油田注水系统生产运行优化研究属于油田地面工程优化仿真技术领域。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能量,对提高原油采收率,确保油田高产、稳产起到了重要作用。但油田注水本身也要消耗大量的电能,而且随着原油含水率的增高,耗电量急剧增加,因此注水系统节能降耗对于降低油田生产成本具有重要意义。本文在注水系统仿真计算的基础上,对系统进行了运行参数优化和开泵方案优化,从而提高系统的运行效率,降低注水单耗,改善运行状况。 本文首先对注水系统进行描述和分析,建立管网各组成元素的基本数学模型,并提出注水系统仿真模拟方案,建立了注水系统仿真的数学模型,给出了节点压力平衡仿真计算方法,确定注水管网系统中各节点的压力、各管道的流量等参数的值。 在注水系统仿真模拟的基础上,以注水单耗最小为目标函数,排量、压力等限制为约束条件,建立了油田注水系统生产运行参数优化数学模型,采用了计算效率和可靠性较高的改进型约束变尺度法进行求解。 在开泵方案优化中,以注水泵开-停方案、注水泵运行参数为设计变量,注水能耗最小为目标函数,生产运行工艺约束、供水量约束等为约束条件建立开泵优化的数学模型,采用改进遗传模拟退火算法进行求解。 最后编制了油田注水系统运行优化软件,利用该软件对大庆某注水系统进行现状模拟和优化,优化结果表明,注水系统能耗得到了降低。