油田供水系统运行仿真及优化技术研究
工程硕士学位论文
油田供水系统运行仿真及优化技术研究
周跃斌
哈尔滨工业大学
2008年3月
国内图书分类号：TE45
国际图书分类号：628.15
工程硕士学位论文
油田供水系统运行仿真及优化技术研究
硕士研究生：周跃斌
导师：张广玉教授
申请学位：工程硕士
学科、专业：机械工程
所在单位：大庆油田有限责任公司
答辩日期：2008年3月
授予学位单位：哈尔滨工业大学
Classified Index：TE45
U.D.C.： 628.15
Dissertation for the Master Degree in Engineering OIL FIELD WATER SUPPLY SYSTEM MOVEMENT SIMULATION AND
OPTIMIZATION ENGINEERING
RESEARCH
Candidate：Zhou Yuebin
Supervisor：Prof. Zhang Guangyu Academic Degree Applied for：Master of Engineering Specialty：Mecharonics Engineering
Date of Defence：March, 2008
Degree-Conferring-Institution：Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
摘要
目前，大庆油田已进入中高含水期开发，因原油含水率的上升，含油污水产出量不断增加，加之部分采油厂聚合物驱油开发的工业化推广，低矿化度清水的大量注入，含聚污水的产出量也不断增加。因含聚污水必须回注到水驱系统，致使个别采油厂含油污水与含聚污水产出量之和已大于注水量。由于各种水质污水在管网中同时运行，彼此间相互影响，并且各区块的含油污水、含聚污水产出量和区块的回注量要求不平衡，使调水情况日趋复杂，管理难度加大，常因停电、停泵、检修等各种原因造成调水受阻。
本文把仿真优化理论应用于油田供水系统中，从全系统的角度研究供水管网，通过建立供水管网系统的数学模型，并进行了优化，提出了仿真计算方法及优化计算方法，并进行了仿真程序及优化程序的设计。在此基础上对供水系统进行了仿真及优化，把仿真结果与现场实测数据进行了对比并进行了误差分析，利用优化结果对供水系统中各种水质进行科学调配，平衡管网各节点的压力，平衡各污水处理站的处理量，使供水系统在合理状态下运行，提高管理水平，保证含油污水、含聚污水最大限度地回注。
通过该课题的研究，根据油田在不同时期的注水方案要求和污水处理站的结构布置，对供水系统中各种水质进行科学的调配，在确保含油污水顺利回注的前提下，使含油污水处理和回注的能耗最小、外排最少，既保证了油田生产顺利进行，又满足了环保要求。该课题在取得一定成果的基础上，也取得了一定的认识，虽然研究对象为萨南油田供水系统，但也兼顾了大庆油田其它各采油厂的情况，通过该课题的研究，不仅可使萨南油田的供水系统得到合理调配，而且也为在大庆油田其它采油厂供水系统的推广应用探索出了一条新的模式。
关键词供水系统；运行模型；仿真；优化
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Abstract
At present, the Daqing Oil Field entered the high watery time development, because of the crude oil moisture content rise, increases unceasingly including the greasy dirt aquatic product output, adds the part extraction factory polymer to drive the oil development the industrialization promotion, the low hardness index clear water pours into massively, including gathers the sewage to deliver the quantity also unceasingly to increase.Because including gathers the sewage to have the reinjection to the water drive system, the cause individual extraction factory oiliness sewage with including to gather the sewage to deliver sum of the quantity to be bigger than the water injection rate.Because each water quality sewage also moves in the pipe network, each other affects mutually, and various sub-areas oiliness sewage, including gathers the sewage to deliver the quantity and the sub-area reinjection quantity request is not balanced, causes to adjust the water situation to be day by day complex, manages the difficulty enlarge, because often power cut, stops the pump, the overhaul and so on each kind of reason creates adjusts the water to be blocked.
Applies the simulation optimization theory in the oil field water supply system, from the entire system angle research water supply pipe network, may balance the pipe network various nodes the pressure, balances various water disposal plants the process load, causes the water supply system to move under the rationalization, raises the management level, guaranteed the oiliness sewage, including gathers the sewage maximum limit reinjection.
Through this topic research, according to the oil field in the different time water-injection program request and the water disposal plant structural arrangement, carries on the science to water supply system each water quality mixing, causes the oiliness sewage treatment and the reinjection energy consumption is smallest, outside the row least, guaranteed the oil field production carries on smoothly, also satisfies the environmental protection request.
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Keywords Water supply system, Movement model, Simulation, Optimization
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目录
摘要.......................................................................................................................I Abstract................................................................................................................II
第1章绪论 (1)
1.1 课题研究背景及目的意义 (1)
1.2 国内外研究现状 (2)
1.3 大庆油田在供水系统优化运行方面的研究现状 (4)
1.4 主要研究内容 (5)
第2章供水系统的现状分析及运行模型的建立 (7)
2.1 供水系统的现状分析 (7)
2.2 仿真及优化方法 (9)
2.2.1 图形建模 (9)
2.2.2 供水管网的仿真模型 (10)
2.2.3供水管网的优化模型 (14)
2.3 本章小结 (20)
第3章仿真及优化的计算方法和程序设计 (21)
3.1 仿真及优化计算方法 (21)
3.1.1仿真计算方法 (21)
3.1.2优化计算方法 (30)
3.2 仿真及优化程序设计 (32)
3.2.1 仿真程序设计 (32)
3.2.2 优化程序设计 (35)
3.3 本章小结 (38)
第4章现场试验及推广应用 (39)
4.1 现场试验 (39)
4.1.1 数据对比 (39)
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4.1.2 误差分析 (44)
4.1.3 推广应用实例 (44)
4.2 效益分析 (50)
4.3 本章小结 (51)
结论 (52)
参考文献 (53)
攻读学位期间发表的学术论文 (57)
攻读学位期间取得的科研成果 (58)
哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 (59)
哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书 (59)
哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理 (59)
致谢 (60)
个人简历 (61)
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第1章绪论
1.1 课题研究背景及目的意义
随着社会经济的发展，对环境保护的要求愈来愈高，现有环境保护法规已不允许含油污水外排，污染环境，因此含油污水的妥善处理对于环保来说非常重要。
目前，大庆油田已进入中高含水期开发，因原油含水率的上升，含油污水产出量不断增加，加之聚合物驱油开发的工业化推广，低矿化度清水的大量注入，含聚污水的产出量也不断增加。因含聚污水必须回注到水驱系统，致使个别采油厂含油污水与含聚污水产出量之和已大于注水量。油田供水系统是一大型的流体网络系统[1,2]，由于各种水质污水在管网中同时运行，彼此间相互影响，并且各区块的含油污水、含聚污水产出量和区块的回注量要求不平衡，部分污水处理站负荷超过或远小于设计规模，造成负荷不平衡，当某一污水站停产时，需要将含油污水调至其它污水站进行处理，使调水情况日趋复杂，管理难度加大，常因停电、停泵、检修以及供水管网部分管段压力损失较大等各种原因造成调水受阻，不能实现供水调度。
油田供水系统的每个子系统都是整体性很强的非线性网络系统[3-5]，子系统中各个部分通过管网密切相关，改变一个站的运行状况，就会引起系统中其它站的负荷分配发生变化。现阶段只靠工作人员的经验对各站进行调节,很容易造成顾此失彼,不能实现供水系统的科学调度[6,7]。如何科学地对含油污水进行总体调配，保证含油污水不外排，将成为越来越重要的问题。为此，应综合考虑油田配注水量的发展要求，统筹规划各种类型水源，科学组织含油污水的输送、处理和回注[8-10]，确保含油污水不外排，保护环境。
通过开展油田供水系统优化调配技术的研究，能够根据不同时期供需水量情况、注水方案要求以及污水处理站的结构布置，对供水系统各种水质进行科学的调配[11,12]，使含油污水处理和回注的结构趋于合理[13]，能力趋于平衡，在满足环保要求的同时，使含油污水处理和回注的能耗最小、外排最少，保证油田生产的顺利进行，对于解决污水外排现象和降低供水成本有着重大的意义。
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1.2 国内外研究现状
水资源优化配置[14-16]是指在一个特定流域或区域内，工程与非工程措施并举，对有限的不同形式的水资源进行科学合理的分配，其最终目的是实现水资源的可持续利用，保证社会经济、资源、生态环境的协调发展。水资源优化配置的实质就是提高水资源的配置效率[17,18]，一方面提高水的分配效率，合理解决各部门和各行业之间的竞争用水问题；另一方面是提高水资源的利用效率，促使各部门或各行业内部节约高效用水。因此，水资源的优化配置是一个涉及全局性的问题。
水资源优化配置研究的发展，是与水资源的可持续利用和人类社会协调发展密不可分的。近一百年来，随着科学技术水平的提高和经济社会的发展，水资源管理逐步走向合理化、多样化和集约化。以水资源系统分析为手段、水资源合理配置为目的的各类研究工作[19-21]，起源于20世纪40年代Masse 提出的水库优化调度问题。50年代后，随着系统分析理论和优化技术[22,23]的引入以及60年代计算机技术的发展，水资源系统模拟技术得以快速研究和应用。随着系统分析理论和优化技术的不断引入，以及计算技术的不断发展，水资源系统模拟模型和优化模型也得到了不断的提高，并出现了多目标的水资源规划与配置模型。但是这些水资源配置理论和方法，大多侧重于供水和需水的两端点，对于中间环节一般只是从技术的角度研究；在效益评价方面，一般以经济效益成本比作为评价指标，单纯的从技术经济的角度寻求最优设计[24,25]。
在20世纪90年代初，美国资深水资源专家Whipple提出，水资源开发、配置和管理进入了一个以“沟通与协调[26,27]”为特征的新时期。在“Public Involvement and Dispute Resolution”中，Creighton 和Priscof也指出，经济、社会、环境、生态、科技的发展变化，相应带来许多不确定性因素，造成需水预测和成本及效益评价存在较大的误差，这就从根本上动摇了传统寻优途径的基础，不能再依据传统的寻优途径拟定开发、配置和管理方案。因此，水资源的配置与管理要力求观念更新，跳出原有的系统工程的模式，集思广益，从多方面多角度来考虑水资源的优化配置。
我国关于水资源优化配置方面的研究起步相对较晚，但是发展迅速。20世纪60年代，我国学者开始了水库优化调度的水资源优化配置研究[28,29]。在80年代后期，开始了水资源的合理配置与水资源承载力的研究[30,31]，并
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取得了初步的研究成果。90年代以来，为了使得水资源配置和调度管理的理论和方法从过去解决结构化问题的硬系统工程方法逐步向解决半结构化或不良结构问题的所谓软系统工程方法[32,33]转变，我国许多资深水利专家在水资源的开发、配置和调度管理理论与方法方面进行了许多有益的探讨。其中，刘国纬教授首次把水资源系统的运行调度由以往视为结构化问题推进到视为半结构化问题的新阶段[34-36]。
随着水资源优化配置理论的不断发展，以及“沟通与协调”理念的引入，应该利用新的管理理念来进行水资源的配置和调度管理，使得整个水资源系统达到Pareto最优。
跨流域调水(Interbasin WaterTransfers，以下简称IWT)系统是结构复杂、形式多样的多水源、多地区、多目标、多用途的高维复杂系统。如何利用现代决策理论的最新成果，结合这类工程规划管理决策研究中的实际情况，提出先进、实用的规划调度理论与方法，是提高复杂环境下工程规划管理决策成果质量(包含决策成果的精度和有效性，强调决策成果的实用性即决策方法的可操作性和决策结果的可接受性)的客观要求。半个多世纪来，国内外专家学者提出了许多跨流域调水工程规划调度决策模型与方法，归纳起来可分为两大类：一是通过各种方法对复杂跨流域调水系统进行简化后，采用单一的数学规划模型或模拟模型进行跨流域调水工程的规划调度决策研究[37,38]；二是直接采用大系统优化决策模型和方法，通过先建立各种类型的大系统递阶结构模型，然后再运用多种数学规划或模拟技术(含自优化模拟技术)相结合的求解方法[39,40]，进行该类工程的规划管理决策研究。其后，Becker & Yeh(1974年)又针对CVP中单一水库的实时运行问题，提出了LPDP组合算法[41]；进一步采用LP与随机DP相结合的方法，研究了1WT优化控制过程中水库最终蓄水状态对未来损失期望值的影响问题等。近些年来，随着模糊数学、决策支持系统与专家系统、神经网络等新型理论、方法的不断发展和完善，人们开始探索这些新的理论、方法在跨流域调水工程规划管理决策研究中应用的可能性。自20世纪70年代以来，大系统多目标混合模型与决策方法在跨流域调水规划管理决策研究中得到了广泛应用，如Jamieson等人(1986年)从一般IWT的规划、设计和管理决策过程出发，建立了跨流域调水规划的混合决策模型结构，并建议采用混合整数规划模型优选系统结构、模拟模型设计所含工程设施的尺寸大小、动态规划方法进行系统实时决策研究[42,43]等。近些年来，决策支持系统等智能化理论[44,45]开始在跨流域调水工程规划管理决策分析研究中得到了推广和应用。近十年来，有关水价、水资源
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承载力、水市场化等方面的研究在我国如雨后春笋般地开展了起来，非点源污染的机理、模型与防治措施[46,47]的研究也得到了一定的发展。
1.3 大庆油田在供水系统优化运行方面的研究现状
油田供水系统与城市供水系统以及水资源的优化配置有着明显的区别。大庆油田在20世纪60年代开发早期，由于地层压力较高，采用自喷开发的方式，采出液中含水率很低，自然对污水处理的要求也比较低，更谈不上含油污水外排的问题。随着油田开发的不断深入，地下原油储量不断减少，地层压力也在不断下降，自喷开发的难度逐年加大，为进一步提高采收率，从20世纪70年代后期，大庆油田就采用了注水开发的方式确保原油上产。由于采用注水开发，采出液中含水率也在上升，采出液必须经过油水分离后，达到含水标准后的原油才能通过车辆或管道输送到下游用户，而分离出来的含油污水必须经除油及悬浮物去除等简单处理后再回注地下来确保地层压力。由于水从注入地下到采出地面存在一定的损失，因此，回注地下的含油污水不能满足配注量的要求。为此，需要采用地面污水、生活污水以及化工污水作为补充水源，从此开始了供注平衡的研究。
但是，随着油田开发的不断深入，原油储量不断降低和地层压力的不断降低，注水开发也难以满足原油稳产的需要。从20世纪90年代后期，采用了聚合物驱油等三次采油[48]技术进行油田开发，进入了水驱、聚驱并存的开发模式。由于聚合物分子量很高，必须采用清水配制、清水稀释后才能保证聚合物溶液的粘度，确保油田开发效果。随着三次采油技术的不断深入，低矿化度清水的大量注入，而水驱开发规模也在不断扩大，造成了油田采出含油含聚污水不断增加，含油含聚污水量大于配注量，致使含油污水难以回注，含油污水外排与环境保护要求之间的矛盾日渐突出，油田含油污水供注平衡的研究就显得尤为重要。
由于油田开发是以区块为单位的，而不同区块之间相同驱油方式对水质的要求是一致的。为方便生产管理，在各区块地面建设时是按照各种水质的管网互相连通而设计的。由于各种水质污水在管网中同时运行，彼此间相互影响，并且各区块的含油污水、含聚污水产出量和区块的回注量要求不平衡，加之部分污水处理站负荷超过或远小于设计规模，造成负荷不平衡。如何根据油田产出水量、配注水量要求和污水处理站的能力负荷等情况，对供水系统各种水质进行合理的调配，在确保含油污水全部回注的情况下，使含油污
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水处理和回注的能耗最小、外排最少，既保证油田生产顺利进行，又满足环保要求是减轻工人劳动强度和降低供水成本的必然要求。
由于污水注入地下人们很难掌握其运行状态，初期主要是依靠经验以及手动调节阀门、起停水泵等手段来实现。但是随着供水系统的不断扩大以及地下供水管网的日趋复杂，依靠经验及手工操作不仅极大地增加了工人的劳动强度，甚至根本无法实现，必须运用科学的手段来解决油田供水系统的优化运行问题。
《大庆油田“十一五”及中长期可持续发展规划》为创建百年油田和确保国家石油战略安全指明了方向。根据该规划，大庆油田要保证油气当量4200万吨稳产到2020年，同时对大庆油田2060年的远景目标也进行了展望，大庆油田的油气当量保持在2000万至2500万吨。近年来，为确保原油稳产，大庆油田每年新钻井都在10000口以上，而且，随着开发难度的不断加大，三元复合驱、化学驱、蒸汽驱、泡沫驱以及其它先进的驱油技术也将大规模推广应用，届时，各种介质的地下管网将会更加复杂，油田供水系统的科学合理运行将更为重要。
另外，随着经济的快速发展以及国家对节能减排和环境保护的日益重视，大力实施节能降耗和保护环境，保证油田含油污水不外排是国有大型企业义不容辞的责任。因此，如何保证供水管网的合理运行，降低能耗、减少外排也显得尤为重要。
近年来，大庆油田在供水系统的合理运行方面也进行了一些有益的探索，但是只局限于局部区块以及单一水质、单一管网系统合理流量及输送压力的研究，还无法满足规模庞大的油田供水系统优化运行、减少外排以及降低供水成本的需求。
1.4 主要研究内容
（1）对萨南油田供水系统的现状进行调研及分析。
（2）建立供水系统的仿真模型，提出仿真计算方法。
（3）进行仿真程序设计及调试，并对图形建模等进行修改。
（4）优化软件研制。建立萨南油田供水水源─供水管网─注水站整个大系统的优化数学模型，包括建立含油污水零外排或能耗最低的优化目标函数，以供水能力、泵的工作特性、污水处理工艺要求、注水站的注水量等为约束条件，研究供水管网这种非线性流体网络解算的高效优化计算方法，编制大
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型优化软件，对供水系统进行优化计算，给出合理的运行方案。
（5）合理的改造污水处理站的设备与工艺流程，通过调控外输泵、汇管阀门实现供水系统的优化运行。
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第2章供水系统的现状分析及运行模型的建立
2.1 供水系统的现状分析
萨南油田供水系统现有9座脱水站，2座放水站，16座污水处理站，9座深度污水处理站，23座注水站。供水系统工艺流程如图2-1所示。
为了进行供水系统仿真优化研究,把供水系统分成三个子系统: 原水系统、净化水系统、深度水系统，三个子系统之间靠水量相互协调。原水系统流程如图2-2所示。
图2-1 供水系统工艺流程图
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在三个子系统中，净化水系统又包括五套管网：一般含油污水管网、含聚污水管网、化工污水管网、生活污水管网和地面污水管网，各套管网之间紧密关联，运行时相互影响，供水情况十分复杂。
图2-2 原水系统流程
图2-3 净化水系统流程
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图2-4 深度水系统流程
2.2 仿真及优化方法
由于供水系统的特殊性，建立正确的数学模型是解决问题的前提条件。本课题采用流体力学、系统模拟理论及现代计算技术[49,50]，结合现场的生产数据来建立脱水站外输水、污水处理站进站和外输水、各注水站用水的供需模型，以及不同型号的外输泵和供水管网的模型。
供水管网系统的仿真就是在正确建立数学模型的基础上，在供水管网系统的结构和参数、系统中各节点的输入流量均已知的情况下，通过计算确定供水管网系统中各节点的压力、各管道的流量等参数的值，并将仿真结果与生产实际运行数据进行对比分析。
供水管网系统的优化就是在仿真的基础上，通过在计算机上进行供水系统运行的优化计算，科学确定供水调配方案，然后调控供水系统中相应部分的管线阀门和供水泵，实现各含油污水处理站负荷均衡，调水管网畅通，减少含油污水外排的目标。
在净化水系统优化中，以含油污水外排最小为目标，以含油污水总量、注水总量、污水处理站处理能力、注水站进罐最小压力及管网系统总体方程等为约束条件，建立优化模型；在原水系统优化中，以含油污水外排最小为目标，以污水处理站进站压力、流量及管网总体方程等为约束条件，建立优化模型，用拓扑级优化和几何级优化的分级优化法进行优化计算[51,52]，把优化后的系统参数在建立的系统仿真计算软件中运行，确定外输泵的压力、流量等参数，给出合理的运行方案和改造方案。
2.2.1 图形建模
萨南油田供水系统主要由脱水站、污水处理站、深度污水处理站、注水站及原水管网、净化水管网、深度水管网组成，在此基础上建立的图形显示模块包括节点、管元、数据三部分内容。
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2.2.1.1节点类型 节点包括脱水站节点、污水站节点、深污站节点、注水站水罐节点、阀门节点和管汇交点等五种类型。
2.2.1.2管元类型 管元包括原水管线、含油污水管线、含聚污水管线、化工污水管线、生活污水管线、地面污水管线、深度水管线等七种类型。
2.2.1.3数据 结构数据
节点：地理信息坐标和阀门的公称直径、开度。
管元：直径、壁厚、涂层厚度、长度、粗糙度系数、内防腐形式、材质。 生产数据
管线的使用情况（使用或停用）。
2.2.2 供水管网的仿真模型
2.2.2.1管元的数学模型 采用有限元方法将供水管网分割成一系列管元，管元之间以节点相联。无论是单管或与管网相联的管元都由质量守恒和能量守恒定律导出的代数方程来定量描述，图2－5所示为任意管元i ，与此单元相联系的节点为k 与j 。
管元i 的能量方程为：
j k i H H H ?=Δ （2-1） 式中 i H Δ——管元i 的压力损失，MPa ；
k H ——节点k 的压力，MPa ；
j H ——节点j 的压力，MPa 。
规定水由k 流向j ，则j k H H > 。H Δ压力损失的计算公式较多，常用的公式如下：
2K
L Q H α=Δ （2-2） 式中 K ——流量系数；
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- 11 - L ——管元长度，m ；
Q ——管元流量，m 3 / s ；
α——系数。
上式中系数α的确定如下：
管元i 的连续方程为：
i i i v A Q = （2-3）
式中 i A ——管元i 的面积，m 2 ；
i v ——管元i 的流速，m / s 。
由式（2-3）可得管元i 的流速：
i i
i
A Q v = （2-4） 当管元i 的平均流速i v >1.2 m / s 时，α=2；
当管元i 的平均流速i v ≤1.2 m / s 时，α=1.8。
式（2-2）中流量系数K 的计算公式为：
n d K 103/8π=
（2-5）
式中 d ——管线内径，m ；
n ——管元粗糙系数。
所以，管元i 的能量方程为： 2)()(i i
i i
K L Q H α=Δ （2-6） 将式（2-6）变形为：
αi
i
i i L H K Q Δ?=2)( （2-7） 令αα12
)
()(?Δ?=i i i i H L K K ，则式（2-6）可写成： i i i H K Q Δ= （2-8）
2.2.2.2阀门单元的数学模型 阀门单元的能量损失是其局部阻力损失，其计算公式为：
g
v H f 2)(2
ξ=Δ （2-9）
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式中 ξ——附属单元的局部阻力系数；
g ——重力加速度。
为了便于计算，把局部阻力损失换算为相当某当L 管长的沿程阻力损
失，写成：
2)()(K L Q H 当
α=Δ （2-10）
式中 当L ——当量长度，m 。
把式（2-9）与式（2-10）进行比较，可以看出：
4
22
)(8d g K L πξ=当 （2-11） 在供水系统中，供水量主要是通过阀门来调节，所以阀门的阻力损失占有很重要的地位。下面着重介绍阀门局部阻力损失系数的计算：
阀门的局部阻力损失系数随阀门的开度变化而变化，从式（2-11）可以看出，阀门开度不同，ξ值就会发生变化，当L 亦随之变化。由于阀门的开度
是连续变化的，而在现有的资料中，找不到阀门的局部阻力损失系数与阀门开度连续变化之间的关系，只有一些离散[34]的数据。下面以油田常用的闸阀为例，通过曲线拟合，找出阀门的局部阻力损失系数与阀门开度之间的曲线关系。
表2-1 闸阀的局部阻力系数ξ e / d d （in ）
1/8 1/4 3/8 1/2 3/4 1 1/2
374 53.6 18.26 7.74 2.204 0.808 3/4 308 34.9 9.91 4.23 0.920 0.280 1 211 40.3 10.15 3.54 0.882 0.233 2 146 22.5 7.15 3.22 0.739 0.175 4 67.2 13.0 4.62 1.93 0.412 0.164 6 87.3 17.1 6.12 2.64 0.522 0.145 8 66.0 13.5 4.92 2.19 0.464 0.103 10 96.2 17.4 5.61 2.29 0.414 0.047 表中：d — 阀门公称直径，e — 阀门开度。
城市供水系统布局的优化选择-2019年文档
城市供水系统布局的优化选择 1 区域供水系统的确定 传统的供水系统一般是由取水、净水、输水和配水四个子系统组成的[1]。区域供水系统是一种统筹考虑几个相邻地区的供水需求，统一开发、分配水资源，按照天然水源水系、地理环境特征、产业集群分布、功能区性质以及一定的行政区划确定供水区域的新型网络供水系统[2]。其包含若干个供水分区，各供水分区包含取水、净水、输水和配水子系统，供水分区之间通过输水子系统相联系。 区域供水系统打破行政区划，把一个区域内的若干个供水厂及其配套管网联合为一体，管网连成一片，可实现合理配置水资源，比原先分散的、独自的、小规模的供水系统，提高了系统的专业性、合理性、可靠性与经济性。 2 区域供水系统供水方式与供水规模的确定 2.1 区域供水方式 区域供水系统中一般有两座或两座以上的水厂为区域联合 供水，供水系统中可以是由多个水厂向同一片区域供水，也可由一个水厂向不同区域供水。而其供水方式主要分为以下两种：（1）就近供水方式；（2）延伸供水。 2.2 区域供水系统优化的理论基础 区域供水系统的优化时基于广度优先搜索策略的Dijkstra
算法，对跨区管线的定线优化建立费用模型，以费用最低和水质可靠为目标函，建立区域供水系统规划数学模型。 2.3 就近供水方式的水厂规模 根据上式可计算出供水系统单位年费用，图1和图2分别为常规处理工艺、常规处理工艺与深度处理工艺的规模经济效应图。 对比上面两图可以得到，水厂建设具有规模经济效应，无论采用何种工艺，当水厂建设规模在20万m3/d时呈现较好的规模经济；规模在40万m3/d以上，单位费用进一步降低；当规模小于10万m3/d，单位年费明显增加，规模在5万m3/d以下，单位年费增加速度更快。 因此，当用水区位于水厂服务半径内，且用水量在20万m3/d 以下，宜集中建一个水厂供水；当用水量大于20万m3/d时，可根据用水区域用水量分布特点、水厂规模经营、供水安全等多方面因素，合理确定水厂建设规模和数量。 2.4 延伸供水方式 在实际建设中，存在部分新建区需要水源供给，但当该区并未建立供水厂时，则需要从其他地方调水至本区域以保证正常的建设进度。 通过规模经济效应研究可知，水厂规模过小并不经济，因此，在区域建设初期需水量不大时，采用延伸供水方式较为经济。但是，当地区需水量不断增加时，就需要对在当地建设水厂的费用
法学虚拟仿真教学软件(系统)推荐
法学虚拟仿真教学软件（系统）推荐 虚拟仿真实验教学是指依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等信息技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，让学生在虚拟环境中开展实验，达到教学大纲所要求的教学效果的一种实验教学模式。对于传统的文科性法学专业而言，技术信息的快速发展也带来了一定的发展机遇和挑战。如何通过更为丰富的手段强化法学专业学生的实战能力，提高实务经验是摆在每个法学专业院校面前的十分严峻的任务。通过虚拟仿真技术手段，不仅可以有效改变传统教学所带来的机械、抽象和程式化的教学效果，同时借助于软件技术手段形成的具有自主知识产权的虚拟实验项目，将为本院校的综合教学和科研实力带来更高的发展平台。 教育部要求各高校应将建设和使用虚拟仿真实验教学项目作为推进完善现有实践教学体系、提高实验教学质量的重要举措。加大对实验教学队伍的培养培训，着力提升信息技术与实验教学深度融合的意识、使用信息技术改造传统实验教学项目的能力和水平。根据实验教学计划和实际情况，在坚持“能实不虚”的基础上加大虚拟仿真实验教学项目建设力度，探索线上线下教学相结合的新型实验教学模式。加强对虚拟仿真实验教学项目应用管理，建立健全适应网络化学习的实验教学成绩考核评价指标体系，促进实验教学质量稳步提高。 教育部的总体规划，引导了法学专业虚拟仿真实验项目建设的方向，也为各高校开展法学虚拟仿真实验项目建设带来了发展契机。但是毋庸置疑，如何建设适合本学校本专业特色的虚拟仿真实验项目，教育部并没有提供可行的蓝本和具体路径。例如选择什么形式的虚拟仿真实验项目课题？如何吸收和发挥本校的专业优势和特色？选择哪一个切入点进行虚拟仿真实验项目设计？相关的硬件需要哪些指标性要求？如何选择适用配套的软件？如何将动画或3D技术嵌入到具体的虚拟仿真实验项目？为了实现本公司面向各大高校提供法学专业教学服务的宗旨，本公司结合多年来与各大高校的合作经验，认真研究了法学专业建设虚拟仿真实验项目的可行性模式以及相关的硬件和软件建设方法，为本公司服务用户提供具有一定参考意义的法学虚拟仿真实验项目设计方案。 杭州法源软件开发有限公司是业界良好的高校教学软件和解决方案供应商，专注法学专业；是目前法学领域内专业成熟的法学实践教学软件研发团队；凭借
地理信息系统在吐哈油田的建设与应用
地理信息系统在吐哈油田的建设与应用 发表时间：2016-07-27T16:07:29.500Z 来源：《基层建设》2016年9期作者：王爱军 [导读] 地理信息系统是“数字化油田”的基础信息应用平台。 新疆哈密石油基地信息技术公司 839009 摘要：地理信息系统是“数字化油田”的基础信息应用平台，本文结合吐哈油田地理信息系统建设实践、应用现状，主要阐述地理信息系统在“数字化油田”建设中的技术平台搭建、功能及应用成果。 关键词：地理信息系统；吐哈油田；应用 The construction and application of geographic information system in Tuha Oilfield Wang AiJun （Information Technology Company，Tuha Oilfield Company，PetroChina，Hami，Xinjiang，839009） Abstract：geographic information system is the "Digital Oilfield" basic information application platform，this combination of Tuha oilfield geographic information system construction practice，the application of the status quo，mainly on the geographic information system in the construction of the "Digital Oilfield" planning application，technology platform，general function and development prospect of. Keywords：geographic information system；Tuha oilfield；application 1 概述 随着石油工程建设和油田生产对油田地理信息资料库需求的不断增加，中石油于2012年7月召开了地理信息系统（A4）项目启动会，吐哈油田列为首批推广应用单位。2014年11月系统建设完成并试运行，2015年6月正式投用。该系统建设坚持 “以建促用、以用促建”原则，通过一期、二期建设，功能开发日趋完善贴近用户，逐步满足各相关单位生产业务开展的需要，切实发挥辅助支持作用。系统通过空间关系整合全油田范围内的井、间、站、库、管线、水、电、路、讯、土地、视频等专业数据，集成油田地上地下生产信息，实现空间操作、空间分析、业务导航、二三维展示与专题应用等地理信息功能应用。 2吐哈油田地理信息系统构成及实现功能 2.1 系统平台构成 采用Oracle数据库集群、ArcGIS Server集群以及Arc SDE空间数据库引擎作为平台地图服务的基础架构，采用ArcGIS GP服务实现多条件的道路导航模型生成及应用。 2.2 系统实现功能 吐哈油田地理信息系统在基础地形地貌地形图上，整合企业原油、供注水、电力、道路的多个专业系统，将油田开发区域内的井、间、站、库、管网、水、电、路、讯、土地、安全等13小类85种专业数据统一管理，提供数据采集、信息查询、图形展示，规划设计、空间分析、地图打印等功能。 系统建立了基础地理数据库和油田业务数据库，根据统一数据标准，对数据进行分类，完成采集、整理、入库工作，并逐步开展基础地理数据、油田业务的数据的集成展示。 根据用户需求，系统目前实现并深化了A4的四大功能模块：公共模块、GIS服务功能、分析应用、帮助中心。功能架构如下： 图 1 功能架构 2.2.1 通用GIS功能 GIS服务功能是系统的核心功能，提供系统的特色服务，主要包括通用GIS功能、业务导航、专题图展示、基本业务功能、典型业务应用等。空间操作是系统基于空间数据提供的基本操作功能，系统为所有一般用户提供图形基本操作：图形放大、缩小、漫游、属性查看、全文搜索、距离测量、面积量算、图层控制、鹰眼等基本操作功能。 2.2.2其他功能 组织机构导航用户可以直接导航定位至采油厂、工区，并在地图上高亮显示该区域。 行政区划导航用户可以直接导航定位至市区范围，再由市定位至各县、镇行政区域。 生产总图用户可以从集成的系统中抽取部分关键数据，在A4系统的生产总图中展示. 地质单元导航用户可以直接导航定位至到盆地，再由盆地定位至一级构造、二级构造。 地面工程模块该模块除包括地理信息系统平台本身功能，还包括油田专业数据的管理。 分析应用功能包括管道统计分析、管道流向分析、管道破漏点分析、管道剖面分析功能；分析应用功能通过对管道信息进一步深化挖掘，实现对于管道数据的形象展示。
城市供水系统优化调度 数学模型的建立
城市供水系统优化调度 数学模型的建立 摘要：介绍了城市供水系统优化调度的主要内容以及原则。同时介绍城市供水系统优化调度的研究状况。用水量预测研究是优化调度的基础和前提。用水量预测模型是在分析城市用水量序列数据模式的基础上, 综合利用多种方法建立的数学表达式。给水管网数学模型是建立水厂出厂压力和流量与管网测压点之间的经验数学表达式, 它反映了给水系统的运行工况。优化调度模型的建立和求解是优化调度的核心。 关键词：城市供水系统；优化调度模型；用水量预测 Optimal Operation of Urban Water Distribution System Wei Sheng （Beijing University of Civil Engineering and Architecture，School of Environment and Energy Engineering，Beijing，100044） Abstract：Primary coverage of urban water distribution system and its principles are introduced. At the same time introduce the situation of the urban water distribution system. Water consumption forecasting is the bases of optimal dispatching. Water consumption forecasting model is a mathematical representation which is based on the data pattern of urban water consumption series. Water distribution network model reflecting the operating mode of water distribution system, is an empirical equation based on the relation of pressure, water flow and pressure tap's data. Derivation of optimal dispatching model is primary. Key words：urban water supply system; optimal dispatching model; water consumption forecast 1．优化调度原因及概念
城市供水系统的优化与运行管理
城市供水系统的优化与运行管理 谭鑫 中环保水务投资有限公司投资管理部 [摘要]本文介绍了城市供水行业的发展现状，从水源保护、技术升级、节水措施和管理手段等几方面对城市供水系统的优化进行了阐述。 [关键词] 优化；管理；服务 进入21世纪以来，以投资运营的开放为标志，中国水务市场化改革开启，改革由两大动力推动，一是地方政府水务基础设施的投资需求，这成为水务改革前期的主要动力；二是行业服务水平提高的需求。由于环境监管和水质标准的逐渐严格，下一个五年乃至未来，中国城市水务市场将进入到以提高服务水平为核心驱动力的发展时期，而服务模式则正向综合服务转型。 过去的十年，我国供水行业在应对挑战方面已经取得了一定成效，例如2009年，我国供水总量5933亿立方米，同比上升1.80%。总体来看，十年来我国年平均增长速度仅0.64%。考虑到经济增长波动对供水行业带来的影响以外，我国在调整产业结构、推广节水新工艺、器具以及相关政策鼓励节水和再生水回用等方面的投入也有所贡献。 但我们同样应清醒的看到，随着我国城市化进程的加快和经济的持续快速发展，用水需求的的自然增长无疑会逐渐抵消并超越节水管理产生的水消费量的减少，长期来看，供水总量将呈缓慢增长的态势。 在此背景下，供水产业的发展预期对对供水企业甚至社会管理者即政府在取水水源、供水设施、工艺技术、配套管网、管理措施、检测能力等各方面提高了更为严格的要求，如何合理控制成本、整合资源、提高效率，成为不仅是供水企业还有各级政府面临的挑战。但从现状来看，我国的供水行业仍停留在相对初级的发展阶段。全国共有654个城市，传统的模式通常是一个城市设一个自来水公司，水司数量众多，分散经营，各水司技术力量、资金实力参差不齐，无法充分发挥规模效益，且由于水司建成年代较早，设施老化现象突出，供水水质难以得到充分保证，有效供水能力与供水需求的矛盾日益突出。如何对现有供水设施进行优化提高其运行管理水平已成为一个现实的课题，本文将结合现状就此进行阐述。
城市供水系统的节能与优化研究
城市供水系统的节能与优化研究 城市供水系统是城市建设中一项重要的基础设施，同时也是耗电大户，具有很大的节能空间。目前我国的泵站效率普遍较低，供水管网设计和布局不够合理，造成了大量的能量浪费。因此，文章以城市供水系统为研究对象，结合所学的知识，从供水系统的两个主要方面：供水泵站和供水管网，进行了节能和优化的研究。 标签：节能优化；调速运行；切削定律；分区供水 Abstract：Municipal water supply system is an important infrastructure in municipal construction，and it is also a large consumer of electricity，which has a large energy saving space. At present，the efficiency of pumping stations in our country is generally low，and the design and layout of water supply network is not reasonable，resulting in a large amount of energy waste. Therefore，this article takes the municipal water supply system as the research subject，unifies the knowledge，from the water supply system two main aspects：the water supply pump station and the water supply network，and carries on the energy saving and the optimized research. Keywords：energy saving optimization；speed regulation operation；law of cutting；district water supply 1 供水泵站的节能与优化 1.1 概述 在整个给水工程的用电量中，95%～98%的电量是用来维持水泵的运转，所以节省泵站的电耗，是供水系统节能的关键所在。因此，為实现供水系统的安全可靠，运行稳定，对供水泵站进行优化研究，具有重大的意义。 1.2 水泵的节能改造 1.2.1 调速运行 当离心式水泵的转速改变时，其特性曲线也随之变化，从而改变水泵的工况点，使水泵在高效区运行，此时水泵使用效率最高。根据水泵的比例定律，在一定转速变化范围内，以不同转速运行的同一台叶片泵满足以下关系： 式（4）代表一条二次抛物线方程式。任何满足切削律的工况点都必定存在于这条曲线上，这条曲线被称为“切削抛物线”，又称为等效率曲线，也就是说，凡是在此曲线上的各点，其相应的效率可视为相等。
油田注水系统监测优化
石油石化节能https://www.wendangku.net/doc/b611502130.html, 修丽群：油田注水系统监测优化第7卷第11期 1现状 为保证地层压力，许多油田均采用注水开发的 方式进行开采。在非均质多油层砂岩油田的开发及采收率的提高的过程中，注水开采起到了非常重要的作用[1-2]。近年来，注水工艺的高速发展有效解决了油藏的层间、层内和平面之间的矛盾，提高了注水的波及系数，有效延长了油田开采寿命，保障了油田的高产稳产。 受国际油价影响，油田的规模不断扩大、注水井的数量不断增加、作业施工频繁，部分水驱井变为聚驱、三元复合驱注入井[3-7]，使得在泵站总供水充足的情况下，部分注水井实际压力和注水量产生较大缺口，而一些注水井的实际注水量超出需求量。又由于整体系统是相互关联的，常出现多个泵站影响一口井的情况，注水不足的井很难找到直接影响它的泵站就行调整，通常需高价购买清水进行补充，增加开采成本。并且从生产实际来看，多个泵站为一条注水干线注水、同一泵站为多条注水干线注水，这种跨区块的、多对多的注采模式使得对某一区块的压力分析和水量监测成为难点。针对这些问题，对注水系统的压力及水量监控机制提出了优化方案，可明确分析出导致某一区块注水量变化 的直接和间接因素，指导优化开泵方案，为油田降本增效提供有力的数据支撑和理论指导。 2典型的多区块注水系统流程 目前国内油田常见的注水单元，采出水经处理 站净化引入储罐，由多个注水泵共同注入到注水干线上，采用“集中注水，单井或多井配水”流程，注水站采用高压离心注水泵增压方式集中供高压水，由许多注水单元构成注水系统管网（图1） 。 图1注水站注水流程 按照层系和砂岩特点，通常将油田系统按区块划分，不同区块有多条注水干线，由多个注水站进行注水。 截止2014年底，大庆油田某注水系统建成4类水质的注水站21座、注水泵83台，注水能力39.84×104m 3/d，系统运行负荷率63.1％。共有注水(入)井3959口，其中水驱注水井（基础、一次、 油田注水系统监测优化 修丽群（大庆油田有限责任公司第三采油厂） 摘要：目前国内外许多油田为提高采出率，保证地层压力，均采油注水驱替的方式补充地层能量进行开采。但是开发多年后，管网的维护和改造使注水井的配注量发生了改变，使得在管网系统供水能力富裕的情况下，注水量与需水量不相匹配。而在注水系统中的不同注水站之间相互影响，当一个区域出现注水不足或过剩的情况，很难找出影响它的直接因素，因而造成资源的浪费。为解决上述问题，以国内某油田某区块为研究对象，对注水系统的压力及水量进行监控，明确压力异常原因后，指导开泵方案，降低日耗电量近1×104kWh，约6.5万元，为油田降本增效提供有力的数据支撑和理论指导。 关键词：注水系统；压力检测；区块；节能优化DOI :10.3969/j.issn.2095-1493.2017.11.012 作者简介：修丽群，2016年毕业于东北石油大学（油气储运工程专业），从事计量间及油水井管理工作，E-mail：996577741@https://www.wendangku.net/doc/b611502130.html,，地址：黑龙江省大庆油田有限责任公司第三采油厂三矿302队，163000。 34
远程虚拟仿真实验室教学系统
电力电子虚拟仿真教学实验平台 实验室建设背景 目前的高等教育中，越来越强调对学生实践能力的培养，实验教育成为理工科教育的一个至关重要的环节。然而，随着各学科实验项目和学生人数的增多，传统的电气实验室和实验仪器数量很难满足学生的需求，在教学和学生使用上的不便之处也慢慢凸现出来。如何解决传统实验教学资源分配不足、实验方式过于刻板、实验器材维护费时费力、实验内容固定难以拓展等问题，是目前新工科建设、课程改革内容中一个讨论的热点。 在对创新型实验建设的需求日益明确之际，仿真实验教学的概念开始成为学校关注的重点。仿真教学实验是一种基于软件技术构建的虚拟实验教学系统，是现有各种教学实验室的数字化和虚拟化，为开设各种专业实验课程提供了全新的教学与科研环境。因此建设仿真实验室可以与实物实验室互补，它除了可以辅助高校的科研工作，在实验教学方面也具有如利用率高,易维护等诸多优点。近年来，国内的许多高校都根据自身科研和教学的需求建立了一些高科技的仿真实验室。 远宽解决方案 远宽能源除了将仿真技术应用于科研与工业测试，也率先将该技术引入到了教学实验室建设中。对于不同的实验内容与实验类型，远宽能源提出了如下的仿真实验建设的解决方案：实时仿真实验和远程虚拟仿真实验。
1. 实时仿真实验 远宽能源将先进的FPGA小步长实时仿真技术应用到教学实验室建设中，小步长实时仿真技术使它能够覆盖电力电子、电机驱动、新能源等多个电力电子相关应用的创新教学实验以及研究的需求。基于图形化系统建模，模型一键下载，无需FPGA编程编译，大大增强了产品的易用性；同时实验平台还配置了硬件控制器（TI的DSP或者NI的GPIC），和仿真器构成完整的闭环系统。实时仿真实验系统如下图所示：
地理信息系统在油田规划设计中的运用
地理信息系统在油田规划设计中的运用 发表时间：2018-01-22T17:09:52.380Z 来源：《基层建设》2017年第31期作者：徐晟 [导读] 摘要：我国的油田正处于不断开发和建设发展进程中，在实践应用过程中积累了大量的历史数据，通过对这些历史数据的有效开发和管理，可以实现油田的决策服务功能。 大港油田第三矿区管理服务公司天津 300280 摘要：我国的油田正处于不断开发和建设发展进程中，在实践应用过程中积累了大量的历史数据，通过对这些历史数据的有效开发和管理，可以实现油田的决策服务功能。随着现代科学技术的不断发展，基于网络地理信息系统的平台正在应用于油田的规划设计开发领域之中，为需求者提供了空间数据、生产数据和影像数据，它实现了油田规划设计中的信息共享和可视化查询，提升了油田管理的有效性。 关键词：地理信息系统；油田；规划；设计；开发 在我国油田的勘探、开发实践之中，必然会生成大量的地理属性的图片和数据，这些历史数据需要加以有效的管理和利用，传统的绘图软件无法与数据库相链接，同时由于受到篇幅的限制，图片及数据信息无法进行多样化的输出和标注，这就在一定程度上制约了油田的规划与设计。而网络地理信息系统的应用，则充分利用数据库系统与地质图件软件开发相结合，呈现出颜色和形状不同的地理属性，便于开发设计人员直观、形象地观察到数据、图件的规律性趋势，实现对地图的查询、制作、更新、复制和缩放，从而使地图信息向多维化的网络信息发展和延伸，从而更好地实现油田的规划与设计开发。 一、地理信息系统的概念综述 网络地理信息系统简称为GIS系统，它是一种先进而较为成熟的技术，它通过对地层、地表的空间数据的预处理和存储、分析等方式，为生产决策提供服务，这个先进的地理信息系统融会了多项学科内容的知识，涵盖了计算机技术、地理学知识、测绘遥感学理论、环境科学、空间科学和信息管理科学知识等，创建了一个综合性的、集成性的平台和空间。它的自身优势和特点，主要表现为以下几个方面：（1）一些空间信息和数据有严格的坐标定位，可以利用特定的定位系统实现对空间数据和属性数据的统一化管理。（2）由于地理数据信息和属性信息的多维化，可以对其加以分级和分类，通过这种规格化和标准化的分类、分级方式，可以实现各种复杂的空间数据运算和分析，从而提供准确的信息服务。（3）可以通过计算机技术系统，实现对各种资源要素的对比和分析。（4）不仅可以查询、检索图形，而且还可以对数据加以统计和运算，以实现在既定区域之内的图形查询和数据分析。（5）可以采用各种优化的技术手段，诸如：多因素空间分析技术、复合评价技术、预测技术、模拟优化技术等。（6）我们应当将地理信息系统视为决策过程，可以通过GIS系统实现专门研究和决策。 二、网络地理信息系统应用于油田规划设计中的举措分析 1、网络地理信息系统的油田规划设计总体方案 在油田的规划设计总体方案之中，主要以MapInfo Professional软件为开发设计工具，在这个工具平台之上，Visual Basica是系统的界面开发平台，其核心控件为基于Active X的MapInfo MapX软件，并在OLE技术和ODBC技术的支撑之下，集成到网络VB之中。油田规划设计开发中的系统数据来源有多种渠道，包括有EXCEL表格数据、Foxpro数据库数据、Oracle8i数据库的数据等，其中前两种数据库的数据主要是临时性的、不规范的数据；远程Oracle8i数据库的数据则可以提供统一、标准而规范的大批量数据，它可以通过动态的数据链接方式，实现相关信息的共享和拓展。 在网络地理信息系统应用于油田规划设计开发方案中，还需要进行电子地图的制作和管理，要在电子地图的基础和前提下，才能实现相关数据的运算和分析。电子地图需要涵盖油田的井位、含油面积、等值线、断层线等地理信息，并在MapInfo Professional的支持之下完成，这项复杂的、系统化的工作需要加以归类处理：对于点图形的生成由数据库数据提供；对于线、区域图形由扫描仪提供；对于附属的地理信息则由MapInfo提供。在这些地理信息系统平台中，需要运用地理编码功能加以编辑和修改数据信息，实现地理信息与图形对象信息的匹配，从而准确记录油井点的具体位置。还要运用图形矢量化和图形叠加技术的功能，增强图形的透明浏览和缩放功能，从而全面、形象地揭示出各种图形的内在关系。同时，借助于MapInfo的图层目标识别技术，以油田井位图上的井点数据进行检索和查询，在动态的关联之下实现数据的运算和统计，并加以动态的标注。 2、地理信息系统在油田规划设计中的系统模块及其功能 在油田规划开发设计方案之中，运用地理信息系统可以实现数据的录入、查询、编辑、统计和运算，并涵括以下几个主要的子系统，它们各有其实际功能： 2.1 油田文件管理子系统。它主要包括油田运行中的图形、图形信息，在这个子系统之下，可以实现对油田图形、图片信息的输入、输出、查询、浏览等管理功能。 2.2 图形编辑子系统。这个子系统是基于MapInfo开发工具的基础上，实现对地图的浏览、编辑，可以实现对地图的缩放、漫游、画点和线等。这项子系统的功能便利了油田规划设计开发人员的图形操作需求，可以完成油田的图形编辑工作。 2.3 油田信息检索子系统。在这个子系统之中，实施图形快速查找，可以实现对油田单井的定位，通过对地图相关属性数据的分类、查询，可以生成各种区域图、条形图、点密度图等，实现对数据的精准分析。 2.4 油田应用子系统。在这个子系统中，涵括各种不同的应用支持子模块，生成油田生产过程中的分析图，如：单井综合含水分析图、单井累积产水分析图、井位图等。 2.5 图形输出子系统。这个子系统的功能主要在于运用图形格式转换技术，运用多媒体技术，实现图形的输出。 3、油田规划设计中地理信息系统的具体实现 3.1 实现对空间数据的处理 在原有的空间数据之中，点坐标需要加以统一的转换，使其位于WGS84坐标系之下，并在地理信息系统中自动生成shp文件，输入到MySQL数据库之中，使图件对应数据库的表格内容。 3.2 实现对影像数据的处理 可以通过地理信息系统实现对油田影像数据的处理，可以采用同态系统消除阴影技术，进行归一化的处理和分析。 三、结束语
城市供水系统优化及运行管理
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/b611502130.html, 城市供水系统优化及运行管理 作者：刘小武 来源：《山东工业技术》2017年第09期 摘要：在当前城市建设过程中，城市供水系统属于十分重要的组成部分，在城市人们生 活中占据十分重要的地位，发挥中十分重要的作用。在当前城市供水系统实际应用过程中，为能够使其作用得以更好发挥，十分重要的一个方面就是应当对供水系统进行优化，并且对其运行进行管理，在基础上保证供水系统能够更好服务于城市人们生活。 关键词：城市供水系统；优化；运行管理 DOI：10.16640/https://www.wendangku.net/doc/b611502130.html,ki.37-1222/t.2017.09.084 随着现代社会不断发展，城市建设也得到较快发展，城市建设规模及建设速度也在不断加快。作为城市建设中的重要组成内容，城市供水系统发挥十分重要的作用，可为城市人们生活及工作提供必需水资源，因此必须要保证城市供水系统的科学合理应用。在城市供水系统实际应用及运行过程中，作为城市供水系统管理人员应当通过有效措施对供水系统进行优化，并且应当选择有效途径进行运行管理。 1 城市供水系统优化有效措施 1.1 供水系统中供水泵站的优化 在城市供水系统中，供水泵站属于十分重要的组成部分，对供水系统作用的发挥具有直接影响，因此对供水泵站进行优化也就十分必要，通过对供水泵站进行优化，可使供水系统的供水效率得以提升，并且能够实现能源节约。具体而言，在对供水泵站进行优化过程中，对于能耗比较高的一些机电设备，应当将其及时更换，对于各种不合理因素而导致的系统运行效率比较低，应当全面进行检测，并且应当进行更换，比如在对水泵进行改造过程中，可将叶轮车割或者多级泵叶轮撤减。另外，在供水泵站实际工作过程中，若出现泵站效率较低情况，应当及时将水泵更换，选择功率比较大的水泵，从而使水泵效率能够得以有效提升，同时也能够使节能效果得以有效提升，从而使供水泵站优化能够得以较好实现。 1.2 输配水官网的优化 在当前城市供水系统中，除供水泵站之外，输配水管网也是十分重要的组成部分，通过对输配水管网进行合理优化，可使管网水头损失得以减少，使泵站扬程减少，使管网压力及漏损率能够得以降低，从而使供水系统效率得以提升，并且可实现能源节约。所以，在对供水管网进行设计过程中，应当注意对地形进行合理利用，从而在城市供水过程中能够提升地形作用，系统中给水主干引导应当与地势较高之处及用户较多的区域相靠近，从而保证在消耗最少水能情况下使尽可能多地用户需求得到满足。对于山区城市而言，应当选择配置加压泵及分区给水
油田注水系统能耗损失原因分析与对策_张鹏
管理·实践/Management& Practice 注水是油田开发后期维持地层压力、提高原油 采收率的重要举措。目前吐哈油田大部分油井都是 采用注水开发方式，以提高油藏的采收率，保证油 田的高产稳产；同时，油田注水系统也消耗着大量 的电能，油田注水耗电约占油田生产总电量的40% 左右，因此，搞好油田注水节能工作意义重大。截 至今年4月底的统计数据显示，油田公司共有注水 井1053口，开井625口，平均单井日注水量34 m3，年累计注水量约709.1×104m3。面对如此严峻 的油气生产形势，油田公司今年在精细注水、注好 水、有效注水方面做足了文章，但是摸清油田注水 系统效率及各个环节的能耗损失是关键，对降低能 耗十分重要。因此，我们对油田公司部分注水系统 进行了测试分析与评价，为油田公司科学注水、精 细注水和节能降耗提供技术保障。 1注水系统的构成 注水系统是由注水站、注水管网、配水间和单 井等组成的网状系统。水源水经过水泵提升后，液 体出泵压力升高,液体由泵出口进入汇管到出站 口，经注水干线、支干线到配水间（或阀组）及井 口阀组后输送到注水井口，注入井底。整个注水过 程就是一个能量不断消耗的过程，从总的供入能量 中扣除系统的各种损失后，就是系统的有效能量， 该有效能量与系统输入能量之比，称为注水系统的 系统效率。注水系统各种设备会对液体传输造成能 量损失，液体从站出口开始，传输到注水单井控制 阀前会产生压力和流量的下降，造成液体能量损 失，损失的液体能量与系统输入能量之比称作注水 管线损失率。注水站内泵出口到站出口之间会产生 站内阀组能量损失，注水单井控制阀也会产生单井 阀组能量损失，两种能量损失之和叫注水阀组能量 损失，注水阀组能量损失与系统输入能量之比称作 注水阀组损失率。注水管线损失率加上注水阀组损 失率称作注水管网损失率。 2注水系统现状 此次分析评价了五个采油厂的22个注水站、 26个注水系统、61台注水泵机组、745口注水单 井，分别是鲁克沁采油厂、三塘湖采油厂、吐鲁番 采油厂、鄯善采油厂、温米采油厂。应用标准S Y/ T6275—2007《油田生产系统节能监测规范》和S Y/ T5264—2006《油田生产系统能耗测试和计算方 法》测试分析得出：平均功率因数0.86，平均泵机 组效率79.12%，注水泵总流量918.85m3；注水站 平均效率66.89%，平均注水阀组损失14.59%，平 均注水管线损失3.20%，平均注水管网损失 17.79%，平均注水系统效率51.74%，单井总注水 量881.06m3/h，平均注水单耗9.49kWh/m3。测试功 率因数合格率67%，泵机组效率合格率90%，综合 合格率65%；可视为“节能监测节能运行设备”的油田注水系统能耗损失原因分析与对策 张鹏（吐哈油田公司技术监测中心节能监测站） 摘要随着吐哈油田开发的不断深入，尤其是近几年油田原油产量的逐年递减，注水量逐年增加和注水系统工艺流程的不断调整，现有的注水系统发生了很大变化。吐哈油田大部分油 井都是采用注水开发方式，以提高油藏的采收率，保证油田的高产稳产；同时，油田注水系统 也消耗着大量的电能，油田注水耗电约占油田生产总电量的40%左右。通过新标准、新技术、新方法的应用，对公司所属部分注水系统能耗损失进行了测试分析与评价，找出能耗损失具体 原因，提出对应的治理措施，努力降低能耗，取得较好的经济效益和社会效益。 关键词注水系统能耗分析对策 DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2013.006.024 作者简介：张鹏，2008年毕业于重庆科技学院（电气工程与自动化专 业），从事节能监测与评价工作，E-m a il：pm398740692@qq.co m，地 址：新疆鄯善火车站镇吐哈油田公司技术监测中心，838202。
江苏油田地理信息系统设计与实现
江苏油田地理信息系统设计与实现 崔伦辉1），张万昌2.3）和徐士进2） (1. 南京大学国际地球系统科学研究所, 江苏南京210093; 2. 南京大学地球科学系, 江苏南京210093; 3. 中国科学院大气物理研究所东亚区域气候－环境重点实验室, 北京 100029） 摘要：江苏油田经过几十年的发展积累了大量的历史数据，为有效的利用、管理这些数据为生产决策服务，我们借助开源软件MapGuide搭建了油田网络地理信息系统平台。系统集空间数据、生产数据、影像数据于一体，通过FDO实现MapGuide与数据库的连接，并对影像进行分片处理来加快访问速度，实现了油田信息的共享、信息可视化查询分析、地图管理等功能。 关键词：MapGuide；MySQL；开源；WebGIS Design and Implementation of Jiangsu Oilfield GIS Lunhui, Cui1)，Wanchang, Zhang2, 3) and Shijin Xu2） (1.International Institute for Earth System Science, Nanjing University, Nanjing, 210093 2. Department of Earth Sciences, Nanjing University, Nanjing, 210093 3. Key Laboratory of Regional Climate-Environment Research for Temperate East Asia (RCE-TEA), Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029) Abstract:After several decades of development, Jiangsu Oilfield has accumulated large amounts of historical data. For effective use of these data for daily production and decision-making, we developed Jiangsu oil field GIS using MapGuide. The system contains spatial data, production data and images, while MapGuide connects database via FDO technology and in order to reduce user access waiting time, we separated the large image into small pieces. The system has lots of functions such as information sharing, data query and analysis and map management.
城市供水系统的优化调度与智能控制
-185- 的保留了模拟视频信号的原始信息，而4:1:1和4:2:0这两种格式相对于4:2:2格式来说，随着色差信号取样频率减半带宽也随之减半，这样便可以大量的节省带宽，但是它的缺点也是显而易见的，彩色信号带宽信息减半，场取样比减半，导致了后期制作中的一些重要信号信 息的丢失，如色键等。因此这两种非标准取样格式而产生的彩色数字电视信号就不再适合做高质量的多代编辑，但是用于普通的新闻采访和窄带传输还是很好的。4:2:2格式同4:1:1及4:2:0格式系统相比其高质量视频图像的效果是显而易见的。 参考文献 [1]视频信号编码方式与演播室编码标准. [2]20090901第五章数字视频与压缩编码(简化版).作者简介：宋超英（1958—），男，河南洛阳人，安徽广播电视台中级工程师。 城市供水系统的优化调度与智能控制 九江市水务有限公司 王晓冰 【摘要】供水系统是城市的基础设施，为缓解当前的供水压力，实现高质、高效地供水，需进行优化调度。从优化调度和智能控制两方面对当前的城市供水系统做了具体分析。 【关键词】城市供水系统；优化调度；智能控制 1.引言 水是生命之源。随着城市化水平提高，城市人口渐趋于饱和，生活生产各方面的用水需求骤增，且水的质量更受关注。作为城市发展的基础设施，供水系统的意义不言而喻。然而，在工业取得进步的同时，环境污染也愈发严重，加上水利用率较低，人们节约用水意识不足，使得城市供水系统面临的压力越来越大。如今，供水规模扩大，增加了系统的复杂性，管理调度愈发困难，稍有不合理，必将影响到正常供水。因此，必须对当前供水系统管理模式加以改善，并引进现代化高科技，对其调度管理进行优化，在自动化的基础上朝着智能化方向迈进，以获得最大效益。 2.城市供水系统的优化调度2.1 概述 当前城市供水系统颇为复杂，优化调度指的是在水压稳定、水质达标且能够实现正常供水的基础上，根据监测系统获取的供水信息及相关数据构建预测模型，经专业计算对下一时段的需水量进行预测。然后将城市供水管网分析模型与优化调度决策模型相结合，并考虑经济、安全等因素，制定科学合理的调度方案，实现社会、经济效益的最大化。 关于优化调度，由以下3部分组成：①用水量预测。包括供水区域内的日/时用水量，这是基础部分，调度决策多以预测结果为标准。所以必须采用科学的预测方法，保证用水量预测的准确性；②管网分析模拟模型。包括微观和宏观两种模型，管网是供水的途径和承载者，其分析结果是否科学直接关系到调度分配的合理性。所以为了制定有效的调度决策，必然要建立客观精确的管网分析模拟模型；③调度决策模型。包括直接优化和两级寻优，以前两者为基础，最终确定优化运行的决策变量，可直接反映出优化调度成果。因此为实现效益最大化，应构建科学合理的调度决策模型。 2.2 城市用水量预测 作为优化调度的前提，用水量的预测显得尤为关键。当前城市供水系统多安装有在线监测装置，可实时获取供水状态。对其监测结果进行统计分析，以此为依据，借助相关数学模型和算法预测下一时段的用水量。灰色预测法、回归分析法、人工神经网络法、指数平滑法等在当前较为常用。相应的模型有灰色预测模型、自回归移动平均模型、人工神经网络模型、季节性指数平滑模型等。 发达国家在此方面的研究已有很长时间，并取得显著成效。如构建回归模型，通过对降雨量和温度的分析，对日需水量进行预测；澳大利亚墨尔本市借助时间序列模型预测当地用水量，颇为有效；也有更深入的研究，在时间序列预测中引进灰色模型。近些年来，国内也加大了在用水量预测方面的研究力度，相继出现了多种研究方法。如重庆某地利用BP神经网络技术预测月用水量；深圳则有地方应用多变量灰色模型IMGM（1,n），是普通变量灰色模型的升级和改进；也有地区采用RBF组合模型，通过发挥该模型的双重优势，能够提高预测的准确度。 2.3 供水管网模型 通过模拟管网的运行，提供相关模拟信息，为优化调度创造有利条件。该模型意义重大，是优化调度的重要保障。在长期研究探索中，形成了微观和宏观两种模型。 ①微观水力模型 即利用水力学原理，建立起连续性方程、能量方程及管段水头损失方程，搜集全面的信息数据，并以此为基础构建模型。其适应性较强，能够适应系统拓扑和节点用水量模式的变化，而且能够实时获取各个管段和节点的具体参数以及运行状况，为管网的规划设计和优化调度提供便利条件。 微观模型的资料库更齐全，管网拓扑结构比较清楚，能够真实客观地反映系统结构，但其建模工作量大。不过，在当前时代，数据采集技术不断完善，管网系统管理的科学性和规范性日益提升，使得微观模型的作用越来越明显。因此，相关研究从未间断过。 ②宏观水力模型 因管网内部的水力关系较为复杂，在此对其忽略，利用统计分析法和“黑箱理论”，直接建立供水管网系统“输入量”和“输出量”之间经验性函数关系式和数学模型。构建该模型的理论在上世纪70年代在国外就已提出，出现了比例负荷模型，之后相关研究越来越多。国内的生活用水量和总水量的关系变化较大，不适合用比例负荷模型。为此，许多专业学者纷纷致力于管网宏观水利模型的构建，并研究出了适合国内现状的模型，如大规模供水系统宏观仿真模型、分时段管网统计模型、半理论增广混合回归模型等。 2.4 优化调度模型及算法 优化调度的目的是在保证正常供水的同时，降低各种消耗，以获取最大的经济效益和社会效益。城市供水管网优化调度颇为复杂，具有非线性、动态性、多目标的特点，决策变量不同，优化调度建模也各有差异。通常有直接和间接优化两种，其数学模型由两部分组成：①目标函数。即系统能够维持运行所消耗成本的数学表达式；②约束条件。即供水能力、管网内部水力平衡、用户水压等条件。随着计算机应用的普及，城市供水管网逐渐引进该技术，在几十年的发展中取得很大成果。就国内而言，有研究利用蚁群算法求解多目标直接优化调度模型，比遗传算法更具优势。也有研究采用多种算法，针对水源多水池供水管网系统以运行费用、漏失量、节点平均水龄为目标建立优化调度模型。 3.城市供水系统的智能控制 对大多数城市而言，供水地理位置较为分散，如采用传统的调度方法，如人工抄表等，效率较低，获取的信息数据有限且传递速度慢。虽能够实现正常供水，但算不得优化调度，而且当前的供水系统管理愈发复杂，传统方式已逐渐不能满足更高的要求。目前的缺陷集中于以下几点：①运行数据缺乏完整性，量化管理很难开展；②参数测量手段比较少，难以完整地对系统进行分析；③调度失误致使出现供水不均的状况；④供水参数未能在最佳工况下运行，造成供需不匹配。 在此介绍一种城市供水管网远程智能监控系统，由3部分构成：①数据中心。主要由PC机和上位机软件构成，它实现对数据的接收、存储、显示、数据请求以及曲线显示、报表打印输出等信息管理工作和进行特殊情况的监控中心预警以及通过客户端软件方便地访问实时和历史数据；②供水管网监控点。实时将现场的压力、流量、水表读数等数据采集到数据采集终端内，根据实时数据实现采集点现场的自动报警，防止事故发生；③用户手机。通过3G智能手机访问数据中心采集现场实时数据或编辑短信发送至数据采集终端采集现场实时数据。该系统操作简便、易维护，具有实时性和可扩充性，且性价比较高，在实际中较为实用，值得推荐使用。 4.结束语 城市供水系统在人们生活中发挥着重要作用，随着用水需求的增加，系统管理变得更为复杂。为维持正常安全供水，并减少各种消耗，需改变传统模式，实现优化调度。同时应积极引进现代化高科技，建立起智能系统对供水管网实现智能控制。 参考文献 [1]尹兆龙,信昆仑,李飞,邹俊,项宁银.城市供水系统优化调度现状与展望研究[J].环境科学与管理,2014,26(1):142-143. [2]曹良沛.城市供水系统的优化调度与智能控制研究[D].中南大学,2005. [3]周天佐.城市供水系统优化调度的研究[D].中南大学,2009. [4]张利娟，俞亭超.遗传算法在供水系统原水优化调度中的应用[J].低温建筑技术,2011,23(6):130-132. [5]陆燕.人工智能控制提高水压的控制精度[J].工业控制计算机,2010,22(5):137-139. [6]刘玉成,刘玉斌.智能建筑群中供水系统的节能与监控系统[J].微计算机信息,2007,20(7):167-168.