讨》，江汉石油学院学报，1999．6第21卷第2期
[56] 周文革，喻卫革，姜士湖，陈波著，《实现注水系统节能的新方法》，西南石油学院学报，1998．11第21卷第3期
[57] 邹清林，杨洪彬，韩广军著，《提高吉林油田注水系统效率的途径》，油田地面工程，1994．10第13卷第5期
[58] 丰国斌著，《对油田注水系统节能降耗的探讨》，油气田地面工程，1996第15卷
[59] 任明强，王瑾荣著，《对中原油田注水节能降耗的探讨》，油气田地面工程，2000．5第19卷第3期
[60] 马效忠，雷建安，侯强著，《马岭油田注水系统地面工艺调整改造效果》，油气田地面工程，1995．5
[61] 张栋杰，马效忠，靳思贤著，《影响陇东油区注水管网效率的因素及对策》，石油矿场机械，1998．28(1)
[62] 李波，余红伟著，《管网布局规划技术综述》，石油规划设计，2001．1
[63] 袁国英，杨德芹，阎铭著，《浅论地面注水管网的改造技术》，油气田地面工程，1997．4第18卷
[64] 孙河生、黄兴伟、罗纪营 河南油田高压注水系统有关问题的探讨 河南石油 1999(1)36-38。
[65] W. sung, Huanyang U, J. Lee, KOGAS R&D Center, D. Huh, KIGAM, and O. Kwon, Hangyang U Optimization of Pipeline Network in Metropolitan Area, Korea, with Hybrid MSCT-CD Networking Model SPE 38101 629-635。
[66] Junyang Zhou and Michael A. Adewumi, SPE, The Pennsulvania Sate University Gas Pipeline Network Analysis Using an Analytical Steady-State Flow Equation SPE 51044 69-80。
[67] 钱德富、郑俊德 节点系统分析方法在注水系统中的应用 石油钻采工艺 1995(3)61-65。
[68] 李颖川 《采油工程》西南石油学院 2001．1。
[69] 梁光川、郑云萍、彭自学等，《油田地面注水系统效率分析》，西南石油学院学报，2001．4第23卷，2期。
[70] 万仁薄、罗英俊等，《采油技术手册—注水技术》，石油工业出版社
[2] 宋振邦，《油田地面布局优化．石油规划设计》，1993，4(2)：28～30
[3] 李波，《天然气管网系统输配气运行方案优化》，石油规划设计，2001，12(5)
[4] 刘铁男等，《注水系统建模和优化的理论方法》，大庆石油学院学报，1995，19(4)
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[7] 刘扬，《石油工程优化设计理论及方法》，第一版．北京：石油工业出版社，1994
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[10] 于达，《原油集输规划方案的优选．油田地面工程》，1994，13(5)：4～12
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[13] 薛履中，《工程最优化技术》，第一版．天津：天津大学出版社，1988
[14] [美]S．S．雷欧，《工程优化理论及应用》，北京：北京理工大学出版社，1990
[15] 张可村．工程优化的方法与分析．第一版．西安：西安交通大学出版社，1988
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[18] 《油田油气集输设计技术手册》编写组，《油田油气集输设计技术手册》石油工业出版社，1994
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[22] 仲伟俊、徐南荣，《管网系统改造优化设计问题的模型和算法》，系统工程学报，1994
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[65] W. sung, Huanyang U, J. Lee, KOGAS R&D Center, D. Huh, KIGAM, and O. Kwon, Hangyang U Optimization of Pipeline Network in Metropolitan Area, Korea, with Hybrid MSCT-CD Networking Model SPE 38101 629-635。
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