目前,国内陆上油田主要通过注水开发的方式提高原油采收率,实现原油增产稳产。注水工程能够维持油层压力,保持油层稳定,但系统电能消耗巨大,约占油田总耗电量的40%。目前国内油田陆续进入高含水开发阶段后期,注水量逐年增大,管网压力逐渐上升,系统耗能日益升高。对于大型多源枝状注水系统,管网结构复杂,部分管段水流方向不确定,造成凭经验进行系统生产运行方案优化难度大,系统能量浪费严重,系统效率低。因此,开展多源枝状注水系统运行优化技术研究,既具有理论意义,又具有良好的应用前景。论文取得的主要工作如下:分析了注水系统工艺流程,确定了系统能量平衡模型,建立了一套能耗评价指标体系。根据该评价体系,制定了相应的能耗测试方案。针对多源枝状管网结构的复杂性,采用虚环理论,将复杂枝状管网简化为简单环状管网,据此建立注水管网水力分析方程组,并采用牛顿—拉夫森算法理论求解。该方法能够确定管线中的流体流向,注水站、配水间、注水井、交汇点的压力、管段流量、管段压降等参数。实力计算结果表明,该方法计算误差在可行范围内。以注水能耗最小为目标,建立了多源枝状注水系统生产运行方案优化数学模型,并将粒子群算法与基本遗传算法有机结合,充分发挥两种优化算法的优势,取长补短,提出了改进粒子群遗传算法(MPSO/GA),提高了求解效率。依托于Visual Studio 2010开发平台和GIS开发技术研制开发了“多源枝状注水系统生产运行优化软件”。软件能够实现数据管理、图形编辑、注水系统能耗计算及分析评价、管网水力仿真计算、注水站内启停泵方案优化等功能。在图形建模部分实现了GIS平台中Arcmap应用程序的地图编制、编辑和分析功能,能够依据系统动态变化实时查看、编辑和修改注水管网的图形结构。采用上述理论方法对杏南油田注水系统进行了能耗分析和优化。优化前后,系统能量利用率分别为53.67%和69.85%,提高了16.18%;注水单耗分别为6.05k Wh/m3和5.71KWh/m3,降低了0.34k Wh/m3;年节省电量6.96×10~6k Wh,优化效果明显。