油田注水系統(tǒng)智能優(yōu)化方法研究.pdf

1、注水驅(qū)油是油田開(kāi)發(fā)中一種十分重要的開(kāi)采方式，注水系統(tǒng)是由若干注水站、配水間、注水井等節(jié)點(diǎn)，以及連接各節(jié)點(diǎn)之間的管線組成的一個(gè)連續(xù)的、密閉的水力系統(tǒng)，系統(tǒng)中各組成部分相互制約、相互影響，形成一個(gè)不可分割的整體。由于油田注水系統(tǒng)的優(yōu)化是涉及離散拓?fù)鋬?yōu)化、組合優(yōu)化、非線性參數(shù)優(yōu)化等在內(nèi)的十分復(fù)雜的大型混合優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題，其中有些子問(wèn)題屬于NP難題，傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法無(wú)法獲得較好的優(yōu)化效果，導(dǎo)致目前油田注水系統(tǒng)的優(yōu)化仍然停留在人工憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的

2、階段。隨著優(yōu)化技術(shù)的不斷發(fā)展，以遺傳算法、模擬退火算法等為代表的智能優(yōu)化方法以其高效的優(yōu)化性能、無(wú)需問(wèn)題特殊信息、具有全局搜索能力等優(yōu)點(diǎn)，受到了各領(lǐng)域的廣泛關(guān)注和應(yīng)用，成為解決工程難解問(wèn)題的有力工具，也為油田注水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一定的手段。本文擬在對(duì)油田注水系統(tǒng)進(jìn)行深入分析研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際問(wèn)題需要建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，采用智能優(yōu)化方法進(jìn)行求解，通過(guò)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)乃惴ê途幹葡鄳?yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。論文主要研究了以下內(nèi)容：

3、 在對(duì)注水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，建立了樹(shù)狀注水系統(tǒng)管網(wǎng)拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型，根據(jù)模型的特點(diǎn)把問(wèn)題劃分為分配層和幾何層兩層，在分配層，通過(guò)整數(shù)編碼遺傳算法確定注水井與配水間的歸屬關(guān)系，在幾何層，利用傳統(tǒng)非線性?xún)?yōu)化方法優(yōu)化出各配水間的最佳位置。 建立了環(huán)狀注水系統(tǒng)管網(wǎng)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，提出了采用二進(jìn)制編碼和整數(shù)編碼相結(jié)合的雙重編碼混合遺傳算法同時(shí)對(duì)管網(wǎng)連接方式和管徑組合進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最大限度的降低管網(wǎng)投資，并給出了具體的染色

4、體編碼和遺傳操作方法。 在對(duì)不考慮變頻調(diào)速和考慮變頻調(diào)速時(shí)的注水系統(tǒng)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，以系統(tǒng)能耗最小為目標(biāo)函數(shù)，建立各自的運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，采用實(shí)數(shù)編碼遺傳算法進(jìn)行求解，并在考慮變頻調(diào)速時(shí)的參數(shù)優(yōu)化中利用等效率曲線的特性，給出了最佳變頻位置的確定方法。 建立了復(fù)雜注水系統(tǒng)運(yùn)行方案優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，針對(duì)優(yōu)化問(wèn)題需要同時(shí)解決注水泵的開(kāi)停狀態(tài)及其排量?jī)蓚€(gè)問(wèn)題，提出了采用二進(jìn)制編碼和實(shí)數(shù)編碼相結(jié)合的雙重編碼遺傳算法進(jìn)行求解。

5、 在本文的遺傳算法操作過(guò)程中，針對(duì)遺傳算法的局限性，調(diào)整了適應(yīng)函數(shù)，改進(jìn)了交叉和變異操作，結(jié)合了模擬退火算法，給出了初溫的確定方法，并根據(jù)各類(lèi)問(wèn)題的特點(diǎn)，提出了多種約束條件的處理方法，減少了不可行解的產(chǎn)生，提高了算法的優(yōu)化效率。 最后，在以上理論研究工作的基礎(chǔ)上，采用C++Builder語(yǔ)言編制完成了油田注水系統(tǒng)仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件。應(yīng)用該軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅可以大大縮短設(shè)計(jì)方案編制周期，而且能夠明顯提高優(yōu)化設(shè)計(jì)的質(zhì)量，優(yōu)化實(shí)