能耗分析评价模型在油田注水系统中的应用

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　　摘要：陆上油田开发中，注水系统耗能严重，所以优化系统参数，提高系统效率，节约开采成本成为我国油田开采的重点。基于此，本文首先构建分析评价模型，对多维数据进行有效分析与预测，总结当前系统运行现状，筛选出最佳优化方案，并以此作参考，对注水系统各项指标参数进行修正，以此降低注水能耗，提升油田开采效益。
　　[关键词]评价模型注水系统模糊层次分析法
　　近年来，随着我国石油行业飞速发展，中游油气储运以及下游加工产业链逐步完善，然上游开采技术距国外仍有一定差距。单从注水系统运行的效率来看，国外平均为65%，国内平均仅有47.8%。但未经模拟，贸然修正参数风险巨大，而分析评价模型，便是以模糊层次分析法为核心，利用注水系统仿真运行技术及灰色关联分析等方法进行构建，用以明确系统运行现状，总结能耗分布规律，指导进行精细化管理，降低系统调节风险，为操作人员提供数据支持，从而提高注水系统效率。
　　1注水系统与油田开发
　　油田进行开采时，可以利用地层的能量自喷，将油、气从地底挤压至地面，但随着开采时间的增长，地层本身的能量被不断消耗、压力下降，油气将不能充分地从油井中喷发出来，导致无法采集地下残油，油田产量大幅减少。为了保证良好的采收率，需要对油层认为施加压力，来维持油田的整体压力，为之后的油田继续开采提供良好的基础。
　　该项技术是陆上油田开发中的主要组成成分，对我国绝大部分的油田起着至关重要的作用。同时，注水耗电一般可以达到整个油田总耗电的三分之一到一半，是一种巨大的损失。
　　综上，提升注水系统运行效率，可有效提升油田开采效果及寿命，并降低开采成本，使油田開采效益最大化。
　　2模型建立关键技术
　　2.1模糊层次分析法
　　层次分析法是模糊层次分析法（FAHP）的基础。其从问题的本质和目标出发，通过构建准则层、方案层、目标层三层来衡量因素之间的相互关联程度。但传统的层次分析法也存在着一定的不足判断矩阵具有一定的主观成分，矩阵的一致性检验缺乏一定的可行性等。
　　模糊层次分析法在层次分析法的基础上引入模糊一致矩阵的概念，对模糊矩阵求解特征向量，得到层与层之间的元素优先权重，并以此加权求和得到最终权重，即最优方案。模糊层次分析法解决了矩阵易受到人的主观性干扰的问题，具有更好的实用性。
　　本模型采用FAHP法，将会更加直观地确定注水系统当前运行状况，找出制约注水系统运行效率的关键点，为选择最优方案提供较为科学的评判依据。
　　2.2注水系统仿真运行优化技术
　　该项技术主要是从大系统理论、网络理论、优化理论角度出发，构建注水系统仿真优化数学模型，严格按照注水系统配注要求，得出系统开泵方案与运行参数。并采用中心注水站集中控制、各站微机巡控方式做好相关的调节工作，以确保注水系统时刻处于高效节能状态下运行。利用注水站现场微机将数据进行一番处理以转换为精准信号，传达到中央控制室中，采用系统优化软件加强分析与处理，确立合理的优化运行参数，然后利用无线传输把各泵中状态最佳的运行控制信号重新返送到所有注水站中。
　　本模型采用该技术，用以分析注水系统运行过程中，注水泵的工作状态，单次注水量、注水半径、系统能耗等情况。
　　2.3灰色关联分析法
　　灰色关联分析法是用来衡量因素之间关联程度的一种方法。其的具体步骤如下：
　　（1）确定关联对象和其对应评价标准。
　　（2）确定各指标对应的权重大小。
　　（3）依据权重计算灰色关联系数。
　　（4）计算灰色加权关联度
　　（5）得到最终评价并进行分析。
　　在石油与天然气资源勘探过程中，灰色关联分析法应用广泛，通常将注采系统看成一个完整的灰色系统，而工程师则依据系统中各类因素之间的关联程度对其进行量化分析与表达，最终找出注采系统中的普遍演变规律，为系统的可持续开采、预测以及控制做出理论支撑。
　　3模型建立流程
　　从油田各项实际运行系统中获取真实数据，如注水生产作业、单井、注水单耗等工况数据及土壤酸性程度，地层状况等环境影响因素。初次采集工程量可能会比较庞大，之后只需对一些变化的参数进行修改即可。
　　由PCA（PrincipalComponentAnalysis）方法获得注水单耗与影响因素之间的关系，如注水单耗与井型之间的关系、分析对注水管线腐蚀的影响因素等。再利用灰色关联分析法从注水单耗的影响因素中提取主成分，获得主要影响因素及其权值，确定影响效率的关键因素。
　　利用仿真运行技术分析明确当前注水系统运行情况，将获得的大量多维、多源数据，交由多种数据挖掘算法进行处理，先建立挖掘模型，对数据进行有效分析与预测。
　　最后由模糊层次分析法对结果进行统筹，选取最佳的优化解决方案并通过深度学习，预测作业措施的效果，优化参数，如预测调剖效果、优化机组参数等。
　　建立分析评价模型，并向用户展示优化解决方案，未来运行趋势预测，当前系统所存在问题及最佳优化方案等。
　　4结论
　　综上所述，为了提升注水系统运行效率，安全高效地实施优化方案，本文介绍了油田注水系统分析评价模型的建立过程及用途，主要利用模糊层次分析、灰色关联分析、仿真运行优化等方法建立评价模型，指导人员进行精细化管理，采用最佳优化方案提升注水系统运行效率，从而达到提升油田开采效益的最终目的。
　　参考文献
　　[1]郭笑瑜.计算机软件的开发技术和应用[J/OL].电子技术与软件程，2019（02）：51-52.
　　[2]雷田田，梁永图，王宁，马宁，朱晓南。数字化油田注水系统综合评价模型[J].油气田地面工程，2018，37（03）：6-9.
　　[3]叶剑川，基于灰色关联分析法的注水效果影响因素分析[J].中国石油和化工标准与质量，2013，33（14）：151.
　　[4]王鹏，佟艳伟，檀朝銮，国内外注水系统效率研究应用情况综述[J].中国石油和化工，2008（06）.
　　[5]李鑫，裴宗贤，孙炀，管桐，谷雨.注水井远程SCADA调控系统[J].油气田地面工程，2017，36（11）：80-82.
　　[6]徐小力，郭莹，胡海。油田注水机组节能优化的指标及数学模型[J].石油矿场机械，2002（05）：4-6.
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