(最新)油田大型注水系統(tǒng)水力計算模型的建立及求解

《(最新)油田大型注水系統(tǒng)水力計算模型的建立及求解》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、第3O卷第5期西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報V0L30No．52010年1O月JournalofXi’anTechnologicalUniversityOct．2010文章編號：1673—9965(2010)05—438—04油田大型注水系統(tǒng)水力計算模型的建立及求解胡小英，胡加興，張維光(西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院，西安710032)摘要：為了快速、準確地計算出大型注水系統(tǒng)中各相應(yīng)管段中的流量及壓力，提出了簡化大型注水系統(tǒng)的模型，選取最具代表性的子系統(tǒng)，根據(jù)管段的能量平衡方程建立普遍適用的管網(wǎng)水力計算模型，采用牛頓迭代法求解，其計算精度高．利用該算法對新疆石油管理局703泵站的第6條主

2、干線中的流量及壓力進行計算，得流量的絕對誤差均值為1．34×10-4m3／s，水頭壓力絕對誤差均值0．74980m，比查表推算法的精度高出21．關(guān)鍵詞：注水系統(tǒng)；模型簡化；水力模型；數(shù)值分析中圖號：TE01文獻標志碼：A隨著油田進人高含水開發(fā)期，注水量大幅度增網(wǎng)、配水間、注水井及管網(wǎng)附件組成，是一個包含數(shù)加，注水耗電在原油生產(chǎn)成本比例中顯著上升，其臺乃至數(shù)十臺大功率注水泵、電動機、流量控制閥中在油田的生產(chǎn)過程中，總電耗已超過原油生產(chǎn)總及數(shù)百公里地下管線的龐大的流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)．而且成本的6O(含機械采油)[1；其中注水耗電占產(chǎn)目前大多數(shù)油田的注水系統(tǒng)采用好幾個注水泵站油總耗

3、電的4O『6]．可見，提高注水系統(tǒng)效率，降對管網(wǎng)系統(tǒng)進行聯(lián)合注水，每個注水泵站均有7～低注水單耗，優(yōu)化管網(wǎng)運行勢在必行l(wèi)7]．目前各大8根管網(wǎng)主干線，每根主干線又連接著若干條支中型油田開采中已形成了設(shè)備完善的油田地面注線，支線上連接著相應(yīng)的配水間(大約有250多水系統(tǒng)[8]，它是一個巨大規(guī)模的復(fù)雜的多元多阱非個)，每個配水間最少連接8臺注水井，文中以這一線性流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，正確控制注水，保證油田長期復(fù)雜的注水系統(tǒng)為基礎(chǔ)，選取代表性子系統(tǒng)，并對高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和注水節(jié)能是注水系統(tǒng)運行中的兩大主其進行簡化．將注水泵站化為源點，主干線與支干要問題．注水方針和系統(tǒng)優(yōu)化能否有效提高系統(tǒng)運線

4、(或主干線)的交點為節(jié)點，配水間及注水井為阱行水平，關(guān)鍵之一是建立正確的水力計算模型，但點．簡化后的管網(wǎng)圖如圖1所示，圖1中0為泵站迄今為止，國內(nèi)外尚未有現(xiàn)成的理論方法，而工程出口處，1"--4分別為主干線上的管段；11為第一條上大多數(shù)采用手算和查表推算的方法rg，這不僅主干線所生成的枝干線；21為第二條主干線所生增加了計算量，降低了計算速度，也難以滿足工程成的枝干線；31為第三條主干線所生成的枝干線；技術(shù)發(fā)展的要求．文中提出的這種基于油田注水管41為第四條主干線所生成的枝干線．網(wǎng)水力計算模型具有計算精度高，速度快，編程簡單等優(yōu)點，真正解決了大型油田注水管網(wǎng)水力計算問題

5、．1注水系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及模型圖1簡化后的管網(wǎng)Fig．1Predigestedpipeline油田注水系統(tǒng)主要由若干個注水泵站、注水管*收稿日期：2010—03—12基金資助：國家自然科學(xué)基金(50975228)及西安市創(chuàng)新計劃項目(CXY1007—3)作者簡介：胡小英(1978一)，女，西安工業(yè)大學(xué)講師，主要研究方向為光電技術(shù)及注水工藝．E—mail：huxiaoyingO07@21cmcom．第5期胡小英等：油田大型注水系統(tǒng)水力計算模型的建立及求解4392模型的建立^”“+(l1一0)一H2．1管段方程對于注水管網(wǎng)中的任意管段，其壓降方程為一”+H===Z+△(1)(

6、21一0)一Hzga式中：H為揚程，是單位重量液體通過泵所獲得的一+能量，(單位是米(m))；為液流的平均速度(單位為米每秒(m／s))；d為管段內(nèi)徑(單位為米(m))；(23l—o)一H(8)Az為管段終點與起點高程差(單位為米(m))；g為一針+重力加速度(單位為米(m／s))；l為管段長度(單位為米(m))；為水力摩阻系數(shù)，—f(Re，￡)，其(241一zo)一H中Re一一40／￡，，e一2e／d，Re為雷諾數(shù)fa—Q1一Qll—Q(流態(tài)準則數(shù))；u為流體運動粘度(單位為-廠6一Q2一Q2一(m／s))；為管壁相對當(dāng)量粗糙度；e為管壁絕對當(dāng)-廠7一—Q3一Q4量粗

7、糙度(單位為米(m))；-廠8===Q4一Q4對于任意支狀管網(wǎng)系統(tǒng)，其管段總壓降可根據(jù)一a+1一cQ}一H管段的串并聯(lián)關(guān)系疊加計算，如圖1所示，當(dāng)該管由式(8)得到了一組關(guān)于各個管段的流量Q段在某一狀態(tài)下工作時，其管段總壓降為和壓降H的非線性方程組．即ffl(Ql，Q11，Q2，O21，，1，Q4，Q41，H)一0H—1l+11“+l1一。)(2)；(9)由流量和速度關(guān)系式一得【(Q，QQ2，Q2，，，Q4，Q4l，H)一02．3方程的求解Hll+(Zll-Z0)由數(shù)值分析知個未知數(shù)的非線性方程組為(3)f／(xl，X2，?，z)一0同理