[发明专利]一种油田树枝状注水管网可靠度评价方法

权利要求书

1.一种油田树枝状注水管网可靠度评价方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：确定注水管网G₀的连接方式；节点为单井、注水站或管网分支点，边是连接节点的管段，根据边与节点关系，绘制出整个管网系统的拓扑图；

步骤二：确定管网各节点管段内流量q(i)分布；

步骤三：确定各管段的故障流量的阈级T(e_k)；

步骤四：确定各管段基于阈级的单元重要度I_prob；

步骤五：确定确定各节点i与源节点r联通的概率P_c(i)；

步骤六：通过管段单元重要度I_prob与该管段节点起点与源节点联通概率乘积P_c(i)，累加计算整个树枝管网系统的可靠度R(T)；

步骤七：根据R(T)的大小，进行管网系统设计评估、运行风险评估；R(T)值越高，注水管网越安全可靠。

2.根据权利要求1所述的一种油田树枝状注水管网可靠度评价方法，其特征在于：所述的步骤二中，确定管网各节点管段内流量q(i)分布，具体步骤为：

第一，根据管网拓朴图，建立管网节点与管段关联矩阵，其元素a_ij(i＝1～n，n表示节点；j＝1～m，m表示管段)，且规定

从而确定关联矩阵A为根据附图2(6个节点7个管段，且均已编号，节5和6为已知压力节点)：

第二，建立节点流量方程组，其节点连续性方程，节点流出为正，流入为负；

式中：Q_i—管段i的流量，m³/s；q_i—节点i的流量，m³/s。

第三，管网的管段流量和压力降关系用矩阵G：

建立式子(2)和(3)的矩阵表达式：

AQ＝q (4)

式中：Q＝(Q₁,Q₂,…,Q_m)^T为管段流量向量；q＝(q₁,q₂,…,q_n)^T为节点载荷向量。

令p＝(p₁,p₂,…,p_n)^T为节点相对压力向量，则管段j上游压力与下游压力差Δp：

Δp_j＝S_jQ_j^a＝S_j|Q_j|^a-1Q_j (5)

式中：S_j为管段阻抗。此式(5)可以写成：

其中g_j称为管段j的导纳。

则管网的管段流量和压力降关系用矩阵可表示为：

Q＝GΔp (6)

其中G为管段的导纳矩阵：

由式(4)、(5)和(6)可得：

AGA^Tp＝q (7)

式(7)共n个方程，2n个水力参数，其中n个节点压力和n个节点载荷；

第四，水力学模型求解

对管网中编号为1～(n-h)的节点，假设其压力向量p₁是未知量，载荷向量q₁是已知量；而对编号为(n-h+1)～n的节点，假设其压力向量p₂是已知量，载荷向量q₂是未知量，令Y＝AGA^T，Y是以主对角线为中心的对称矩阵。对角元素y_ij，等于与节点i有关的管段导纳之和，其他非零元素y_ij，等于管段(i，j)的导纳的负值。如果节点i和j之间没有管段连接，则y_ij＝0。

则公式(7)可表示成块矩阵的形式：

从而得到：

y₁₁p₁＝q₁-y₁₂p₂ (9)

q₂＝y₂₁p₁+y₂₂p₂ (10)

从方程组(9)和(10)可分别求出未知压力向量p₁和未知载荷向量q₂；然后将整个管网节点相对压力向量p代入式(5)和(6)可求各管段压力降和流量。