【摘要】本文簡要介紹了油田供水調(diào)度系統(tǒng)的組成部分，并建立了油田供水系統(tǒng)調(diào)度的數(shù)字模型，旨在探討研究油田供水系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化方案。

【關(guān)鍵詞】油田供水系統(tǒng)；調(diào)度優(yōu)化方案；探討研究

引言

在我國油田采油系統(tǒng)生產(chǎn)中，油田供水系統(tǒng)調(diào)度是不可或缺的重要組成部分，它可以對油田產(chǎn)出的各種污水和其它水源進(jìn)行合理調(diào)度，從而為注水系統(tǒng)合理提供注入地下水。從當(dāng)前的實際情況來看，由于不合理的油田供水系統(tǒng)調(diào)度方案，往往導(dǎo)致某些管網(wǎng)節(jié)點的壓力過高，從而使調(diào)度受到阻礙，最終造成含油污水外排的現(xiàn)象。因此，不斷探討研究油田供水系統(tǒng)調(diào)度的優(yōu)化方案尤為重要。

1.油田供水調(diào)度系統(tǒng)的組成

油田供水系統(tǒng)的主要組成部分包括三個單元，即附屬單元、管道單元和節(jié)點單元。從該系統(tǒng)的面積覆蓋范圍來看，大則幾百平方公里，小則幾十平方公里。該系統(tǒng)中的供水管網(wǎng)主要包括兩個一級管網(wǎng)子系統(tǒng)，其一是污水管網(wǎng)，其二是原水管網(wǎng)。當(dāng)系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時，脫水站會將生產(chǎn)出來的含油污水通過原水管網(wǎng)調(diào)入污水站，這些含油污水經(jīng)過污水站處理之后會與其它水源的來水匯同，一起通過污水管網(wǎng)調(diào)入到注水站，最后進(jìn)入注水系統(tǒng)[1]。在污水管網(wǎng)和原水管網(wǎng)中，存在許多的支狀管網(wǎng)結(jié)構(gòu)和環(huán)狀管網(wǎng)結(jié)構(gòu)，因而又分為多個二級管網(wǎng)子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)相互獨立，共同構(gòu)建成了一個復(fù)雜的流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2.油田供水系統(tǒng)調(diào)度數(shù)字模型的建立

2.1目標(biāo)函數(shù)

在建立油田供水系統(tǒng)的數(shù)字模型時，首先需要確定目標(biāo)函數(shù)，一般原則是：在確保沒有含油污水往外排出的前提下，以供水成本最小為目標(biāo)函數(shù)。供水站內(nèi)供水泵所消耗的電能費(fèi)用和外購水成本是油田供水系統(tǒng)的主要成本。

在公式①中，X和Y分別表示脫水站節(jié)點的集合和污水站的集合；ri表示供水耗電的費(fèi)用系數(shù)；ui表示第i水站在某時間區(qū)間的外輸水量，單位為m3/h；pi表示第i水站的出站壓力，單位為MPa；vj表示第j污水處理站輸出水的水成本系數(shù)；uj表示第j污水處理站在某時間區(qū)間內(nèi)的處理水量，單位為m3/h。

2.2約束條件

（1）壓力約束。原則上，進(jìn)入污水站和注水站的所有來水都必須比最小進(jìn)站壓力要大，如公式2所示。

（2）流量約束。在整個油田供水系統(tǒng)當(dāng)中，污水處理站處于協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)，通常會受到諸多因素的限制，如下級注水站的需水能力、本身的污水處理能力以及上級水源等[2]。同時，由于受到氣候因素和地域因素及其它因素的影響，還必須確保管線和水站保持正常運(yùn)行狀態(tài)，因此，還必須滿足以下的流量約束條件。

在公式③和④中，uimax sj和uimin sj分別表示第i污水處理站的最大處理水量和最小處理水量，單位為m3/h；uimax ys和uimin ys分別表示第i污水處理站能夠從原水管網(wǎng)獲得的最大水量和最小水量，單位為m3/h；uimax ws和uimin ws則分別表示第i污水處理站向污水管網(wǎng)所輸出的最大水量和最小水量，單位為m3/h。

2.3模型求解

注水站的進(jìn)站水量和脫水站的輸出水量在油田供水系統(tǒng)當(dāng)中都是確定因素，但污水處理站的處理水量在油田供水系統(tǒng)中屬于待定因素。因此，油田供水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的最終目標(biāo)可以理解成在充分確保沒有沒有含油污水往外排出的情況下明確各個供水站內(nèi)的消耗電能和各個污水處理站外購其它水源的總量與處理水量，使整個油田供水系統(tǒng)在實際運(yùn)行過程當(dāng)中的費(fèi)用降到最低。以供水工藝流程為重要依據(jù)，我們可以得知，當(dāng)供水流量保持不變時，能量消耗就會越小，而且出站壓力也會越低。

在油田供水系統(tǒng)調(diào)度的數(shù)字模型中，包含了許多約束條件，其中有不等式約束，也有等式約束，結(jié)合該數(shù)字模型的特點，再根據(jù)油田供水系統(tǒng)的實際特點，在對模型進(jìn)行求解時，可以采用兩層遞階結(jié)構(gòu)的迭代方法來實現(xiàn)[3]。首先，應(yīng)該以現(xiàn)場的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，對其中的一組初始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)先估計，然后采用模式搜索法在算法的第一層對各個含油污水處理站的處理水量進(jìn)行合理地調(diào)整。通常情況下，在解決沒有約束條件的問題才能夠采用模式搜索法。因此，還需要轉(zhuǎn)化目標(biāo)函數(shù)中的不等式約束條件，針對流量不等式約束條件可以采用以下公式進(jìn)行處理。

在實際搜索過程當(dāng)中，由于考慮到可能出現(xiàn)的局部最小解，并且為了加快算法的速度，可以采用變步長模式搜索法進(jìn)行搜索。以第一層確定的水量為依據(jù)，在算法的第二層，各個節(jié)點的壓力可以通過解管網(wǎng)系統(tǒng)的非線性方程組得到，然后再采用以下公式來進(jìn)一步修正管網(wǎng)壓力，計對當(dāng)前的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行計算，完成之后，應(yīng)該與之前的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行對比分析，將目標(biāo)函數(shù)中的較小參數(shù)保留下來，最后按照模式搜索法再到算法的第一層對水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到能夠充分滿足優(yōu)化約束條件為止。

3.結(jié)語

綜上所述，本文建立了油田供水系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化方案的數(shù)字模型，并且提出了兩層遞階優(yōu)化方法。該模型的建立及實際應(yīng)用，不僅能夠最大限度避免含油污水的外排，同時能夠使生產(chǎn)成本得到大大降低，使油田供水系統(tǒng)調(diào)度的優(yōu)化運(yùn)行得以實現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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