项目名称: 基于有限元方法的智能井水驱油系统建模与最优控制研究

项目编号: No.61503227

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 李新栋

作者单位: 山东英才学院

项目金额: 21万元

中文摘要: 随着国内能源消费总量的不断攀升,石油石化行业对于智能井、大型炼油炼化装置等开采设备的需求巨大,研发低成本高采收的智能井这一国家重要战略装备极为迫切。现有智能井技术难以对井下流体运动状态进行有效模拟及预测,更缺乏先进有效的控制算法,亟需新的最优控制理论和方法予以突破。本项目从水驱油系统出发,建立多个控制模型,给出最优性条件,借助最优控制理论设计高效稳定的数值模拟算法,以达到预测和优化的效果。具体地,利用有限元、混合元、特征有限元技术求解控制变量和状态变量,设计适合油藏大时间步长模拟需要的数值格式,理论推导数值格式的稳定性及误差估计,力求达到最优逼近效果;结合自适应有限元和守恒特征线技术,实现更真实非均质问题的高效模拟;最终完成对真实油藏开采数据的有效模拟与预测,丰富和发展控制策略。本研究将形成基于有限元方法的注水采油混溶驱动最优控制系统新的理论框架,对智能井优化控制技术的发展具有重要意义。

中文关键词: 特征有限元;混溶驱动;数值模拟;最优控制;智能井

英文摘要: With the rising of total domestic energy consumption, the demand of oil mining equipment such as smart well and large-scale refining device is large in petroleum and petrochemical industry. Meanwhile, as one of the important strategic equipments, a low-cost and high recovery smart well is imperative to research and develop. Existing smart well technology is difficult to effective simulation and forecasting the state of the down-hole fluid motion, also lack of advanced and effective control algorithms, so there needs a new optimal control theory and methods to break through. This project aims to deal with the control system governed by water flooding. For different models, optimality conditions will be derived based on optimal control theory, efficient and stable numerical simulation algorithm will be designed to predict and achieve optimal results. Specifically, finite element, mixed finite element and characteristic finite element are used to solve control and state variables, numerical scheme will be designed to meet the large cycle time that reservoir simulation needed. While the stability of scheme also needs to be deduced, as well as the priori error estimates and the optimal results. Furthermore efficient simulation of anisotropic issues such as fracture will be achieved with the aid of adaptive finite element method. Finally, this program will accomplish the efficient simulation and prediction base on real data of reservoirs, enrich and develop the exploitation strategy. This project will form new theoretical framework for the miscible displacement system of water flooding, which will play an important role in the development of optimization technique of smart well.

英文关键词: characteristic finite element;miscible displacement;numerical simulation;optimal control;smart well

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