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注水系统仿真优化运行技术研究

作　者: 冯铁
导　师: 周志军
学　校: 东北石油大学
专　业: 石油与天然气工程
关键词: 萨北开发区区域多点前置泵仿真优化节能技术
分类号: TE357.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

注水系统仿真优化运行技术通过仿真优化软件对注水系统进行全面准确的模拟优化,计算出各注水站的运行参数,通过专用的数据传输网络将优化数据发送至注水系统的各个注水站,通过调节各注水站的前置泵运行频率和泵出口阀门控制各站的流量,从而统一协调调度整套注水管网的运行状态,实现系统最经济的运行。本文提出了将整套注水管网作为一个优化对象进行处理的思路,分析和研究了油田注水系统经济高效的节能技术,并将计算机优化技术应用到生产实际中,用于指导庞大的注水系统的生产运行,有效降低系统能耗。该技术通过在萨北开发区深度水注水系统中的应用,实现了系统各注水站的泵管压差降低幅度0.2-2.2MPa,泵水单耗降低幅度0.16-1.3kWh/m3,平均泵效上升2.98%,管网运行效率上升5.64%,系统运行效率上升6.67%的良好效果,实现年节电规模995.2×104kWh。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
创新点摘要  6-7
目录  7-10
前言  10-12
第一章前置泵与主泵的合理匹配技术研究  12-20
  1.1 一般串联泵的特性分析  12
  1.2 PCP 系统原理  12-16
    1.2.1 PCP 系统流量和扬程分析  14-15
    1.2.2 PCP 系统效率分析  15-16
  1.3 现场试验  16-19
  1.4 研究总结  19-20
第二章前置泵变频调参最佳控制方式研究  20-25
  2.1 控制器硬件  20-21
  2.2 控制器软件  21-24
    2.2.1 软件结构和算法原理  21
    2.2.2 PID 控制系统的软件设计  21-22
    2.2.3 数字PID 控制模型  22-23
    2.2.4 PID 控制程序的编制  23-24
  2.3 PID 控制参数的预置和调整  24
    2.3.1 设定值的预置  24
    2.3.2 KP、Ti、Td 值的预置  24
    2.3.3 采样周期T 的预置  24
  2.4 研究总结  24-25
第三章区域性注水系统模拟优化数学模型研究  25-39
  3.1 管元的数学模型  25-27
  3.2 管网的数学模型  27-28
    3.2.1 枝状管系  27
    3.2.2 环状管网  27-28
  3.3 注水站的数学模型  28-29
    3.3.1 扬程—流量特性曲线（H—Q）  28-29
    3.3.2 效率—流量特性曲线（η—Q）  29
  3.4 注水管网节点参数计算  29-37
    3.4.1 对节点、单元编号，形成单元方程  30
    3.4.2 形成总体方程  30-35
    3.4.3 带入边界条件  35-37
    3.4.4 解系统方程组  37
  3.5 计算实例  37-38
  3.6 研究总结  38-39
第四章区域性注水系统优化调整技术研究  39-47
  4.1 注水系统生产运行参数的优化研究  39-41
    4.1.1 目标函数  39
    4.1.2 约束条件  39-41
  4.2 开泵方案的优化  41-46
    4.2.1 开泵方案优化数学模型  42
    4.2.2 改进遗传模拟退火算法在开泵方案优化中的应用  42-46
  4.3 研究总结  46-47
第五章优化软件的编制  47-51
  5.1 软件设计方法简介  47
    5.1.1 总体设计  47
    5.1.2 详细设计  47
  5.2 软件的开发环境  47-48
  5.3 软件的系统构成和编制流程图  48-49
    5.3.1 大庆油田地面工程数据库与仿真优化软件接口模块  48
    5.3.2 注水泵特性曲线拟合模块  48
    5.3.3 图形建模模块  48
    5.3.4 仿真计算模块  48
    5.3.5 运行参数优化模块  48
    5.3.6 开泵方案优化模块  48-49
    5.3.7 调整改造模块  49
    5.3.8 与采集控制系统的数据接口模块  49
  5.4 研究总结  49-51
第六章区域性注水系统运行控制系统研究  51-64
  6.1 注水系统模拟优化运行原理  51-52
  6.2 注水站计算机巡控系统基本结构  52-53
  6.3 注水站计算机巡控系统的基本功能  53-54
    6.3.1 数据采集和处理  53
    6.3.2 监视报警处理  53-54
    6.3.3 HMI 人机交互功能  54
    6.3.4 报表及事故打印功能  54
    6.3.5 故障数据收集、记录及历史数据管理  54
    6.3.6 远程通信功能  54
    6.3.7 安全保护组件  54
  6.4 上位计算机巡控软件部分  54-59
    6.4.1 基于SQL 的数据库  55
    6.4.2 用户安全管理  55
    6.4.3 用户监控界面画面  55-56
    6.4.4 调节控制功能画面  56-57
    6.4.5 实时报警功能画面  57-58
    6.4.6 历史趋势监控功能画面  58
    6.4.7 表打印功能画面  58-59
  6.5 注水系统巡控网络中心站软件研究  59-64
    6.5.1 中心站服务器通讯配置  59-60
    6.5.2 中心站监控软件  60-61
    6.5.3 中心站通讯软件  61-64
第七章前置泵变频调速点在注水管网中优化设置研究  64-75
  7.1 试验区建设现状  64
  7.2 确定前置泵低压变频器布置方案的原则  64-65
  7.3 前置泵低压变频器布置方案的对比分析  65
  7.4 现场运行情况  65-75
    7.4.1 系统开泵优化方案试验  65-69
    7.4.2 系统运行参数优化试验  69-71
    7.4.3 系统联动联调试验  71-73
    7.4.4 试验前后系统运行情况对比  73-75
结论  75-76
参考文献  76-79
致谢  79-80
详细摘要  80-88

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