注水是油田开采的重要方式之一。由于注水需要消耗大量的电能,随着国内各大油田逐渐进入高含水期开发阶段,注水量还将会继续增加,这势必会造成油田用电紧张的局面。为了适应不同时期的注水量变化要求,油田注水系统的运行方案和运行参数需要经常性的调整。油田注水管网系统属于大规模、复杂、非线性的流体网络系统。因此,对油田注水系统的优化运行技术进行研究将有助于提高注水系统的运行效率并降低其能耗,从而实现油田注水系统的高效运行,对油田的实际生产有着重要的意义。本文建立了注水系统的仿真模型,该模型主要基于流体力学理论和有限元分析的方法,通过对注水系统的管元进行分析,再根据油田注水系统管网的拓扑结构特点,利用水力平衡原理建立表示注水系统运行状态各参数之间的仿真计算数学模型,并根据模型的特点来探讨该模型的求解策略和方法。由于注水系统经过长时间的运行,管网中局部的管段出现了不同程度上的结垢和腐蚀情况,这使管网内部的摩阻系数发生了变化,导致理论仿真结果与实测值出现较大的偏差。本文基于这类问题提出了管网校核模型,通过把由于水力参数改变而导致的误差转化为等效管长的思想,将误差求解问题转化为优化问题,并采用列队竞争算法进行求解,对原仿真模型进行纠正。由于油田注水系统的运行优化问题涉及到离散的整数变量(开泵方案)和连续变量(泵的排量),本文建立了注水系统的运行的优化模型,该模型以注水能耗最小为目标函数,将注水泵的开泵方案和泵的排量作为优化对象,以管网水力平衡、注水量和注水压力等作为约束条件。该模型是一个复杂的混合整数非线性规划问题,采用列队竞争算法进行求解。最后,基于以上的理论基础,采用MATLAB作为开发工具,将整个系统的仿真,校核与运行优化模型通过计算机来实现,并开发了油田注水系统仿真与优化计算软件,通过一定的计算实例验证了该软件的可行性,为提高油田的经济效益提供了可靠保障。