油田注水管網優化現狀及發展趨勢

苑瀟 黃文青

摘 要：在油田開采工作中，注水系統是影響開采質量的重要因素。因此注水系統的整體優化，是提高油田開采效率的關鍵。本文以油田注水管網優化為例，通過分析油田注水管網優化現狀的方法，對油田注水管網優化設計的發展趨勢進行簡單探討。進而保障注水管網優化方案的可行性，為我國油田開采工作做貢獻。

關鍵詞：油田;注水管網;優化設計

油田注水管網優化是保障油田開采工作效率的關鍵技術，是降低油田注水損耗的重要途徑。而油田注水管網優化主要體現在運行參數、結構參數的優化設計方面，但是我國現階段的注水管網設計，仍存在較多問題。因此，本文對油田注水管網優化現狀及發展趨勢進行簡單分析，以此為相關人員優化油田注水管網提供方向。

1 油田注水管網優化現狀

1.1 運行參數優化設計

油田注水管網在對其管網結構進行確定后，對注水系統的參數同樣展開步驟優化。同時以運行費用、管網造價為目標，以限制流速、保障注水管網的不同節點壓力為條件。之后在選用動態分析法，針對注水系統，構建和管徑參數相關的模型。具體來說，是指設計人員通過充分利用注水泵，將管網能耗、投資降低到最小。在油田注水管網優化設計中，變速調速屬于節能措施，并應用在不同領域，但是注水管網排水中變速調速技術的應用，主要是針對簡單化、單一化的注水系統。此外，在運行參數優化設計中，相關人員主要根據不同恒速泵的具體運行參數，確定變頻最佳安裝位置[1]。

1.2 結構參數優化設計

油田注水管網對于結構參數的優化設計，主要是對注水管網拓撲的布局優化。在當前階段，相關人員根據油田的集輸系統，提出對其進行分級優化，即將油田集輸系統，氛圍拓撲級、幾何級，進而明確管線、站之間的聯系性，以及站與站之間的位置關系。之后研究人員將投資費用最小視為函數建立目標，同時以注水井之間連接量、隸屬關系為約束條件，建立樹狀的注水管網優化模型。之后根據優化模型特點，將所遇到的設計問題氛圍幾何層，以及分配層。此外，設計人員在進行結構參數優化設計時，會將優化問題分為注水井和配水井的問題，而注水井、配水間優化問題，主要采用蟻群算法，將注水井和配水間的距離最短為目標，進而明確其隸屬關系。

2 油田注水管網優化設計的發展趨勢

2.1 油田注水管網系統優化

注水管網作為油田注水系統的重要構成部分，其運行原理是水在外部加壓后，會經過管網并流入配水間，并進入井口。之后會水通過注水井進入油層。但是由于不同注水井會設計節流裝置，因此在井口的壓力過高的時候，需要在井口平衡水的注入壓力。在現階段，油田注水管理主要是以環狀網和樹狀網結合為主，一般情況下，技術人員會將環狀網布置在注水范圍的中心區域，同時以樹狀網絡的形式，延伸到四周[2]。然后在其連接樹木比較少的范圍內，選用星狀網。而注水管網中和注水站的連接管線為干線，其管徑較大。所以在優化油田注水管網系統時，應布置平行干線，因為干線之間聯系性較強時，會成為環狀網，進而在某管線被損壞時，影響其他管線的正常注水。在此基礎上優化油田注水管網系統時，能夠通過節約注水管網損耗，優化整體注水系統。

2.2 通過水力計算優化注水管網

在當前階段，針對油田注水管網的優化設計趨勢，主要是通過解環法的機算求解方式，提高水力計算效率。解環法在實際應用時，其未知量為環校中的正流量。而管網中基環個數可作為矯正流量的方程個數，方程數最少應為N-M+1個。之后通過迭代方式，對方程組進行求解，進而分析不同基環的矯正流量。然后根據所求流量，分析流量、節點壓力的關系，以此解出節點水壓，此為解節點法。和解節點法不同的時，解環法具有計算效率高，并且方程數量少的優勢，并且在合理流量初分鐘，可以收斂速度，具有較強可靠性。

計算步驟：第一，初始流量的分配：在對初始流量進行分配時，主要選用平方和法，此類方法的應用核心，是通過求解的方式，將平衡節點流量為約束條件，水頭損失小為目標。第二，管道流向的判定：技術人員通過差積法分析管道順時針和逆時針的方向。具體來說，首先選取環中所有中心點的和，取其平均值，然后將其定義為o點。之后，將管道末端和起點的向量定位p1-p2，并計算op1乘以p2，若是所求結果小于0的話，則代表管道是順時針方向，若是所求結果大于0的話，代表著管道方向應該為逆時針。第三，通過管段流量的方程組，矯正問題并求解。第四，根據油田注水井，計算實例，分析注水管網優化的可行性。

2.3 分析地勢和注水管網的優化關系

在油田注水管網優化過程中，多數研究人員都假定油田地勢平坦，沒有重視地勢起伏和注水管網優化設計的關系。但是在油田實際開發中，并不能確保開發工作僅在平地開展，所以在優化注水管網時，還應根據地區內部的山地、洼地特點，在計算中將其視為約束條件，保障注水管網優化方案的可行性、有效性。

3 結語

綜上所述，根據對現階段油田注水管網優化現狀的分析，我們可以得出注水管網的優化尚存在不全面的情況，所以存在算法使用效率低的情況。因此，相關人員應重視地勢以及其他約束條件對注水管網的影響作用，通過進一步的結構、參數優化，提高注水管網優化質量，保障油田開采工作的可靠性和安全性。

參考文獻：

[1]潘永偉.油田注水系統優化運行方法[J].石油石化節能，2018，86（04）：48-50.

[2]楊宙.油田地面注水系統的優化技術探討[J].中國石油和化工標準與質量，2017，37（12）：169-170.