CN113700458A - 油田注水***能耗优化方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种油田注水***的能耗优化方法及装置，属于油田领域。该方法包括：对待优化的第一油田注水***中包括的多个第一注水节点进行简化处理，得到多个第二注水节点；确定多个注水管道组成的多个注水基环；确定由多个注水基环组成的第二油田注水***；以多个第二注水节点中包括的每个注水泵的运行参数为变量，以第二油田注水***的总能耗最低为目标，建立第二油田注水***的能耗优化模型；根据注水管道中的流量，构建第二油田注水***的能量平衡模型，通过能量平衡模型对第二油田注水***进行模拟仿真，确定满足能耗优化模型的每个注水泵的运行参数；由于降低了能量平衡模型的维度，所以提高了油田注水***能耗优化的效率和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及油田领域，特别涉及一种油田注水***能耗优化方法及装置。
背景技术
目前，油田注水是油田开发过程中向地层补充能量、提高采收率的重要手段之一。通过油田注水***可以把质量合乎要求的水从注水井注入油层，以保持油层压力，实现油田注水。其中，油田注水***的能耗巨大，占油田开发过程中总能耗的40％以上。所以，油田注水***的能耗优化对降低油田开发过程中的总能耗具有重要意义。
其中，油田注水***包括注水站、配水间、注水井和注水管网；注水站、配水间、注水井之间通过注水管网连接。相关技术中，将注水站、配水间、注水井作为节点，通过解节点法对油田注水***进行仿真模拟，此方法需要建立与节点数目相当的非线性方程组，通过非线性方程组中每个节点的运行参数，确定油田注水***的能耗。
但是，由于解节点法建立的非线性方程组的维数与节点的数目相当，所以当油田注水***中注水站、配水间、注水井等节点多时，通过解节点法建立的非线性方程组的维数多，导致求解油田注水***的能耗所需的计算时间长、效率低。
发明内容
本申请实施例提供了一种油田注水***能耗优化方法及装置，可以缩短求解油田注水***的能耗所需的计算时间，提高油田注水***能耗优化效率。所述技术方案如下：
一方面，本申请提供了一种油田注水***能耗优化方法，所述方法包括：
对待优化的第一油田注水***中包括的多个第一注水节点进行简化处理，得到多个第二注水节点；
根据与多个所述第二注水节点连接的多个注水管道，确定多个所述注水管道组成的多个注水基环；
确定由多个所述注水基环组成的第二油田注水***；
以多个所述第二注水节点中包括的每个注水泵的运行参数为变量，以所述第二油田注水***的总能耗最低为目标，建立所述第二油田注水***的能耗优化模型；
根据所述注水管道中的流量，构建所述第二油田注水***的能量平衡模型，通过所述能量平衡模型对所述第二油田注水***进行模拟仿真，确定满足所述能耗优化模型的每个所述注水泵的运行参数。
在一种可能的实现方式中，所述第一注水节点包括第一注水井、第一配水间和第一注水站；所述对待优化的第一油田注水***中包括的多个第一注水节点进行简化处理，得到多个第二注水节点，包括：
确定每个所述第一注水井与所述第一配水间的连接关系，响应于所述第一注水井仅与一个所述第一配水间相连接，利用等效递推法对所述第一注水井和所述第一配水间进行简化，得到多个简化后的第二配水间；
确定每个所述第二配水间与所述第一注水站的连接关系；
响应于所述第二配水间仅与一个所述第一注水站相连接，利用等效递推法对所述第二配水间和所述第一注水站进行简化，得到多个简化后的第二注水站；将多个所述第二注水站确定为多个所述第二注水节点；
响应于所述第二配水间与多个所述第一注水站相连接，将多个所述第二配水间确定为多个所述第二注水节点。
在另一种可能的实现方式中，所述根据与多个所述第二注水节点连接的多个注水管道，确定多个所述注水管道组成的多个注水基环，包括：
从多个所述注水管道中选择第一注水管道，利用深度优先搜索算法，从多个所述注水管道中确定与所述第一注水管道组成闭合路径的至少一个第三注水管道，确定所述第一注水管道和所述至少一个第三注水管道组成的第一注水基环；
对所述第一注水基环中的每个注水管道进行标记；
从未标记的注水管道中选择第二注水管道，利用所述深度优先搜索算法，确定与所述第二注水管道组成闭合路径的至少一个第四注水管道，确定所述第二注水管道和所述至少一个第四注水管道组成的第二注水基环，直到不存在所述未标记的注水管道为止。
在另一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
从多个所述注水基环包括的多个所述注水管道中选取第五注水管道；
确定所述第五注水管道与除所述第五注水管道外的其它所述注水管道的位置关系；
响应于所述第五注水管道与其它所述注水管道交错，对所述第五注水管道进行调整，直到调整后的所述第五注水管道与其它所述注水管道不交错为止。
在另一种可能的实现方式中，所述以多个所述第二注水节点中包括的每个注水泵的运行参数为变量，以所述第二油田注水***的总能耗最低为目标，建立所述第二油田注水***的能耗优化模型，包括：
根据每个所述注水泵的启停状态和运行参数，确定所述第二油田注水***的总能耗最低的目标函数；
根据每个所述注水泵的供注水量平衡、注水泵水量限制、注水站水量、注水井配注压力限制，确定所述目标函数对应的约束函数；
确定满足所述目标函数和所述约束函数对应的所述能耗优化模型。
在另一种可能的实现方式中，所述根据所述注水管道中的流量，构建所述第二油田注水***的能量平衡模型，包括：
通过注水管道的流量分配模型，确定多个所述注水基环中包括的多个所述注水管道的流量；
根据多个所述注水基环中包括的多个所述注水管道的流量，建立所述注水基环对应的能量方程；
通过所述能量方程，构建所述第二油田注水***的能量平衡模型。
在另一种可能的实现方式中，所述通过注水管道的流量分配模型，确定多个所述注水基环中包括的多个所述注水管道的流量，包括：
根据所述注水管道的流量以及多个所述注水管道的阻力系数，确定多个所述注水管道的能量损失函数；
根据所述能量损失函数，以及所述注水基环的总能量损失，确定多个所述注水基环中包括的多个所述注水管道的流量。
在另一种可能的实现方式中，所述通过所述能量平衡模型对所述第二油田注水***进行模拟仿真，确定满足所述能耗优化模型的每个所述注水泵的运行参数，包括：
对于每个注水泵，通过所述能量平衡模型，确定所述注水泵的第一运行参数，根据所述第一运行参数，确定所述第二油田注水***的第一总能耗；
根据所述能耗优化模型，确定所述第二油田注水***的配注要求；
响应于所述第一总能耗满足所述配注要求，将所述第一运行参数作为所述注水泵的运行参数；
响应于所述第一总能耗不满足所述配注要求，对所述第一运行参数进行调整，直到调整后的第二运行参数对应的所述油田注水***的第二总能耗满足所述配注要求为止，将所述第二运行参数作为所述注水泵的运行参数。
在另一种可能的实现方式中，所述通过所述能量平衡模型，确定所述注水泵的第一运行参数，包括：
通过粒子群算法确定所述注水泵的多个运行参数，从多个所述运行参数中选取满足所述能量平衡模型的所述注水泵的第一运行参数。
另一方面，本申请提供了一种油田注水***能耗优化装置，所述装置包括：
简化模块，用于对待优化的第一油田注水***中包括的多个第一注水节点进行简化处理，得到多个第二注水节点；
第一确定模块，用于根据与多个所述第二注水节点连接的多个注水管道，确定多个所述注水管道组成的多个注水基环；
第二确定模块，用于确定由多个所述注水基环组成的第二油田注水***；
建立模块，用于以多个所述第二注水节点中包括的每个注水泵的运行参数为变量，以所述第二油田注水***的总能耗最低为目标，建立所述第二油田注水***的能耗优化模型；
第三确定模块，用于根据所述注水管道中的流量，构建所述第二油田注水***的能量平衡模型，通过所述能量平衡模型对所述第二油田注水***进行模拟仿真，确定满足所述能耗优化模型的每个所述注水泵的运行参数。
在一种可能的实现方式中，所述第一注水节点包括第一注水井、第一配水间和第一注水站；所述简化模块，用于确定每个所述第一注水井与所述第一配水间的连接关系，响应于所述第一注水井仅与一个所述第一配水间相连接，利用等效递推法对所述第一注水井和所述第一配水间进行简化，得到多个简化后的第二配水间；确定每个所述第二配水间与所述第一注水站的连接关系；响应于所述第二配水间仅与一个所述第一注水站相连接，利用等效递推法对所述第二配水间和所述第一注水站进行简化，得到多个简化后的第二注水站；将多个所述第二注水站确定为多个所述第二注水节点；响应于所述第二配水间与多个所述第一注水站相连接，将多个所述第二配水间确定为多个所述第二注水节点。
在另一种可能的实现方式中，所述第一确定模块，用于从多个所述注水管道中选择第一注水管道，利用深度优先搜索算法，从多个所述注水管道中确定与所述第一注水管道组成闭合路径的至少一个第三注水管道，确定所述第一注水管道和所述至少一个第三注水管道组成的第一注水基环；对所述第一注水基环中的每个注水管道进行标记；从未标记的注水管道中选择第二注水管道，利用所述深度优先搜索算法，确定与所述第二注水管道组成闭合路径的至少一个第四注水管道，确定所述第二注水管道和所述至少一个第四注水管道组成的第二注水基环，直到不存在所述未标记的注水管道为止。
在另一种可能的实现方式中，所述装置还包括：
选取模块，用于从多个所述注水基环包括的多个所述注水管道中选取第五注水管道；
调整模块，用于确定所述第五注水管道与除所述第五注水管道外的其它所述注水管道的位置关系；响应于所述第五注水管道与其它所述注水管道交错，对所述第五注水管道进行调整，直到调整后的所述第五注水管道与其它所述注水管道不交错为止。
在另一种可能的实现方式中，所述建立模块，用于根据每个所述注水泵的启停状态和运行参数，确定所述第二油田注水***的总能耗最低的目标函数；根据每个所述注水泵的供注水量平衡、注水泵水量限制、注水站水量、注水井配注压力限制，确定所述目标函数对应的约束函数；确定满足所述目标函数和所述约束函数对应的所述能耗优化模型。
在另一种可能的实现方式中，所述第三确定模块，用于通过注水管道的流量分配模型，确定多个所述注水基环中包括的多个所述注水管道的流量；根据多个所述注水基环中包括的多个所述注水管道的流量，建立所述注水基环对应的能量方程；通过所述能量方程，构建所述第二油田注水***的能量平衡模型。
在另一种可能的实现方式中，所述第三确定模块，用于根据所述注水管道的流量以及多个所述注水管道的阻力系数，确定多个所述注水管道的能量损失函数；根据所述能量损失函数，以及所述注水基环的总能量损失，确定多个所述注水基环中包括的多个所述注水管道的流量。
在另一种可能的实现方式中，所述第三确定模块，用于对于每个注水泵，通过所述能量平衡模型，确定所述注水泵的第一运行参数，根据所述第一运行参数，确定所述第二油田注水***的第一总能耗；根据所述能耗优化模型，确定所述第二油田注水***的配注要求；响应于所述第一总能耗满足所述配注要求，将所述第一运行参数作为所述注水泵的运行参数；响应于所述第一总能耗不满足所述配注要求，对所述第一运行参数进行调整，直到调整后的第二运行参数对应的所述油田注水***的第二总能耗满足所述配注要求为止，将所述第二运行参数作为所述注水泵的运行参数。
在另一种可能的实现方式中，所述所述第三确定模块，用于通过粒子群算法确定所述注水泵的多个运行参数，从多个所述运行参数中选取满足所述能量平衡模型的所述注水泵的第一运行参数。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
在本公开实施例中，对待优化的第一油田注水***中包括的多个第一注水节点进行简化处理，得到多个第二注水节点；根据与多个第二注水节点连接的多个注水管道，确定多个注水管道组成的多个注水基环；确定由多个注水基环组成的第二油田注水***；以多个第二注水节点中包括的每个注水泵的运行参数为变量，以第二油田注水***的总能耗最低为目标，建立第二油田注水***的能耗优化模型；根据注水管道中的流量，构建第二油田注水***的能量平衡模型，通过能量平衡模型对第二油田注水***进行模拟仿真，确定满足能耗优化模型的每个注水泵的运行参数。由于对第一油田注水***中包括的多个第一注水节点进行简化，得到多个简化后的第二注水节点；有效降低了能量平衡模型的维度，缩短了求解油田注水***的能耗所需的计算时间；并且由于能量平衡模型的维度少，因此在求解油田注水***的能耗的过程中，累计误差小；因此，提高了油田注水***能耗优化的效率和准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施例提供的一种油田注水***的能耗优化方法的实施环境示意图；
图2为本公开实施例提供的一种油田注水***的能耗优化方法的流程图；
图3为本公开实施例提供的一种油田注水***的能耗优化方法的流程图；
图4为本公开实施例提供的一种油田注水***的能耗优化方法的示意图；
图5为本公开实施例提供的一种油田注水***的能耗优化装置的框图；
图6为本公开实施例提供的另一种油田注水***的能耗优化装置的框图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
图1为本公开实施例提供的一种油田注水***的能耗优化方法的实施环境示意图。该油田注水***包括第一注水站10、注水管网20、第一配水间30和第一注水井40。其中，第一注水站10通过注水管网20与第一配水间30连接，第一配水间30与至少一个第一注水井40连接。其中，第一注水站10用于通过注水泵将注入水升压，输送至注水管网20。注水管网20包括注水干线、注水支线和单井管线，通过注水干线、注水支线和单井管线将注入水输送至第一配水间30；通过第一配水间30计量每个第一注水井40中注入水的流量，将注入水分配至每个第一注水井40。
在油田注水***生产过程中，油田注水***中的注入水升压、注入水输送、注入水分配及注入水注入等过程均有能量消耗。由于第一注水站10、第一配水间20、第一注水井40和注水管网20互相连通、能量依次传递又互相影响，所以油田注水***中局部一点的压力波动会引起油田注水***网络整个能量分布的变化。
图2是为本公开实施例提供的一种油田注水***的能耗优化方法的流程图。
步骤201、对待优化的第一油田注水***中包括的多个第一注水节点进行简化处理，得到多个第二注水节点。
步骤202、根据与多个第二注水节点连接的多个注水管道，确定多个注水管道组成的多个注水基环。
步骤203、确定由多个注水基环组成的第二油田注水***。
步骤204、以多个第二注水节点中包括的每个注水泵的运行参数为变量，以第二油田注水***的总能耗最低为目标，建立第二油田注水***的能耗优化模型。
步骤205、根据注水管道中的流量，构建第二油田注水***的能量平衡模型，通过能量平衡模型对第二油田注水***进行模拟仿真，确定满足能耗优化模型的每个注水泵的运行参数。
在一种可能的实现方式中，第一注水节点包括第一注水井、第一配水间和第一注水站；对待优化的第一油田注水***中包括的多个第一注水节点进行简化处理，得到多个第二注水节点，包括：
确定每个第一注水井与第一配水间的连接关系，响应于第一注水井仅与一个第一配水间相连接，利用等效递推法对第一注水井和第一配水间进行简化，得到多个简化后的第二配水间；
确定每个第二配水间与第一注水站的连接关系；
响应于第二配水间仅与一个第一注水站相连接，利用等效递推法对第二配水间和第一注水站进行简化，得到多个简化后的第二注水站；将多个第二注水站确定为多个第二注水节点；
响应于第二配水间与多个第一注水站相连接，将多个第二配水间确定为多个第二注水节点。
在另一种可能的实现方式中，根据与多个第二注水节点连接的多个注水管道，确定多个注水管道组成的多个注水基环，包括：
从多个注水管道中选择第一注水管道，利用深度优先搜索算法，从多个注水管道中确定与第一注水管道组成闭合路径的至少一个第三注水管道，确定第一注水管道和至少一个第三注水管道组成的第一注水基环；
对第一注水基环中的每个注水管道进行标记；
从未标记的注水管道中选择第二注水管道，利用深度优先搜索算法，确定与第二注水管道组成闭合路径的至少一个第四注水管道，确定第二注水管道和至少一个第四注水管道组成的第二注水基环，直到不存在未标记的注水管道为止。
在另一种可能的实现方式中，方法还包括：
从多个注水基环包括的多个注水管道中选取第五注水管道；
确定第五注水管道与除第五注水管道外的其它注水管道的位置关系；
响应于第五注水管道与其它注水管道交错，对第五注水管道进行调整，直到调整后的第五注水管道与其它注水管道不交错为止。
在另一种可能的实现方式中，以多个第二注水节点中包括的每个注水泵的运行参数为变量，以第二油田注水***的总能耗最低为目标，建立第二油田注水***的能耗优化模型，包括：
根据每个注水泵的启停状态和运行参数，确定第二油田注水***的总能耗最低的目标函数；
根据每个注水泵的供注水量平衡、注水泵水量限制、注水站水量、注水井配注压力限制，确定目标函数对应的约束函数；
确定满足目标函数和约束函数对应的能耗优化模型。
在另一种可能的实现方式中，根据注水管道中的流量，构建第二油田注水***的能量平衡模型，包括：
通过注水管道的流量分配模型，确定多个注水基环中包括的多个注水管道的流量；
根据多个注水基环中包括的多个注水管道的流量，建立注水基环对应的能量方程；
通过能量方程，构建第二油田注水***的能量平衡模型。
在另一种可能的实现方式中，通过注水管道的流量分配模型，确定多个注水基环中包括的多个注水管道的流量，包括：
根据注水管道的流量以及多个注水管道的阻力系数，确定多个注水管道的能量损失函数；
根据能量损失函数，以及注水基环的总能量损失，确定多个注水基环中包括的多个注水管道的流量。
在另一种可能的实现方式中，通过能量平衡模型对第二油田注水***进行模拟仿真，确定满足能耗优化模型的每个注水泵的运行参数，包括：
对于每个注水泵，通过能量平衡模型，确定注水泵的第一运行参数，根据第一运行参数，确定第二油田注水***的第一总能耗；
根据能耗优化模型，确定第二油田注水***的配注要求；
响应于第一总能耗满足配注要求，将第一运行参数作为注水泵的运行参数；
响应于第一总能耗不满足配注要求，对第一运行参数进行调整，直到调整后的第二运行参数对应的油田注水***的第二总能耗满足配注要求为止，将第二运行参数作为注水泵的运行参数。
在另一种可能的实现方式中，通过能量平衡模型，确定注水泵的第一运行参数，包括：
通过粒子群算法确定注水泵的多个运行参数，从多个运行参数中选取满足能量平衡模型的注水泵的第一运行参数。
在本公开实施例中，对待优化的第一油田注水***中包括的多个第一注水节点进行简化处理，得到多个第二注水节点；根据与多个第二注水节点连接的多个注水管道，确定多个注水管道组成的多个注水基环；确定由多个注水基环组成的第二油田注水***；以多个第二注水节点中包括的每个注水泵的运行参数为变量，以第二油田注水***的总能耗最低为目标，建立第二油田注水***的能耗优化模型；根据注水管道中的流量，构建第二油田注水***的能量平衡模型，通过能量平衡模型对第二油田注水***进行模拟仿真，确定满足能耗优化模型的每个注水泵的运行参数。由于对第一油田注水***中包括的多个第一注水节点进行简化，得到多个简化后的第二注水节点；有效降低了能量平衡模型的维度，缩短了求解油田注水***的能耗所需的计算时间；并且由于能量平衡模型的维度少，因此在求解油田注水***的能耗的过程中，累计误差小；因此，提高了油田注水***能耗优化的效率和准确性。
图3是为本公开实施例提供的另一种油田注水***的能耗优化方法的流程图。
步骤301、计算机设备确定第一油田注水***中包括的每个第一注水井与第一配水间的连接关系，响应于第一注水井仅与一个第一配水间相连接，利用等效递推法对第一注水井和第一配水间进行简化，得到多个简化后的第二配水间。
在本步骤中，对于第一油田注水***中包括的每个第一注水井，计算机设备确定每个第一注水井与第一配水间的连接关系，如果第一注水井仅与一个第一配水间相连接，利用等效递推法对第一注水井和第一配水间进行简化，得到简化后的第二配水间；如果第一注水井与多个第一配水间相连接，则不对该第一注水井进行简化。
在一种可能的实现方式中，如果第一注水井仅与一个第一配水间相连接，计算机设备可以利用等效递推法对第一注水井和第一配水间进行简化。其中，等效递推法可以是将第一注水井的配注量累加到第一配水间的配注量中；将第一注水井和第一配水间简化为第二配水间。其中，第二配水间的配注量是第一注水井的配注量和第一配水间的配注量之和。也即，如果第一注水井仅与一个第一配水间相连接，则将第一注水井的配注量累加到第一配水间，删除第一注水井，实现了对第一注水井的简化。
在另一种可能的实现方式中，如果第一注水井与多个第一配水间相连接，则无法通过等效递推法将第一注水井的配注量累加到多个第一配水间的配注量上，则不对第一注水井进行简化。
步骤302、计算机设备确定每个第二配水间与第一注水站的连接关系；响应于第二配水间仅与一个第一注水站相连接，利用等效递推法对第二配水间进行简化，得到多个简化后的第二注水站；将多个第二注水站确定为多个第二注水节点；响应于第二配水间与多个第一注水站相连接，将多个第二配水间确定为多个第二注水节点。
在本步骤中，计算机设备确定第二配水间与第一注水站的连接关系，如果第二配水间仅与一个第一注水站相连接，利用等效递推法对第二配水间和第一注水站行简化，得到简化后的第二注水站；如果第二配水间与多个第一注水站相连接，则不进行简化。
在一种可能的实现方式中，如果第二配水间仅与一个第一注水站相连接，计算机设备可以利用等效递推法对第二配水间和第一注水站继续进行简化。其中，等效递推法可以是将第二配水间的配注量累加到第一注水站的配注量中；将第二配水间和第一注水站简化为第二注水站。其中，第二注水站的配注量是该第二配水间的配注量和该第一注水站的配注量之和。也即，如果第二配水间仅与一个第一注水站相连接，则将第二配水间的配注量累加到该第一注水站，删除第二配水间，实现了对第二配水间和第一注水站的简化。
在另一种可能的实现方式中，如果第二配水间与多个第一注水站相连接，则无法通过等效递推法将第二配水间的配注量累加到多个第一注水站的配注量上，则不对第二配水间和第一注水站进行简化。
需要说明的一点是，在对第一注水井进行简化的过程中，第一注水井的配注量包括第一注水井本身的配注量和第一配水井与第一配水间连接的注水管道内的配注量。在对第二配水间进行简化的过程中，第二配水间的配注量包括该第二配水间本身的配注量和第二配水间与第一配水站连接的注水管道内的配注量。因此，在简化第一注水井和第二配水间的过程中，对与第一注水井连接的注水管道以及与该第二配水间连接的注水管道也进行了简化。
例如，对东北某高寒油田地面注水***进行简化，该注水***中有注水站、注水井、配水间等注水节点6635个，管道数目6342根，是典型的大型环注水***，通过等效递推法简化后，该注水***的注水节点数目2396，管道数目2479，简化注水节点数目63.9％和简化管道数目60.9％，简化效果明显。
在本公开实施例中，注水节点包括第一注水井、第一配水间和第一注水站。计算机设备可以根据第一注水井、第一配水间和第一注水站之间的连接关系，对油田注水***中包括的多个第一注水井、第一配水间和第一注水站进行简化，得到第二注水节点，从而可以有效的对油田注水***进行简化，降低了能量平衡模型的维度，缩短了求解油田注水***的能耗所需的计算时间。
步骤303、计算机设备根据与多个第二注水节点连接的多个注水管道，确定多个注水管道组成的多个注水基环。
在本公开实施例中，参见图4，计算机设备可以通过深度优先搜索算法确定注水管道组成的基环。相应的，本步骤可以包括：从多个注水管道中选择第一注水管道，利用深度优先搜索算法，从多个注水管道中确定与第一注水管道组成闭合路径的至少一个第三注水管道，确定第一注水管道和至少一个第三注水管道组成的第一注水基环；对第一注水基环中的每个注水管道进行标记；从未标记的注水管道中选择第二注水管道，利用深度优先搜索算法，确定与第二注水管道组成闭合路径的至少一个第四注水管道，确定第二注水管道和至少一个第四注水管道组成的第二注水基环；直到不存在未标记的注水管道为止。
在一种可能的实现方式中，计算机设备从注水管道中随机选择第一注水管道；相应的，计算机设备从注水管道中选择第一注水管道，利用深度优先搜索算法，从多个注水管道中确定与第一注水管道组成闭合路径的至少一个第三注水管道，确定第一注水管道和至少一个第三注水管道组成的第一注水基环，包括：计算机设备从注水管道中随机选择第一注水管道；以第一注水管道的一个端点为源点，采用深度优先搜索算法，从多个注水管道中确定与第一注水管道组成闭合路径的至少一个第三注水管道；根据闭合路径，确定第一注水管道和至少一个第三注水管道组成的第一注水基环。
在本公开实施例中，以第一注水管道的一个端点为源点，采用深度优先搜索算法找寻到达另一端点的闭合路径可以是一个或者多个。也即，第一注水管道和至少一个第三注水管道组成的闭合路径可以是一个或者多个。
在一种可能的实现方式中，以第一注水管道的一个端点为源点，采用深度优先搜索算法找寻到达另一端点的闭合路径是一个，则计算机设备确定该闭合路径中的第一注水管道和至少一个第三注水管道组成第一注水基环。
在另一种可能的实现方式中，以第一注水管道的一个端点为源点，采用深度优先搜索算法找寻到达另一端点的闭合路径是多个，相应的，计算机设备根据闭合路径，确定第一注水管道和至少一个第三注水管道组成的第一注水基环，包括，计算机设备确定每个闭合路径中包含的注水管道数量，从多个闭合路径中选择注水管道数量最少的闭合路径，确定注水管道数量最少的闭合路径中的第一注水管道和至少一个第三注水管道组成第一注水基环。
在一种可能的实现方式中，计算机设备可以对每个闭合路径中包含的注水管道数量进行存储，根据存储结果，从多个闭合路径中选择注水管道数量最少的闭合路径。
例如，计算机设备选择的第一注水管道为(vs,ve)，将第一注水管道(vs,ve)确定为起始管道，以起始管道某一端点vs为源点，采用深度优先搜索算法找寻到达另一端点ve的闭合路径为多个，存储每次找寻到的闭合路径中包含的注水管道数量；根据存储结果，从多个闭合路径中选择注水管道数量最少的闭合路径，确定注水管道数量最少的闭合路径中的第一注水管道和至少一个第三注水管道组成第一注水基环。
在另一种可能的实现方式中，计算机设备根据闭合路径，确定第一注水管道和至少一个第三注水管道组成的第一注水基环，包括，计算机设备确定每个闭合路径中包含的注水管道总长度，从多个闭合路径中选择注水管道总长度最小的闭合路径，确定注水管道总长度最小的闭合路径中的第一注水管道和至少一个第三注水管道组成第一注水基环。其中，计算机设备可以对每个闭合路径中包含的注水管道总长度进行存储，根据存储结果，从多个闭合路径中选择注水管道总长度最小的闭合路径。
在本公开实施例中，计算机设备可以通过深度优先搜索算法确定第一注水基环，对第一注水基环中的每个注水管道进行标记之后，继续通过深度优先搜索算法确定其他注水基环，直到不存在未标记的注水管道为止。
在一种可能的实现方式中，从未标记的注水管道中选择第二注水管道，利用深度优先搜索算法，确定与第二注水管道组成闭合路径的至少一个第四注水管道，确定第二注水管道和至少一个第四注水管道组成的第二注水基环，直到不存在未标记的注水管道为止。其中，利用深度优先搜索算法，确定第二注水基环的方法与确定第一注水基环的方法相同。其中，第一注水基环和第二注水基环与选择的注水管道有关，与选择注水管道的先后顺序无关。也即，选取的注水管道不同，通过深度优先搜索算法，确定的注水基环不同。
在一种可能的实现方式中，确定第二注水基环之后，对第二注水基环中的每个注水管道进行标记；直到不存在未标记的注水管道，停止选择第二注水管道。
步骤304、计算机设备确定由多个注水基环组成的第二油田注水***。
在本步骤中，多个注水基环包括第一注水基环和多个第二注水基环，通过第一注水基环和多个第二注水基环组成第二油田注水***。
在一种可能的实现方式中，通过标记注水管道确定第二油田注水***。计算机设备对第一注水基环中的管道和多个第二注水基环中的注水管道进行标记；当注水管道全部被标记时，确定第一注水基环和多个第二注水基环组成第二油田注水***。
在另一种可能的实现方式中，通过标记注水基环确定第二油田注水***。计算机设备对多个注水基环进行标记；当第一注水基环和多个第二注水基环全部被标记时，确定第一注水基环和多个第二注水基环组成第二油田注水***。
需要说明的一点是，在确定第一注水基环和多个第二注水基环组成第二油田注水***之前，需要对第一注水基环中包括的注水管道和多个第二注水基环中包括的注水管道的位置关系进行确认。其中，注水管道与其它注水管道的位置关系包含交错关系和不交错关系。
在一种可能的实现方式中，继续参见图4，当注水管道与其它注水管道为交错关系时，对该注水管道的位置进行调整。相应的，计算机设备从多个注水基环包括的多个注水管道中选取第五注水管道；确定第五注水管道与除第五注水管道外的其它注水管道的位置关系；响应于第五注水管道与其它注水管道交错，对第五注水管道进行调整，直到调整后的第五注水管道与其它注水管道不交错为止；将第五注水管道标记为已调整；响应于多个注水管道全部标记，执行确定第一注水基环和多个第二注水基环组成第二油田注水***的步骤。
在本公开实施例中，计算机设备可以根据第五注水管道是否属于其他注水基环，确定第五注水管道与除第五注水管道外的其它注水管道的位置关系。
在一种可能的实现方式中，第一注水基环中包括的注水管道和多个第二注水基环中包括的注水管道存在相同的注水管道；也即第五注水管道属于多个注水基环，确定第五注水管道与其它注水管道交错。
相应的，计算机设备确定第五注水管道与除第五注水管道外的其它注水管道的位置关系，响应于第五注水管道与其它注水管道交错，对第五注水管道进行调整，直到调整后的第五注水管道与其它注水管道不交错为止，包括：计算机设备确定第五注水管道是否属于除当前所属的注水基环外的第三注水基环，响应于第五注水管道属于第三注水基环，对第五注水管道进行调整；直到不存在新的第三注水基环，停止对第五注水管道进行调整。
在一种可能的实现方式中，第五注水管内的配注量为多个注水基环的总配注量；相应的，计算机设备对第五注水管道进行调整，包括：计算机设备确定每个注水基环中第五注水管道的配注量；根据配注量，调整第五注水管道在注水基环中的位置。
在一种可能的实现方式中，第五注水管内的配注量与第五注水管的长度相关；第五注水管的长度越长，第五注水管内的配注量越大。相应的，计算机设备根据配注量，调整第五注水管道在注水基环中的位置，包括：计算机设备根据第五注水管道在该注水基环中的配注量，确定第五注水管的等效长度；根据等效长度，调整第五注水管道在注水基环中的位置。
例如，第五注水管(vi,vj)的长度为5m；第五注水管内总的配注量为5m3；其中，第五注水管(vi,vj)的起点为vi，第五注水管(vi,vj)的终点为vj。第五注水管道在第一注水基环中的配注量为3m3，在第三注水基环中的配注量为2m3，则确定第五注水管在第一注水基环中的等效长度为3m；根据等效长度，确定第五注水管的终点为vmid；其中，vi到vmid的长度为3m；调整第一注水基环中第五注水管的终点vj调整为vmid。
在另一种可能的实现方式中，第五注水管道与除第五注水管道外的其它注水管道的位置关系为不交错关系；相应的，计算机设备从多个注水基环包括的多个注水管道中选取第五注水管道；确定第五注水管道与除第五注水管道外的其它注水管道的位置关系；响应于第五注水管道与其它注水管道不交错，将第五注水管道标记为已调整。
在一种可能的实现方式中，第一注水基环中包括的注水管道和多个第二注水基环中包括的注水管道不存在相同的注水管道，也即第五注水管道属于一个注水基环，确定第五注水管道与其它注水管道不交错。
在本申请实施例中，计算机设备对多个注水基环中包括的注水管道的位置关系进行确认；如果存在第五注水管道与其他注水管道存在交错，则对该第五注水管道的流量进行调整；可以避免注水管道内的流量重复计算在多个注水基环内；从而保证了第一注水基环和多个第二注水基环内流量的准确性。
步骤305、计算机设备以多个第二注水节点中包括的每个注水泵的运行参数为变量，以第二油田注水***的总能耗最低为目标，建立第二油田注水***的能耗优化模型。
在本公开实施例中，由于注水泵的运行参数不同，能耗不同；第二油田注水***的最低总能耗与第二油田注水***中每个注水泵的注水泵的启停状态和运行参数有关。其中，第二注水节点中包含至少一个注水泵。
在一种可能的实现方式中，继续参见图4，以第二油田注水***的总能耗最低为目标，建立第二油田注水***的能耗优化模型。相应的，本步骤可以包括：根据每个注水泵的启停状态和运行参数，确定第二油田注水***的总能耗最低的目标函数；根据每个注水泵的供注水量平衡、注水泵水量限制、注水站水量、注水井配注压力限制，确定目标函数对应的约束函数；确定满足目标函数和约束函数对应的能耗优化模型。
在一种可能的实现方式中，根据每个注水泵的启停状态和运行参数，确定第二油田注水***的总能耗最低的目标函数为公式(1)：
公式(1)：
其中，Hi为第i台注水泵的扬程，单位为：m；Qi为第i台注水泵的排量，单位为：m3/h；ηpi为第i台注水泵在排量为Qi时的效率，单位为：％；ηmi为驱动第i台注水泵的电机的效率，单位为：％；Np为注水泵运行总数量，单位为：台；ρ为流体密度，单位为：kg/m3；g为重力加速度，单位为：m/s2；ti为第i台泵的运行时间，单位为：h；γ为单位换算系数，为常数3.6×10-6。
在一种可能的实现方式中，根据每个注水泵的供注水量平衡、注水泵水量、注水站水量、注水井配注压力限制，确定目标函数对应的约束函数。
根据每个注水泵的供注水量平衡，确定目标函数对应的约束函数为公式(2)：
公式(2)：
其中，Nw为为***中注水井总数量。
根据注水井配注压力限制，确定目标函数对应的约束函数为公式(3)：
公式(3)：
其中，
为第i口注水井要求的最低注入压力。
根据注水泵水量，确定目标函数对应的约束函数为公式(4)：
公式(4)：
其中，
为第i台注水泵在高效区工作的最小和最大排量。
根据注水站水量，确定目标函数对应的约束函数为公式(5)：
公式(5)：
其中，ni为第i注水站中运行注水泵的台数；
为第i注水站注水量的上限值和下限值；m为注水站的数量。
在一种可能的实现方式中，确定同时满足目标函数和约束函数的方程组为能耗优化模型。
步骤306、计算机设备根据注水管道中的流量，构建第二油田注水***的能量平衡模型。
在一种可能的实现方式中，根据注水管道中的流量，构建第二油田注水***的能量平衡模型，可以通过以下步骤(1)至(3)实现：
(1)通过注水管道的流量分配模型，确定多个注水基环中包括的多个注水管道的流量。
在一种可能的实现方式中，本步骤包括：根据注水管道的流量以及注水管道的阻力系数，确定注水管道的能量损失函数；根据能量损失函数，以及注水基环的总能量损失，确定注水基环中包括的多个注水管道的流量。
其中，能量损失函数为公式(6)：
公式(6)：
其中，f为能量损失，sij为注水管道的阻力系数；qij为由第二注水节点i流向第二注水节点j的注水管道的流量；P为注水管道的数目。
需要说明的一点是，注水管道内水的流向可以不同，例如，注水管道内水的流向可以为第二注水节点j流向第二注水节点i，则注水管道的流量为－qij。其中，－qij＝qij，符号代表注水管道内水的流向。
在一种可能的实现方式中，根据能量损失函数，以及注水基环的总能量损失，确定注水基环中包括的多个注水管道的流量，包括：以注水基环的总能量损失最小为目标，以注水节点流量平衡为约束条件，建立注水管道的流量分配模型；根据流量分配模型，确定注水基环中包括的多个注水管道的流量。
其中，注水管道的流量分配模型为方程组(1)：
方程组(1)：
其中，f为能量损失，sij为注水管道的阻力系数；qij为由第二注水节点i流向第二注水节点j的注水管道的流量；P为注水管道的数目；Qi为注水管道流入注水节点i的流量；Qis为注水管道起源流入注水节点i的总流量；ni为与第二注水节点i相连的注水管道的数目。
(2)根据注水基环中包括的多个注水管道的流量，建立注水基环对应的能量方程。
在一种可能的实现方式中，计算机设备根据方程组(1)确定的多个注水管道的流量为注水基环的总能量损失最小时，多个注水管道内的流量。此时，流量分配模型为流量最优分配模型。
相应的，本步骤包括：计算机设备根据流量最优分配模型中多个注水管道的流量，建立注水基环对应的能量方程。
其中，第一注水基环对应的能量方程为F1(q1,q2,q3,…,qf)＝ΔH1；第二注水基环对应的能量方程为：F2(qg,qg+1,qg+2,…,qj)＝ΔH2；第L注水基环对应的能量方程为：FL(qm,qm+1,qm+2,…,qp)＝ΔHL。
其中，qi表示第i个注水管道对应的流量；L为注水基环的数量；ΔHj表示注水基环j的闭合能量差；其中，f为第1个注水基环F1内注水管道的数目；j-g为第2个注水基环F2内注水管道的数目；p-m为第L个注水基环FL内注水管道的数目。
(3)通过能量方程，构建第二油田注水***的能量平衡模型。
在一种可能的实现方式中，本步骤包括：确定每个基环对应的能量方程，确定多个能量方程组成的能量方程组为第二油田注水***的能量平衡模型。在一种可能的实现方式中，继续参见图4，以基环为单元建立能量方程组。
其中，多个能量方程组成的能量方程组为方程组(2)：
方程组(2)：
其中，qi表示第i个注水管道对应的流量；L为注水基环的数量；ΔHj表示注水基环j的闭合能量差；其中，f为第1个注水基环F1内注水管道的数目；j-g为第2个注水基环F2内注水管道的数目；p-m为第L个注水基环FL内注水管道的数目。
步骤307、计算机设备通过能量平衡模型对第二油田注水***进行模拟仿真，确定满足能耗优化模型的每个注水泵的运行参数。
在本申请实施例中，每个可行方案对应的注水泵的运行参数既满足能量平衡模型，也满足能耗优化模型。
在一种可能的实现方式中，通过能量平衡模型对第二油田注水***进行模拟仿真，确定满足能耗优化模型的每个注水泵的运行参数，包括：对于每个注水泵，通过能量平衡模型，确定注水泵的第一运行参数，根据第一运行参数，确定第二油田注水***的第一总能耗；根据能耗优化模型，确定第二油田注水***的配注要求；响应于第一总能耗满足配注要求，将第一运行参数作为注水泵的运行参数；响应于第一总能耗不满足配注要求，对第一运行参数进行调整，直到调整后的第二运行参数对应的第二油田注水***的第二总能耗满足配注要求为止，将第二运行参数作为注水泵的运行参数。
在一种可能的实现方式中，对于每个注水泵，通过能量平衡模型，确定每个注水泵的第一运行参数，包括：通过粒子群算法确定每个注水泵的多个运行参数，从多个运行参数中选取满足能量平衡模型的每个注水泵的第一运行参数。
其中，多个注水泵的运行参数可以相同，也可以不同。在一种可能的实现方式中，运行参数可以是该注水泵的电机的运行效率。当电机的运行效率增加时，注水泵的注水压力增大，注水泵的排量增加，与该注水节点连接的注水管道的流量也增加。
需要说明的一点是，粒子群中包含多个粒子，每个粒子对应的多个注水泵的开启状态不同，也即每个粒子对应的每个注水泵的运行方案不同。在确定多个注水泵的开启状态之后，可以通过调整每个注水泵的运行参数，得到满足能耗优化模型的运行方案。
在一种可能的实现方式中，通过粒子群算法确定每个注水泵的多个运行参数，从多个运行参数中选取满足能量平衡模型的注水泵的第一运行参数，包括：计算机设备根据解环法进行仿真计算，确定满足能量平衡模型的每个注水泵的第一运行参数。
例如，设置粒子群中包含50个粒子；粒子群算法惯性权重w＝0.8；学习因子c1＝c2＝0.8；最大迭代次数为Imax＝500。对于每个粒子，计算机设备根据解环法进行仿真计算。其中，解环法是通过不断增加环校正流量Δq来调整基环对应的闭合能量差。在一种可能的实现方式中，解环法中环校正流量Δq的收敛精度为前后两次的流量之差不大于0.02m3。
在一种可能的实现方式中，粒子的编码方案为：
式中，k为自然数，且k≤50，
是第j台注水泵在第k个粒子中的位置。其中，对于每个粒子，可以通过环校正流量Δq来调整
也即通过调整每台注水泵的流量来调整该注水泵在该粒子中的位置。
在本申请实施例中，针对每一个粒子的信息，可以通过注水管道的流量分配模型，确定注水基环中包括的多个注水管道的初始流量。
在一种可能的实现方式中，根据解环法进行仿真计算，确定满足能量平衡模型的注水泵的第一运行参数，包括，根据多个注水管道的初始流量，确定能量方程中每个基环对应的闭合能量差，每个基环对应的闭合能量差均小于第一能量阈值，确定注水泵的第一运行参数满足能量平衡模型。
对于每个粒子，确定每个基环对应的能量方程，确定多个能量方程组成的方程组为能量平衡模型。
其中，多个能量方程组成的方程组为方程组为：
其中，qi表示第i个注水管道对应的流量；L为注水基环的数量；ΔHj表示注水基环j的闭合能量差；其中，f为第1个注水基环F1内注水管道的数目；j-g为第2个注水基环F2内注水管道的数目；p-m为第L个注水基环FL内注水管道的数目。
其中，第一能量阈值可以是向注水管道内注入0.01m3-0.05m3之间任一流量所需的能量。例如，第一能量阈值可以是向注水管道内注入0.02m3流量所需的能量。也即该粒子中对应的多个注水管道的初始流量，其闭合能量差均小于向注水管道内注入0.02m3流量所需的能量。
在另一种可能的实现方式中，计算机设备根据解环法进行仿真计算，确定满足能量平衡模型的注水泵的第一运行参数，包括，计算机设备根据多个注水管道的初始流量，确定能量方程中每个基环对应的闭合能量差，存在基环对应的闭合能量差不小于第一能量阈值，对该基环内的流量进行调整，直到调整后能量方程中每个基环对应的闭合能量差均小于第一能量阈值为止，确定注水泵的第一运行参数满足能量平衡模型。
在一种可能的实现方式中，继续参见图4，计算机设备通过环校正流量对基环内的流量进行调整，将基环内的每个注水管道的流量与环校正流量相加，对注水管道的流量进行更新。在一种可能的实现方式中，计算机设备可以采用牛顿法求解环校正流量Δqi；其中，Δqi表示第i个注水管道对应的环校正流量。
相应的，调整后的能量平衡方程组为方程组(3)：
方程组(3)：
其中，qi表示第i个注水管道对应的流量；L为注水基环的数量；Δqi表示第i个注水管道对应的环校正流量；其中，f为第1个注水基环F1内注水管道的数目；j-g为第2个注水基环F2内注水管道的数目；p-m为第L个注水基环FL内注水管道的数目。
在一种可能的实现方式中，继续参见图4，计算机设备判定调整后每个基环对应的能量方程中闭合能量差是否满足收敛条件；也即判定调整后每个基环对应的能量方程中闭合能量差是否都小于向注水管道内注入0.02m3流量所需的能量。如果不满足收敛条件，则继续对基环内的流量进行调整；如果满足收敛条件，确定注水泵的第一运行参数满足能量平衡模型。
在一种可能的实现方式中，调整后每个基环对应的能量方程中的闭合能量差接近于零，均小于第一能量阈值。在本申请实施例中，继续参见图4，满足能量平衡模型的每个注水泵的运行参数为该粒子的最优解运行参数，也即该粒子适应度函数值。
在一种可能的实现方式中，计算机设备根据能耗优化模型，确定第二油田注水***的配注要求；响应于第一总能耗满足配注要求，将第一运行参数作为注水泵的运行参数。此时，第一运行参数为最优解参数，也即该粒子适应度函数值。
在一种可能的实现方式中，第一总能耗的配注要求为注水井的注入压力大于第一压力阈值。其中，第一压力阈值可以是该注水井的最低压力值，也即注水井的注入压力大于该注水井的最低压力值。此时，第一总能耗满足能耗优化模型。
在另一种可能的实现方式中，配注要求可以是注水管道的流量大于预设流量。其中，预设流量为注水基环的总能量损失最小时注水管道的流量。此时，第一总能耗满足能耗优化模型。
在另一种可能的实现方式中，计算机设备响应于第一总能耗不满足配注要求，对第一运行参数进行调整，直到调整后的第二运行参数对应的第二油田注水***的第二总能耗满足配注要求为止，将第二运行参数作为注水泵的运行参数。此时，第二运行参数为最优解参数，也即该粒子适应度函数值。
在一种可能的实现方式中，继续参见图4，计算机设备判定第一总能耗是否满足配注要求，也即判定第一运行参数是否满足约束条件。当第一运行参数满足约束条件，确定第一运行参数为最优解参数；当第一运行参数不满足约束条件，更新粒子，对第一运行参数进行调整；继续判定第二运行参数是否满足约束条件；直到调整后的第二运行参数满足约束要求为止，将第二运行参数作为最优解参数。其中，第二运行参数为其他粒子对应的注水泵的运行参数，对第一运行参数进行调整，也即更换其他粒子对应的注水泵的运行参数。
例如，粒子群中包含50个粒子，50个粒子对应50种运行方案；每个运行方案中注水泵的运行参数不同。其中，满足配注要求的运行方案有10个，则满足能耗优化模型的每个注水泵的运行参数有10种。
在本申请实施例中，通过粒子群算法确定注水泵的多个运行参数，从多个运行参数中选取满足能量平衡模型的注水泵的第一运行参数；通过能量平衡模型对油田注水***进行模拟仿真，确定满足能耗优化模型的每个注水泵的运行参数。由于通过粒子群算法，确定满足能耗优化模型的每个注水泵的运行参数可以是多个。当其中一种方案的运行参数无法正常运行时，可以直接更换其他方案的运行参数；因此，提高了油田注水***能耗优化的效率。
图5为本公开实施例提供的一种油田注水***的能耗优化装置的框图。该述装置包括：
简化模块501，用于对待优化的第一油田注水***中包括的多个第一注水节点进行简化处理，得到多个第二注水节点；
第一确定模块502，用于根据与多个第二注水节点连接的多个注水管道，确定多个注水管道组成的多个注水基环；
第二确定模块503，用于确定由多个注水基环组成的第二油田注水***；
建立模块504，用于以多个第二注水节点中包括的每个注水泵的运行参数为变量，以第二油田注水***的总能耗最低为目标，建立第二油田注水***的能耗优化模型；
第三确定模块505，用于根据注水管道中的流量，构建第二油田注水***的能量平衡模型，通过能量平衡模型对第二油田注水***进行模拟仿真，确定满足能耗优化模型的每个注水泵的运行参数。
在一种可能的实现方式中，第一注水节点包括第一注水井、第一配水间和第一注水站；简化模块501，用于确定每个第一注水井与第一配水间的连接关系，响应于第一注水井仅与一个第一配水间相连接，利用等效递推法对第一注水井和第一配水间进行简化，得到多个简化后的第二配水间；确定每个第二配水间与第一注水站的连接关系；响应于第二配水间仅与一个第一注水站相连接，利用等效递推法对第二配水间和第一注水站进行简化，得到多个简化后的第二注水站；将多个第二注水站确定为多个第二注水节点；响应于第二配水间与多个第一注水站相连接，将多个第二配水间确定为多个第二注水节点。
在另一种可能的实现方式中，第一确定模块502，用于从多个注水管道中选择第一注水管道，利用深度优先搜索算法，从多个注水管道中确定与第一注水管道组成闭合路径的至少一个第三注水管道，确定第一注水管道和至少一个第三注水管道组成的第一注水基环；对第一注水基环中的每个注水管道进行标记；从未标记的注水管道中选择第二注水管道，利用深度优先搜索算法，确定与第二注水管道组成闭合路径的至少一个第四注水管道，确定第二注水管道和至少一个第四注水管道组成的第二注水基环，直到不存在未标记的注水管道为止。
在另一种可能的实现方式中，参见图6，该装置还包括：
选取模块506，用于从多个注水基环包括的多个注水管道中选取第五注水管道；
调整模块507，用于确定第五注水管道与除第五注水管道外的其它注水管道的位置关系；响应于第五注水管道与其它注水管道交错，对第五注水管道进行调整，直到调整后的第五注水管道与其它注水管道不交错为止。
在另一种可能的实现方式中，建立模块504，用于根据每个注水泵的启停状态和运行参数，确定第二油田注水***的总能耗最低的目标函数；根据每个注水泵的供注水量平衡、注水泵水量限制、注水站水量、注水井配注压力限制，确定目标函数对应的约束函数；确定满足目标函数和约束函数对应的能耗优化模型。
在另一种可能的实现方式中，第三确定模块505，用于通过注水管道的流量分配模型，确定多个注水基环中包括的多个注水管道的流量；根据多个注水基环中包括的多个注水管道的流量，建立注水基环对应的能量方程；通过能量方程，构建第二油田注水***的能量平衡模型。
在另一种可能的实现方式中，第三确定模块505，用于根据注水管道的流量以及多个注水管道的阻力系数，确定多个注水管道的能量损失函数；根据能量损失函数，以及注水基环的总能量损失，确定多个注水基环中包括的多个注水管道的流量。
在另一种可能的实现方式中，第三确定模块505，用于对于每个注水泵，通过能量平衡模型，确定注水泵的第一运行参数，根据第一运行参数，确定第二油田注水***的第一总能耗；根据能耗优化模型，确定第二油田注水***的配注要求；响应于第一总能耗满足配注要求，将第一运行参数作为注水泵的运行参数；响应于第一总能耗不满足配注要求，对第一运行参数进行调整，直到调整后的第二运行参数对应的油田注水***的第二总能耗满足配注要求为止，将第二运行参数作为注水泵的运行参数。
在另一种可能的实现方式中，第三确定模块505，用于通过粒子群算法确定注水泵的多个运行参数，从多个运行参数中选取满足能量平衡模型的注水泵的第一运行参数。
在本公开实施例中，由于对第一油田注水***中包括的多个第一注水节点进行简化，得到多个简化后的第二注水节点；有效降低了能量平衡模型的维度，缩短了求解油田注水***的能耗所需的计算时间；并且由于能量平衡模型的维度少，因此在求解油田注水***的能耗的过程中，累计误差小；因此，提高了油田注水***能耗优化的效率和准确性。
以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种油田注水***的能耗优化方法，其特征在于，所述方法包括：
对待优化的第一油田注水***中包括的多个第一注水节点进行简化处理，得到多个第二注水节点；
根据与多个所述第二注水节点连接的多个注水管道，确定多个所述注水管道组成的多个注水基环；
确定由多个所述注水基环组成的第二油田注水***；
以多个所述第二注水节点中包括的每个注水泵的运行参数为变量，以所述第二油田注水***的总能耗最低为目标，建立所述第二油田注水***的能耗优化模型；
根据所述注水管道中的流量，构建所述第二油田注水***的能量平衡模型，通过所述能量平衡模型对所述第二油田注水***进行模拟仿真，确定满足所述能耗优化模型的每个所述注水泵的运行参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一注水节点包括第一注水井、第一配水间和第一注水站；所述对待优化的第一油田注水***中包括的多个第一注水节点进行简化处理，得到多个第二注水节点，包括：
确定所述第一油田注水***中包括的每个所述第一注水井与所述第一配水间的连接关系，响应于所述第一注水井仅与一个所述第一配水间相连接，利用等效递推法对所述第一注水井和所述第一配水间进行简化，得到多个简化后的第二配水间；
确定每个所述第二配水间与所述第一注水站的连接关系；
响应于所述第二配水间仅与一个所述第一注水站相连接，利用所述等效递推法对所述第二配水间和所述第一注水站进行简化，得到多个简化后的第二注水站；将多个所述第二注水站确定为多个所述第二注水节点；
响应于所述第二配水间与多个所述第一注水站相连接，将多个所述第二配水间确定为多个所述第二注水节点。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据与多个所述第二注水节点连接的多个注水管道，确定多个所述注水管道组成的多个注水基环，包括：
从多个所述注水管道中选择第一注水管道，利用深度优先搜索算法，从多个所述注水管道中确定与所述第一注水管道组成闭合路径的至少一个第三注水管道，确定所述第一注水管道和所述至少一个第三注水管道组成的第一注水基环；
对所述第一注水基环中的每个注水管道进行标记；
从未标记的注水管道中选择第二注水管道，利用所述深度优先搜索算法，确定与所述第二注水管道组成闭合路径的至少一个第四注水管道，确定所述第二注水管道和所述至少一个第四注水管道组成的第二注水基环，直到不存在所述未标记的注水管道为止。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
从所述注水基环包括的多个所述注水管道中选取第五注水管道；
确定所述第五注水管道与除所述第五注水管道外的其它所述注水管道的位置关系；
响应于所述第五注水管道与其它所述注水管道交错，对所述第五注水管道进行调整，直到调整后的所述第五注水管道与其它所述注水管道不交错为止。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以多个所述第二注水节点中包括的每个注水泵的运行参数为变量，以所述第二油田注水***的总能耗最低为目标，建立所述第二油田注水***的能耗优化模型，包括：
根据每个所述注水泵的启停状态和运行参数，确定所述第二油田注水***的总能耗最低的目标函数；
根据每个所述注水泵的供注水量平衡、注水泵水量限制、注水站水量、注水井配注压力限制，确定所述目标函数对应的约束函数；
确定满足所述目标函数和所述约束函数对应的所述能耗优化模型。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述注水管道中的流量，构建所述第二油田注水***的能量平衡模型，包括：
通过注水管道的流量分配模型，确定多个所述注水基环中包括的多个所述注水管道的流量；
根据多个所述注水基环中包括的多个所述注水管道的流量，建立所述注水基环对应的能量方程；
通过所述能量方程，构建所述第二油田注水***的能量平衡模型。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过注水管道的流量分配模型，确定多个所述注水基环中包括的多个所述注水管道的流量，包括：
根据所述注水管道的流量以及多个所述注水管道的阻力系数，确定多个所述注水管道的能量损失函数；
根据所述能量损失函数，以及所述注水基环的总能量损失，确定多个所述注水基环中包括的多个所述注水管道的流量。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述能量平衡模型对所述第二油田注水***进行模拟仿真，确定满足所述能耗优化模型的每个所述注水泵的运行参数，包括：
对于每个所述注水泵，通过所述能量平衡模型，确定每个所述注水泵的第一运行参数，根据所述第一运行参数，确定所述第二油田注水***的第一总能耗；
根据所述能耗优化模型，确定所述第二油田注水***的配注要求；
响应于所述第一总能耗满足所述配注要求，将所述第一运行参数作为所述注水泵的运行参数；
响应于所述第一总能耗不满足所述配注要求，对所述第一运行参数进行调整，直到调整后的第二运行参数对应的所述油田注水***的第二总能耗满足所述配注要求为止，将所述第二运行参数作为所述注水泵的运行参数。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述通过所述能量平衡模型，确定所述注水泵的第一运行参数，包括：
通过粒子群算法确定每个所述注水泵的多个运行参数，从多个所述运行参数中选取满足所述能量平衡模型的所述注水泵的第一运行参数。
10.一种油田注水***的能耗优化装置，其特征在于，所述装置包括：
简化模块，用于对待优化的第一油田注水***中包括的多个第一注水节点进行简化处理，得到多个第二注水节点；
第一确定模块，用于根据与多个所述第二注水节点连接的多个注水管道，确定多个所述注水管道组成的多个注水基环；
第二确定模块，用于确定由多个所述注水基环组成的第二油田注水***；
建立模块，用于以多个所述第二注水节点中包括的每个注水泵的运行参数为变量，以所述第二油田注水***的总能耗最低为目标，建立所述第二油田注水***的能耗优化模型；
第三确定模块，用于根据所述注水管道中的流量，构建所述第二油田注水***的能量平衡模型，通过所述能量平衡模型对所述第二油田注水***进行模拟仿真，确定满足所述能耗优化模型的每个所述注水泵的运行参数。
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|---|---|---|---|
| CN202010442307.2A CN113700458B (zh) | 2020-05-22 | 2020-05-22 | 油田注水***能耗优化方法及装置 |
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| CN202010442307.2A CN113700458B (zh) | 2020-05-22 | 2020-05-22 | 油田注水***能耗优化方法及装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023155430A1 (zh) * | 2022-02-15 | 2023-08-24 | 华东理工大学 | 一种工业生产过程的全局能耗优化方法及装置 |
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2020
- 2020-05-22 CN CN202010442307.2A patent/CN113700458B/zh active Active
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| CN113700458B (zh) | 2023-08-22 |
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