油田注水管网优化现状及发展趋势

苑潇 黄文青

摘 要：在油田开采工作中，注水系统是影响开采质量的重要因素。因此注水系统的整体优化，是提高油田开采效率的关键。本文以油田注水管网优化为例，通过分析油田注水管网优化现状的方法，对油田注水管网优化设计的发展趋势进行简单探讨。进而保障注水管网优化方案的可行性，为我国油田开采工作做贡献。

关键词：油田;注水管网;优化设计

油田注水管网优化是保障油田开采工作效率的关键技术，是降低油田注水损耗的重要途径。而油田注水管网优化主要体现在运行参数、结构参数的优化设计方面，但是我国现阶段的注水管网设计，仍存在较多问题。因此，本文对油田注水管网优化现状及发展趋势进行简单分析，以此为相关人员优化油田注水管网提供方向。

1 油田注水管网优化现状

1.1 运行参数优化设计

油田注水管网在对其管网结构进行确定后，对注水系统的参数同样展开步骤优化。同时以运行费用、管网造价为目标，以限制流速、保障注水管网的不同节点压力为条件。之后在选用动态分析法，针对注水系统，构建和管径参数相关的模型。具体来说，是指设计人员通过充分利用注水泵，将管网能耗、投资降低到最小。在油田注水管网优化设计中，变速调速属于节能措施，并应用在不同领域，但是注水管网排水中变速调速技术的应用，主要是针对简单化、单一化的注水系统。此外，在运行参数优化设计中，相关人员主要根据不同恒速泵的具体运行参数，确定变频最佳安装位置[1]。

1.2 结构参数优化设计

油田注水管网对于结构参数的优化设计，主要是对注水管网拓扑的布局优化。在当前阶段，相关人员根据油田的集输系统，提出对其进行分级优化，即将油田集输系统，氛围拓扑级、几何级，进而明确管线、站之间的联系性，以及站与站之间的位置关系。之后研究人员将投资费用最小视为函数建立目标，同时以注水井之间连接量、隶属关系为约束条件，建立树状的注水管网优化模型。之后根据优化模型特点，将所遇到的设计问题氛围几何层，以及分配层。此外，设计人员在进行结构参数优化设计时，会将优化问题分为注水井和配水井的问题，而注水井、配水间优化问题，主要采用蚁群算法，将注水井和配水间的距离最短为目标，进而明确其隶属关系。

2 油田注水管网优化设计的发展趋势

2.1 油田注水管网系统优化

注水管网作为油田注水系统的重要构成部分，其运行原理是水在外部加压后，会经过管网并流入配水间，并进入井口。之后会水通过注水井进入油层。但是由于不同注水井会设计节流装置，因此在井口的压力过高的时候，需要在井口平衡水的注入压力。在现阶段，油田注水管理主要是以环状网和树状网结合为主，一般情况下，技术人员会将环状网布置在注水范围的中心区域，同时以树状网络的形式，延伸到四周[2]。然后在其连接树木比较少的范围内，选用星状网。而注水管网中和注水站的连接管线为干线，其管径较大。所以在优化油田注水管网系统时，应布置平行干线，因为干线之间联系性较强时，会成为环状网，进而在某管线被损坏时，影响其他管线的正常注水。在此基础上优化油田注水管网系统时，能够通过节约注水管网损耗，优化整体注水系统。

2.2 通过水力计算优化注水管网

在当前阶段，针对油田注水管网的优化设计趋势，主要是通过解环法的机算求解方式，提高水力计算效率。解环法在实际应用时，其未知量为环校中的正流量。而管网中基环个数可作为矫正流量的方程个数，方程数最少应为N-M+1个。之后通過迭代方式，对方程组进行求解，进而分析不同基环的矫正流量。然后根据所求流量，分析流量、节点压力的关系，以此解出节点水压，此为解节点法。和解节点法不同的时，解环法具有计算效率高，并且方程数量少的优势，并且在合理流量初分钟，可以收敛速度，具有较强可靠性。

计算步骤：第一，初始流量的分配：在对初始流量进行分配时，主要选用平方和法，此类方法的应用核心，是通过求解的方式，将平衡节点流量为约束条件，水头损失小为目标。第二，管道流向的判定：技术人员通过差积法分析管道顺时针和逆时针的方向。具体来说，首先选取环中所有中心点的和，取其平均值，然后将其定义为o点。之后，将管道末端和起点的向量定位p1-p2，并计算op1乘以p2，若是所求结果小于0的话，则代表管道是顺时针方向，若是所求结果大于0的话，代表着管道方向应该为逆时针。第三，通过管段流量的方程组，矫正问题并求解。第四，根据油田注水井，计算实例，分析注水管网优化的可行性。

2.3 分析地势和注水管网的优化关系

在油田注水管网优化过程中，多数研究人员都假定油田地势平坦，没有重视地势起伏和注水管网优化设计的关系。但是在油田实际开发中，并不能确保开发工作仅在平地开展，所以在优化注水管网时，还应根据地区内部的山地、洼地特点，在计算中将其视为约束条件，保障注水管网优化方案的可行性、有效性。

3 结语

综上所述，根据对现阶段油田注水管网优化现状的分析，我们可以得出注水管网的优化尚存在不全面的情况，所以存在算法使用效率低的情况。因此，相关人员应重视地势以及其他约束条件对注水管网的影响作用，通过进一步的结构、参数优化，提高注水管网优化质量，保障油田开采工作的可靠性和安全性。

参考文献：

[1]潘永伟.油田注水系统优化运行方法[J].石油石化节能，2018，86（04）：48-50.

[2]杨宙.油田地面注水系统的优化技术探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2017，37（12）：169-170.