油田注水系统优化控制数学模型设计

从提高注水系统运行效率、降低注水单耗的角度出发,以注水单耗为目的函数,在考虑节点流量平衡、供注水量平衡、注水压力、供水量、泵排量等约束条件下,建立了油田注水系统优化控制数学模型。并结合大庆油田注水运行实际情况设计了优化注水控制系统,该系统主要由控制主机、工控机、PLC、高压变频器、企业网和无线网等六部分组成。大庆油田优化注水控制系统现场应用效果表明,相比优化前注水泵减少1台,泵效率提高2.3%,注水单耗下降0.291 kW·h/m3,节省电量22546 kW·h/d。     

基于混合遗传算法的油田注水系统运行方案优化模型

分析了油田注水系统效率低、能耗较高的主要原因。以注水能耗最小为目标函数,以系统水力平衡、注水量和注水压力为约束条件,建立了油田注水系统运行方案优化数学模型。该模型是带有离散变量和连续变量的混合优化设计模型。根据模型的结构特点,提出了混合遗传算法的求解策略,给出了染色体选择、交叉和变异方式,编制了相应的计算机软件。运用该方法对某油田高压注水系统运行方案进行了优化计算,取得了良好的经济效益。     

节能降耗出效益 技术改造保发展

新疆准东油田是一个开发多年的老油田,该油田各注水区块注水系统效率低、能耗高,其主要原因是原工艺设计和设备选型不合理;注水管线经过长期使用之后结垢、腐蚀严重;水敏性油藏注水需增设增压泵站从而提高了系统耗能等。通过优化注水工艺,调整设备选型与配置,改造注水管网,油田注水系统配套完善改造,使油田的注水系统效率由改造前的25.2%提高至42.2%,提高了17个百分点,注水单耗由8.71kW·h/m^3降至5.05kW·h/m^3,比改造前降低了3.66kW·h/m^3,取得了显著的经济效益和社会效益。     

基于人工鱼群算法的油田注水系统运行优化研究

以注水站能耗最小为目标函数,以系统水力平衡、注水量和注水压力为约束条件,建立油田注水系统运行方案优化数学模型。采用人工鱼群算法求解该模型,将鱼群的觅食行为、聚群行为和追尾行为等应用到优化算法中,取得了较好的优化结果。     

油田注水开发系统能耗整体优化方法

为了解决注水开发系统能耗整体优化的问题,应用能量守恒定律及流体能量表征方法,建立了油藏系统能耗表征方法,阐述了表征方法分项物理意义。在此基础上,以阶段时间内吨油能耗最低为目标函数,以注水、油藏和举升3个系统能耗表征方法及油藏开发方案为约束条件,以注水系统单井采油量和注水量为决策变量,建立油田注水开发系统能耗整体优化模型。应用整体优化方法,借助数值模拟手段获取油藏相关参数,对某一注一采实际井组方案进行优化,得到最佳注采方案以及地层压力保持水平,验证了该方法的合理性。     

老油田注水系统的节能改造

长庆油田是典型的低渗透油田,注水系统用电量占油田总用电量的30%,为油田能耗大户。文章针对这种情况,分析了长庆油田老油区注水效率低、能耗较高的影响因素和主要原因,并以安塞油田为例,制订了系统的调整改造方案,通过注水站的改造、局部井口增压、注水管道优化等方案的实施,提高了注水系统效率,使注水系统单耗平均值降低至5.29kW.h/m3。     

降低喇嘛甸油田注水系统能耗技术探讨

针对喇嘛甸油田注水系统管网压力高、区域供注不均衡、泵水单耗高等现状。通过调查分析喇嘛甸油田注水系统现状及能耗情况。对注水系统三个子系统在系统上、区域上和能耗节点上存在的耗能问题,实施优化注水站布局、优化注水管网和优化参数等节能措施,达到缩短注水半径、降低管网压力、降低注水单耗的目的,实现喇嘛甸油田注水系统的优化运行。     

油田注水管网能耗优化控制

注水系统的能耗在油田开发总能耗中占比很大,对水驱管网进行优化能达到降低能耗提高油田收益的目的。由于油田注水管网的复杂性和注水井数目的庞大,水驱管网的优化比较困难,目前很多学者对油田注水开采进行的研究多是针对油藏模拟展开的,对注水管网优化的研究相对较少。因此在满足各种技术和操作约束的条件下,以管网运行费用最小为目标函数建立模型,计算出注水站最佳注水方案及每口注水井的节流压力降。将模型应用于2个注水泵站和11个注水井的环状油田注水管网中,结果表明该模型在保证油田注水管网能耗最低的情况下,90.9%的注水井注水量偏差小于10%,61.5%的注水井偏差在5%以下,注水量偏差在可接受范围之内。     

注水前置泵变频调速技术

前置泵低压变频系统由1台注水泵、1台增压泵、注水泵驱动电机、增压泵驱动电机、变频器及保障运行的各种控制设备和辅助系统组成。当注水泵运行压力大于管压时,根据泵实际情况,拆级后再与单级前置泵串联,保证注水泵运行在高效区,并利用变频技术调节前置泵出口压力降低泵管压差。计算机控制系统对前置泵实行变频调速优化控制,进行注水泵压力闭环和流量闭环控制,控制小功率增压泵变频运行,确保注水泵运行在安全、合理的状态下。经变频技术改造后,1号注水站1#注水泵平均泵水单耗下降了0.63 kW·h/m,5号注水站3#注水泵平均泵水单耗下降了0.2 kW·h/m3。     

延长油田注水地面系统优化技术研究

注水是一种二次采油方法,它是延长油田最重要的油田开发方式,通过将水注入油层保持油层压力、提高采收率。注水主要能耗是电耗和水耗,是石油开采过程中的主要能耗,因此降低注水能耗对石油开采具有重要意义。注水地面系统是注水工程的主要组成部分,为对延长油田注水地面系统进行优化,为保护国内有限的油田资源,实现可持续性开采,保障油页岩的渗透与压力平衡通过对延长油田注水地面系统现状进行分析,从布站模式、站外管网布局、设备选型、注水系统运行进行优化,以降低能耗,提高注水系统效率。     

大型炼油厂蒸汽动力系统优化研究

大型炼油厂蒸汽消耗是影响全厂能耗的重要因素。使用先进蒸汽动力系统模拟软件结合生产现状与发展规划,综合考虑蒸汽生产、传输、使用三个环节,建立热电运行部、全厂中压系统、低压系统模型,系统分析全厂蒸汽动力系统运行情况,找到存在的问题与瓶颈。采用Willan模型对汽轮机负荷进行优化,发电量增加了4 298(k W·h)/h;对中压管网进行提压操作,在维持锅炉的产汽量不变的前提下,汽轮机总发电量增加了1 442(k W·h)/h;针对夏季低压放空蒸汽量较大,利用炼油厂现有的蒸汽管线把放空低压蒸汽回供到热电运行部,节省低压蒸汽30 t/h;针对重整装置内部减温减压损失较大,用1台背压蒸汽轮机取代2套减温减压器,新增发电1 487(k W·h)/h。为企业提高蒸汽利用效率、降低蒸汽能耗和提高经济效益提供了技术支撑。     

催化裂化联合装置节能降耗改进措施

针对某公司催化裂化联合装置（包括140万t/a催化裂化、30万t/a气体分馏、8万t/a甲基叔丁基醚、产品精制等4套装置）存在能耗较大的问题,分析了联合装置能耗情况,并提出节能优化改进措施。结果表明:联合装置能耗主要包括循环水、电、低压蒸汽、中压蒸汽和除盐水;采取装置联合热直供优化（催化柴油直供柴油加氢装置、催化汽油直供汽油加氢装置）、换热流程优化（分馏塔塔顶油气热量利用、分馏塔塔顶循环油热量利用、分馏塔一中段油热量利用）的节能改进措施,该联合装置可节约蒸汽21.5 t/h、循环水126.0 t/h、电214.7 kW·h,经济效益可达2 718.78万元/a,投资回报期为0.6个月。     

大型旋转注水机组状态智能优化控制系统研究

大型旋转注水机组是油田采油生产中广泛采用的关键设备 ,耗能很大。为实现对注水机组工作状态的节能优化和机组设备的安全运行 ,研制了智能优化控制系统。节能优化控制的主要目标是 :在满足配注条件的情况下 ,使注水系统总的能耗函数最小。该控制系统由神经网络自适应控制、泵出口阀门调节和进退法最优参数搜寻等部分组成。通过神经网络自适应控制对运行参数进行优化 ,并在神经网络优化的基础上 ,利用进退法在当前运行参数的基础上寻求更优的运行参数。在运行安全区内调节泵出口阀的开度 ,使注水泵排量逼近优化排量 ,以降低注水单耗。工业现场实际运行的结果表明 ,控制系统可以在机组安全区范围内降低注水单耗 ,节能优化效果明显。     

120万t/a重油催化裂化装置节能改造效果分析

由于中国石油哈尔滨石化公司的120万t/a重油催化裂化装置存在主风机出口至烟机入口压降偏高的问题,所以对装置进行了改造。结果表明,改造后新设增压机,提压约40 kPa;用新型烟气分配器取代大孔分布板,实现了第二再生反应器的小风量操作,其主风流量控制在440 m3/min;改造后总能耗为36 kW.h,较改造前降低了247 kW.h;改造后再生反应器内实际烧焦效率达到了39.74%,是改造前的1.76倍。     

提高靖安油田注水系统效率技术研究与应用

靖安油田注水系统运行已超过10年,随着油田配注量不断增加,注水系统暴露出局部管网压损过大,注水站系统压力上升,回流量大等诸多问题,导致系统效率下降,能耗上升,生产成本增加。通过2009年对靖安油田部分站点注水系统效率详测可知,注水系统效率平均值为40.19%,远低于《油田地面工程设计节能技术规范》SY/T 6420-1999规定指标49%,注水单耗过高(0.73kW·h/m~3 MPa)。此外,油田注水是"能耗大户",其用电量占油田开发总用电量的30%,因此,开展油田注水系统节能改造潜力巨大,同时也符合国家关于企业节能减排要求。     

聚丙烯装置造粒机组节能降耗的有效措施

为了进一步降低聚丙烯装置造粒机组的能耗物耗,提出了具体的改进措施,重点阐述了造粒机组简体电加热与物料剪切热配合调节的方法,优化了简体冷却水系统的控制参数,调整了节流阀的开度。改进后,生产T30S产品时造粒机组的比能耗由原来的0．155kW·h／kg降至0．129kW·h／kg,生产EPS30R产品时该机组的比能耗由原来的0．169kW·h／kg降至0．129kW·h／kg。     

乙烯装置蒸汽系统的优化

针对抚顺石油化工公司乙烯装置扩容改造后,蒸汽系统失去操作弹性,工况无法进行调整,造成能耗和生产成本偏高,运行可靠性下降等问题,利用有效的优化调度方法,建立了蒸汽系统热平衡优化计算的数学模型,通过优化计算分析蒸汽系统变工况的性能和诊断系统能耗高的症结所在,提出节能改造方案,并对改造后的蒸汽系统实施优化调度和管理。实施结果表明：蒸汽系统恢复了操作弹性,可节省高压蒸汽8t/h,每年节约经费1000万元,实现了节能减耗、提效的目的。     

基于统计模型的延迟焦化过程关键参数分析与优化

提出了基于统计模型的易操作的延迟焦化关键参数优化方法。首先基于大量的工业装置数据,利用最小二乘法回归出置信度高的关于能耗和产品收率的多项式模型。其次选取操作温度、压力和循环比作为优化变量,以装置能耗和物料效益的权衡为目标函数,考虑建立包含能耗、收率、循环比、加热炉出口温度、操作压力约束在内的多种参数同时优化的非线性模型,并利用建模软件GAMS求解该模型。最后采用边际价值分析,辨识各个参数之间的耦合关系及敏感性,为实际操作调优提供指导。通过该方法计算得到某延迟焦化装置优化的操作温度、压力和循环比分别为495.767℃,0.171MPa和0.498,与现有运行状态相比,模型预测可增加经济效益6.19×106 RMB/a。     

西部天然气管网稳态运行优化研究

基于现场报表数据反算校验的西部天然气管网SPS仿真模型,通过不同流量与运行压力级制分类搭建了管网运行方案库。结合深度学习模型对方案库数据进行训练与特征提取,建立了一种新的管网水力计算与压气站配置方法,在保证计算精度的基础上提高了大型天然气管网运行优化计算效率。利用动态规划算法对压气站最优出站压力变量进行选择,管网流量分配原则为系统总能耗最小。所建立的管网稳态运行优化模型同时具备计算的高效性与准确性,基于该优化模型编制了西部天然气管网稳态运行优化软件V1.0,经过现场实测数据验证,模型优化结果可以显著降低管网运行能耗,可为西部天然气管网的运行与调度提供有效参考。