油田污水管道水力計算由于輸送介質(zhì)復(fù)雜，采用傳統(tǒng)管道水力計算方法得出的結(jié)果與現(xiàn)場實際測量結(jié)果大不相同，無法滿足工程實際需求。在原有水力計算公式的基礎(chǔ)上，利用優(yōu)化數(shù)學模式，采用最小二乘多項式修改和經(jīng)驗公式系數(shù)修改兩種方法，分別修改油田不同類型的污水管道水力計算公式。修改結(jié)果表明，修改后的官方計算結(jié)果與現(xiàn)場實際生產(chǎn)情況平均誤差為4.7%，計算偏差小，可滿足工程計算要求，為油田污水系統(tǒng)的實際生產(chǎn)提供理論和數(shù)據(jù)支持。

近年來，隨著油田生產(chǎn)從水驅(qū)逐系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆向?qū)逐系統(tǒng)和三元驅(qū)逐系統(tǒng)，油田污水產(chǎn)量大幅增加，采出液聚集現(xiàn)象非常突出[1-3]。因此，油田污水系統(tǒng)在油田生產(chǎn)中的作用越來越明顯。油田污水系統(tǒng)主要收集和處理油田生產(chǎn)污水，為油田注水和污水排放做準備。但目前由于油田生產(chǎn)污水水質(zhì)成分復(fù)雜，而油田生產(chǎn)系統(tǒng)管網(wǎng)連通性越來越好，造成污水系統(tǒng)運行工況復(fù)雜。目前緊靠工人生產(chǎn)經(jīng)驗調(diào)控污水系統(tǒng)運行會導(dǎo)致生產(chǎn)方案不合理，能耗較高等情況。面對清水資源的寶貴和污水積壓和排放污染的多重挑戰(zhàn)，高效處理和充分利用油田污水資源提高整體開發(fā)效益，實現(xiàn)油田可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[4-8]。因此，提高油田污水系統(tǒng)運行水平成為油田實際生產(chǎn)運行的重要任務(wù)。

為了實現(xiàn)油田污水系統(tǒng)的節(jié)能生產(chǎn)運行，大慶油田某采油廠開展油田污水系統(tǒng)的水力模擬，幫助管理者預(yù)測、模擬生產(chǎn)系統(tǒng)，為油田生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)和依據(jù)[9-11]。目前，國內(nèi)外油田地面工程建設(shè)和運行的水力模擬研究主要集中在注水系統(tǒng)和集運系統(tǒng)等方面，不能滿足油田污水系統(tǒng)的水力模擬。本文針對油田污水系統(tǒng)水力仿真計算，對油田污水系統(tǒng)水力計算進行分析、建模及求解。

1 污水管網(wǎng)類型及水質(zhì)分析

1.1 污水管網(wǎng)類型

油田污水系統(tǒng)由管道單元和節(jié)點單元兩種類型組成。其正常工作時，脫水站分離的污水通過污水原水管網(wǎng)進入污水處理站，經(jīng)污水站處理后運往注水站。根據(jù)處理水質(zhì)類型，污水處理站可分為水驅(qū)污水處理站、含聚污水處理站和深污水處理站3種。根據(jù)下游節(jié)點類型，污水管網(wǎng)可分為污水原水管網(wǎng)、普通污水過濾后水管網(wǎng)和深度污水過濾后水管網(wǎng)，具體污水系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

1.2污水管網(wǎng)水質(zhì)分析

油田污水管網(wǎng)與注水管網(wǎng)主要區(qū)別在于輸送水質(zhì)不同。根據(jù)處理方式不同，污水可分為含聚污水過濾后的水，深含油污水過濾后的水，一般含有污水原水和一般含油污水過濾后的水，根據(jù)現(xiàn)場的采樣測試結(jié)果，水質(zhì)不同溫度下的粘度見表1。

2污水管道水力計算數(shù)學模型

油田污水系統(tǒng)管網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水質(zhì)差異大，管網(wǎng)內(nèi)連通性好，建立水力計算數(shù)學模型。根據(jù)《油田地面工程設(shè)計》的規(guī)定，污水管道水力計算可以采用魏斯巴赫達西式計算，與污水系統(tǒng)管道單元相結(jié)合(圖2)。3.4計算實例

分別對不同類型管道的水力計算結(jié)果和現(xiàn)場實際測試結(jié)果進行最小二乘擬合修改，通過對不同修改次數(shù)的修改結(jié)果進行比較，以確保修正結(jié)果符合工程要求計算最小誤差為前提，選擇最小次數(shù)的多種類型。以深度含油污水過濾后的水管為例，通過對其進行不同次數(shù)的多種類型的組合，得出最小的兩乘多種類型的組合曲線(圖3)和不同次數(shù)的多種類型的修正結(jié)果(表4)。

根據(jù)擬合圖像和擬合結(jié)果，多種類型的次數(shù)超過3次時，多種類型的修正結(jié)果大不相同，符合工程計算誤差的要求，因此選擇3次以上的類型作為最小的2乘修正式。同樣，對其他4種管道進行各種修正分析，得出相應(yīng)的計算公式(表5)。

根據(jù)比較結(jié)果，對于兩種修正方法，包括聚污水過濾后的水管系數(shù)修正法修正后的計算誤差較小，其他4種管道的3次以上的修正后的計算誤差較小。修正后的污水管道水力計算結(jié)果與原計算結(jié)果相比，計算誤差小，適用于現(xiàn)場實際應(yīng)用(表8)。

4結(jié)論

(1)根據(jù)5種不同類型管道水力計算的最小二乘法的計劃結(jié)果，3次多種計劃結(jié)果與更高的多種計劃結(jié)果大不相同，計算步驟更小，符合工程計算的需要。

(2)根據(jù)計算結(jié)果和現(xiàn)場實際測量結(jié)果的比較，可以看出計算結(jié)果遠低于現(xiàn)場實際測試結(jié)果�？赡艿脑�因是管道內(nèi)壁腐蝕嚴重的油田生產(chǎn)污水中雜質(zhì)多，影響計算結(jié)果。

(3)與兩種修正方式相比，最小二乘法修正結(jié)果總體優(yōu)于系數(shù)修正法。根據(jù)不同類型的管道，系數(shù)修正法的修正結(jié)果在確定系數(shù)相似的同時，與方差更小。因此，當兩種修正方法修正后的計算結(jié)果接近時，應(yīng)選擇系數(shù)修正方法。