本書共6章，內(nèi)容主要包括油田注水管網(wǎng)生產(chǎn)狀態(tài)仿真模擬方法、注水管網(wǎng)系統(tǒng)故障智能診斷技術(shù)、注水管網(wǎng)評(píng)價(jià)方法、油田注水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)、油田注水系統(tǒng)欠注井群增壓方案設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法等。
本書可作為油田現(xiàn)場(chǎng)從事與水系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和管理人員的工具書，也可供高等院校機(jī)械、自動(dòng)化、儲(chǔ)運(yùn)和油氣田地面工程專業(yè)等師生閱讀參考。

注水系統(tǒng)是石油開發(fā)生產(chǎn)過程中非常重要的一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)。石油生產(chǎn)企業(yè)在開發(fā)生產(chǎn)過程中，為了維持穩(wěn)定的地層開采壓力，要消耗大量的水。為了維持水系統(tǒng)的運(yùn)行，還要消耗大量的能源，同時(shí)也存在安全、環(huán)保等方面的諸多問題。
我國(guó)早在20世紀(jì)60年代中期就開始重視這方面的問題，隨著我國(guó)陸上油田多數(shù)進(jìn)入開發(fā)中后期，注水系統(tǒng)的作用日益突出。目前，我國(guó)石油生產(chǎn)企業(yè)的水系統(tǒng)規(guī)模及處理能力居世界領(lǐng)先地位，注水系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積通常達(dá)幾十平方公里，管線長(zhǎng)度達(dá)幾百至上千公里，網(wǎng)絡(luò)上分布有水源、聯(lián)合站、污水站、注水站、水井等多種類型單元。這樣一個(gè)復(fù)雜龐大的系統(tǒng)，其狀態(tài)隨生產(chǎn)情況動(dòng)態(tài)變化而變化，要維持其合理高效運(yùn)行是十分困難的。
自20世紀(jì)90年代中期，東北石油大學(xué)系統(tǒng)開展了大規(guī)模復(fù)雜油田注水系統(tǒng)建模、仿真、故障診斷、優(yōu)化決策等多方面研究工作，積累了較多有價(jià)值的研究成果，以此為基礎(chǔ)構(gòu)成本書基本內(nèi)容，這些對(duì)于推動(dòng)我國(guó)石油工業(yè)可持續(xù)開發(fā)生產(chǎn)具有十分重要的意義。
全書共6章，第1章為緒論，第2章介紹油田注水管網(wǎng)生產(chǎn)狀態(tài)仿真模擬方法，第3章介紹注水管網(wǎng)系統(tǒng)故障智能診斷技術(shù)，第4章介紹注水管網(wǎng)評(píng)價(jià)方法，第5章介紹油田注水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)，第6章介紹油田注水系統(tǒng)欠注井群增壓方案設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法。第1章由王妍等編寫，第2章和第5章由張瑞杰等編寫，第3章和第6章由任永良等編寫，第4章由高勝等編寫。在編寫過程中，孫凱、李杰、許彥飛、吳磊、祝洪偉、鄭文等研究生也參與了相關(guān)章節(jié)的整理工作，在此表示感謝。
本書得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目(2016YFE0102400)的資助，編寫過程中參閱和引用了國(guó)內(nèi)外同行的文獻(xiàn)資料，在此一并表示衷心感謝。
由于作者水平有限，書中難免存在不足之處，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

著者

第1章 緒論 1
1.1 注水系統(tǒng)的作用 1
1.2 注水系統(tǒng)的組成 2
1.3 注水系統(tǒng)的流程 3

第2章 油田注水管網(wǎng)生產(chǎn)狀態(tài)仿真模擬 6
2.1 注水管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的構(gòu)建 6
2.1.1 注水系統(tǒng)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)圖的生成 6
2.1.2 注水系統(tǒng)計(jì)算機(jī)圖形建模 7
2.2 注水系統(tǒng)基本單元數(shù)學(xué)模型 8
2.2.1 注水泵的數(shù)學(xué)模型 8
2.2.2 管線單元的數(shù)學(xué)模型 14
2.2.3 閥門單元的數(shù)學(xué)模型 17
2.3 注水管網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型 25
2.3.1 仿真模型的構(gòu)建 25
2.3.2 特性矩陣K 的特點(diǎn) 27
2.3.3 仿真模型的解算 28
2.4 油田注水管網(wǎng)病態(tài)參數(shù)修正 31
2.4.1 油田注水管網(wǎng)參數(shù)反演的數(shù)學(xué)模型建立 32
2.4.2 管網(wǎng)壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)的分布規(guī)律 32
2.4.3 基于粒子群算法的油田注水管網(wǎng)摩阻系數(shù)反演 34
2.4.4 基于模擬退火算法的油田注水管網(wǎng)摩阻系數(shù)反演 36
2.4.5 實(shí)例計(jì)算 39

第3章 注水管網(wǎng)系統(tǒng)故障智能診斷 49
3.1 注水管網(wǎng)系統(tǒng)故障及原因分析 49
3.1.1 注水站故障 49
3.1.2 注水井故障 50
3.1.3 注水管網(wǎng)故障 51
3.1.4 注水系統(tǒng)故障樹 53
3.1.5 診斷依據(jù)和解決措施 55
3.2 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 56
3.2.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理 56
3.2.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法流程 58
3.2.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在管網(wǎng)診斷中的應(yīng)用 64
3.3 自適應(yīng)差分進(jìn)化算法（SDE） 64
3.3.1 SDE進(jìn)化算法原理 64
3.3.2 SDE進(jìn)化算法流程 66
3.4 SDE-BP 故障診斷 67
3.4.1 SDE-BP故障診斷模型 67
3.4.2 SDE-BP算法流程 69
3.4.3 故障診斷案例 71
3.5 管網(wǎng)漏損診斷 77
3.5.1 常用管網(wǎng)漏損檢測(cè)設(shè)備 78
3.5.2 注水管網(wǎng)漏損狀態(tài)模擬 79
3.5.3 貝葉斯正則化優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 81
3.5.4 管網(wǎng)漏損點(diǎn)定位 83
3.5.5 管網(wǎng)漏損檢測(cè)模擬 85

第4章 注水管網(wǎng)評(píng)價(jià)方法 87
4.1 注水管網(wǎng)評(píng)價(jià)基本原則 87
4.1.1 注水管網(wǎng)可靠性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 87
4.1.2 注水管網(wǎng)充分性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 88
4.1.3 注水管網(wǎng)有效性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 88
4.2 注水系統(tǒng)能耗計(jì)算方法及效率分析 89
4.2.1 注水泵系統(tǒng) 89
4.2.2 注水站效率 90
4.2.3 配水間能量損失及其效率計(jì)算 90
4.2.4 注水站至配水間的管網(wǎng)效率 91
4.2.5 注水系統(tǒng)的效率 91
4.2.6 注水系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法 91

第5章 油田注水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度技術(shù) 94
5.1 注水泵在管網(wǎng)中的調(diào)控方法 94
5.1.1 管路特性曲線 94
5.1.2 注水泵在管網(wǎng)中運(yùn)行的工作點(diǎn) 95
5.1.3 注水泵的調(diào)控方法 95
5.2 新型自適應(yīng)蟻群遺傳混合算法的提出 98
5.2.1 遺傳算法 98
5.2.2 蟻群算法 106
5.2.3 遺傳算法與蟻群算法融合的基本思想 112
5.3 多源系統(tǒng)注水站外輸水量?jī)?yōu)化 118
5.3.1 優(yōu)化模型的建立 118
5.3.2 約束條件的處理和轉(zhuǎn)化 119
5.3.3 優(yōu)化模型的求解 120
5.3.4 計(jì)算實(shí)例 123
5.4 大型復(fù)雜注水系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化 125
5.4.1 優(yōu)化模型的建立 126
5.4.2 約束條件的處理和轉(zhuǎn)化 127
5.4.3 優(yōu)化模型的求解 128
5.4.4 計(jì)算實(shí)例 129
5.5 大型復(fù)雜注水系統(tǒng)變頻調(diào)速及運(yùn)行方案優(yōu)化 130
5.5.1 注水泵變頻調(diào)速的原理 130
5.5.2 優(yōu)化模型的建立 132
5.5.3 約束條件的處理和轉(zhuǎn)化 134
5.5.4 優(yōu)化模型的求解 135
5.5.5 計(jì)算實(shí)例 138

第6章 油田注水系統(tǒng)欠注井群增壓方案設(shè)計(jì)與優(yōu)化 141
6.1 高壓區(qū)增壓注水方案設(shè)計(jì)與優(yōu)化 142
6.1.1 欠注井的確定 142
6.1.2 增壓注水 142
6.1.3 增壓注水形式 144
6.1.4 增壓注水形式的選擇 146
6.1.5 增壓注水管網(wǎng)優(yōu)化布局 146
6.1.6 增壓站壓力、流量的設(shè)定 154
6.1.7 增壓站與低壓干線間的連接 155
6.1.8 增壓泵的選擇 156
6.1.9 增壓設(shè)計(jì)優(yōu)化 158
6.2 低壓區(qū)注水系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化 162
6.2.1 低壓區(qū)注水站運(yùn)行優(yōu)化分析 162
6.2.2 注水泵最優(yōu)工況調(diào)節(jié) 163
6.2.3 注水泵特性曲線修正 164
6.2.4 注水泵運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化 167
6.3 增壓注水評(píng)價(jià) 170
6.3.1 合理性分析 170
6.3.2 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析 173
6.4 實(shí)例應(yīng)用 174
6.4.1 欠注井增壓設(shè)計(jì) 174
6.4.2 注水系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化 183
6.4.3 增壓注水評(píng)價(jià) 185

參考文獻(xiàn) 187