注水是提高油田采收率的重要方式,也是最为成熟的一种开采技术。随着油田已进入高含水期,注水量越来越大,所含的结垢物质也越多,使得注水管道结垢问题日益严重。管道结垢会减小过流面积,导致运行能耗增加。目前,高含水油田注水系统耗电量已占油田总耗电量的40%以上,且随着注入量的增加而增大。另外,管道结垢还会影响管道寿命和运维成本。由于是埋地管道,注水管道结垢厚度难以测量,清垢计划一般凭经验制定,导致清垢成本高,效果差。如果能够根据生产运行数据反演管道结垢厚度,将有助于制定合理地管道清垢计划,降低清垢成本,同时有助于制定注水系统能量最优利用方案,降低注水能耗。本文针对多源枝状油田注水系统,开展了注水管网结垢厚度反演方法和能量最优利用研究,主要成果如下:根据多源枝状油田注水系统的工艺流程、管网结构特点,结合二叉树算法及流体力学相关理论建立了相应的水力仿真计算方法。在其基础上,建立了基于实际生产运行数据的单根管道结垢厚度反演模型和整体注水管网结垢厚度反演模型。针对反演模型的结构特点,将罚函数法与粒子群算法相结合,给出了混合粒子群算法的求解策略。依据能量平衡原理,建立了多源枝状油田注水系统能量分析模型,确立了相应的能耗评价指标,并以注水能耗最小为目标建立了实际工况为约束条件的油田注水系注水泵运行方案优化数学模型。对沈二联和沈四联注水系统进行了结垢厚度反演、能耗分析与评价。结垢厚度反演结果表明,干线管道结垢厚度普遍高于10mm,支线管道结垢厚度一般大于4mm,结垢现象严重。能耗分析结果表明,能损最大的两个环节是注水泵机组损失和井口节流损失。这两个环节能损占总能损失的60%以上。根据能耗分析结果,制定了系统能量利用最优改造方案,主要包括对注水管网针对性除垢、更换沈四联的3#注水泵机组电机并增加变频装置、更换沈3计的3#水平泵机组电机、增注井工艺流程改造、开泵方案优化等。改造后,年节电费106.42万元,节能效果良好。