油田注水系统管段摩阻系数反演方法研究

论文摘要

油田注水管网系统经长期使用后管道摩阻值发生了变化,现有资料和规范只能提供新建管道的摩阻值,不能准确反映管道的实际情况,这就使得管网系统的运行工况与最初设计工况之间存在着明显差异。因此,在对实际运行的管网系统进行水力计算或分析其运行工况时,如何根据有限的实测数据推定系统的实际管道摩阻系数,是一项值得研究的课题。本文在前人工作的基础上,采用四种方法对油田注水系统的管段摩阻系数进行校正。提出用调参树法对小规模管网的摩阻系数进行校正。将管网转化成具有树根、树干和树枝的树状网,调整0型、1型、11型树干管段的粗糙度系数达到校正目的,以一理想管网验证了该方法的可行性。利用节点方程组对管段摩阻系数进行校正。对管网作灵敏度分析,将灵敏度值较小的某些管段的海森—威廉系数赋以经验值,通过节点方程组校正其它管段的摩阻,求得的结果能够较好的模拟管网运行工况,且对中小型管网具有较快的收敛速度。利用改进的BP算法对小规模管网的摩阻系数进行校正。通过模拟不同海森—威廉系数下管网的运行情况,得到节点压力关于海森—威廉系数变化的学习样本,利用改进的BP网络建立海森—威廉系数和节点压力的非线性关系,预测管道的实际摩阻值。以一理想管网为模型验证了该方法的可行性。利用改进的粒子群算法对管段摩阻系数进行分组校正。收集管网多种运行工况下不相关的节点压力数据,将管段按地域进行分组,以管段的海森—威廉系数为决策变量,采用改进的粒子群算法对一实际管网进行分组校正,得到了较好的优化结果,且该结果能够较准确地反映管网的实际运行情况。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 1. 选题的背景和意义
• 2. 国内外研究现状
• 3. 本文主要研究内容
• 第一章 管网水力计算的基本理论
• 1.1 管网水力计算的基础方程
• 1.1.1 节点方程（连续性方程）
• 1.1.2 能量方程（回路方程）
• 1.1.3 压降方程
• 1.1.4 虚环方程
• 1.2 管网水力计算的求解方法
• 1.2.1 解环方程法
• 1.2.2 解节点方程法
• 1.2.3 解管段压降方程法
• 1.2.4 总结
• 1.3 常用摩阻系数计算公式
• 1.3.1 巴浦洛夫斯基公式
• 1.3.2 舍维列夫公式
• 1.3.3 海曾—威廉公式
• 1.3.4 柯尔勃洛克—魏特公式
• 1.4 本章小结
• 第二章 基于图论方法的油田注水系统管段摩阻系数校正
• 2.1 图论的基本概念与管网图形
• 2.1.1 图论的基本概念
• 2.1.2 管网图形
• 2.1.3 图与管网的比较
• 2.2 基于调参树法的油田注水系统管段摩阻系数校正
• 2.3 算例分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于灵敏度分析法的油田注水系统管段摩阻系数校正
• 3.1 灵敏度分析法的基本原理
• 3.2 基于灵敏度分析法的油田注水系统管段摩阻系数校正
• 3.2.1 管道摩阻系数的灵敏指标的建立
• 3.2.2 校正模型的建立及约束条件的确定
• 3.2.3 基于灵敏度分析法的油田注水系统管段摩阻系数的求解
• 3.3 算例分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于BP 算法的油田注水系统管段摩阻系数校正
• 4.1 BP 神经网络的基本理论
• 4.2 学习速率的提高及泛化能力的改进
• 4.2.1 BP 算法改进
• 4.2.2 网络结构的优化
• 4.3 基于BP 算法的油田注水系统管道摩阻系数校正
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于粒子群算法的油田注水系统管段摩阻系数校正
• 5.1 粒子群算法概述
• 5.1.1 粒子群算法的仿生背景
• 5.1.2 粒子群算法的实现
• 5.1.3 粒子群算法与进化计算的比较
• 5.2 粒子群算法的改进
• 5.2.1 收敛速度的改进
• 5.2.2 多样性的改进
• 5.2.3 其它改进方法
• 5.3 粒子群算法收敛性研究
• 5.4 基于粒子群算法的油田注水系统管道摩阻系数校正
• 5.4.1 管段摩阻系数校核的最优化模型
• 5.4.2 管段摩阻系数的分组方法
• 5.4.3 粒子群算法分组校正管段摩阻系数的实现步骤
• 5.5 算例分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要