油田注水管网系统负荷评价与改造优化设计

作     者：洪兵城 

作者单位：东北石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：冯志鹏;李金玲

授予年度：2023年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：油田注水 分压临界值 负荷评价 曲线拟合 优化改造 

摘      要：随着油田开发进入高含水的后期,早期建造的聚驱井很多都变成了水驱井,使得管网结构变得越来越复杂,高低压井分布变得不均衡。注水管网系统作为一个复杂连通的拓扑网状结构,为满足个别高压井配注要求,采用“就高不就低原则,使得注水管网系统的能耗损失过大。注水量连年下降,使得注水系统的管网压力持续升高,严重影响了注水效率,为了满足实际生产需要,亟需对其进行优化改造。本文根据以上问题对某油田注水管网系统进行了分压、降压方面的研究。首先通过分析注水系统的工艺流程和当前注水系统的现状,提出了分区分压的改造方案,通过建立能耗与成本两种分压模型作为目标函数,利用改进型遗传算法对模型进行计算分析,得出分压临界值作为对其分压的界限。通过仿真技术对注水系统的基本水力元件进行了分析,通过建立注水系统能耗分析的各种评价模型,对注水井地质配注压力、注水泵压力和井口阀组节流损失等多维数据,以及注水站的负荷率和注水泵的运行情况等进行了详细分析。另外本文利用均值法计算了注水站的负荷率,接着运用了注水站核减技术对油田注水管网系统的注水站进行了核减,提升了注水站的注水效率;还利用最小二乘法和改进型BP神经网络对注水泵实际运行的特性曲线进行了拟合,并进行了对照分析。通过注水泵的最优工况技术分析,有效探讨了注水站内各种组合的泵联合工作运行特性,提高了注水站的运行效率,再通过结合注水泵各级特性曲线对注水泵进行了减级优化改造;利用K均值聚类算法,较为科学的探讨了高低压井区井站的最优化布局,并对管网系统的连通性进行了验证分析。结果表明:本文提出的分区分压方案是切实可行的,通过实例分析建立的能耗与成本分压模型作为目标函数,通过遗传算法计算的方法可以较为科学的计算出注水系统的分压临界值,具有一定的普遍意义。通过利用最小二乘法和改进型BP神经网络可以切实有效的拟合出注水泵实际的运行特性曲线,为探求注水泵的实际运行状态提供了一条科学途径。文中通过利用聚类算法确定井站最优化布局的计算方法,对油田注水系统管网的改造具有一定的改造意义。通过对注水管网系统进行负荷分析,进而实施注水站的核减技术与注水泵的减级改造,可以极大的提高注水管网系统的运行效率和降低总体能耗损失,具有一定的经济效益。