CN110821457B - 一种基于井口回压的掺水控制方法、控制器及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于井口回压的掺水控制方法、控制器及控制系统，其中一种基于井口回压的掺水控制方法，包括：确定油井工况的工况；若所述油井工况正常，则获取室外温度，以及根据所述室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式；若所述油井工况异常，则指示进行井口巡查。以解决目前的控制方法无法控制回油温度波动，且无法平衡因井口回压变化而引起的油井掺水量变化，易发生出油管道凝堵事故的问题。
Description
技术领域
本发明涉及石油地面工程领域，具体说是一种基于井口回压的掺水控制方法、控制器及控制系统。
背景技术
掺水集油是国内外高凝、高粘原油油田广泛采用的一种油井集油工艺。国内油田计量间掺水控制大多采用人工调节方式，近年来随着自动化水平的不断提升，各油田都加大了油田自动化的投入。
河南南阳油田在计量间加装电磁掺水流量计、掺水调节阀和间内掺水压力传感器，由计算机控制，依靠间内掺水调节阀后回压调节掺水流量，存在间内阀后压力无法实时掌握井口工况、且受上段来液温度、压力变化影响严重等问题。
近年来随着自动化水平的不断提升，各油田都加大了油田自动化的投入，部分采油厂采用掺水流量恒量控制器(包含掺水调节阀、掺水流量计)，通过掺水调节阀控制流量输出在固定值，但是由于无法掌握井口工况且成本偏高，无法满足大范围推广的需求。
大庆油田主要采用两种掺水工艺流程，一种是双管掺水流程，另一种是环状管掺水流程。计量间掺水控制大多采用人工井口手动调节、计量间人工读取回油温度的方式，此种单一的控制方式无法控制回油温度波动，且无法平衡因井口回压变化而引起的油井掺水量变化，易发生出油管道凝堵事故。随着低温集油新技术的推广应用，以及节能措施的实施，严格控制掺水量成为趋势。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于井口回压的掺水控制方法、控制器及控制系统，以解决目前的控制方法无法控制回油温度波动，且无法平衡因井口回压变化而引起的油井掺水量变化，易发生出油管道凝堵事故的问题。
第一方面，本发明提供一种基于井口回压的掺水控制方法，包括：
确定油井工况的工况；
若所述油井工况正常，则获取室外温度，以及根据所述室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式；
若所述油井工况异常，则指示进行井口巡查。
优选地，根据室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式的方法为：
判断所述室外温度与设定温度的大小；
若所述室外温度大于或者等于所述设定温度，则控制方式确定为恒定掺水流量控制；
若所述室外温度大于或者等于所述设定温度，则控制方式确定为变掺水控制；以及/或
所述油井工况异常的井口回压的掺水控制方法，包括：
实时检测井口回油压力，以及根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力；
根据改变后的所述井口回油压力以及设定井口回油压力进一步判断油井工况；
若所述油井工况的工况可恢复油井工况正常，则获取室外温度，以及根据所述室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式；
若所述油井工况的工况仍为所述油井工况异常，指示进行井口巡查。
优选地，所述油井工况异常的井口回压的掺水控制方法，还包括：
确定所述油井工况异常情况的类型；
根据所述油井工况异常情况的类型以及所述井口回油压力以及设定井口回油压力进一步判断油井工况。
优选地，所述油井工况异常情况的类型，包括：井口冻堵、掺水管线泄露和停井且掺水调节阀开度不变；
在所述井口冻堵的工况中，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力的方法为：调大所述掺水调节阀开度增加掺水量，若所述油井工况的工况可恢复油井工况正常，根据环境温度和设定温度确定所述恒定掺水流量控制或所述变掺水控制方式；否则认为油井工况异常，指示进行井口巡查；以及/或
在所述掺水管线泄露的工况中，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力的方法为：所述井口回油压力大于最大井口回油压力，不可恢复油井工况正常，指示进行井口巡查；以及/或
在所述停井且掺水调节阀开度不变的工况中，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力的方法为：减小掺水调节阀开度，不可恢复油井工况正常，指示进行井口巡查。
优选地，根据改变后的所述井口回油压力以及设定井口回油压力进一步判断油井工况的方法为：
设定或确定最小井口回油压力和最大井口回油压力；
若所述井口回油压力可以调节到最小井口回油压力和最大井口回油压力的区间内则认为所述油井工况正常，否则认为油井工况异常。
优选地，所述油井工况正常下的井口回压的掺水控制方法，包括：
设定或确定最小井口回油压力和最大井口回油压力；实时检测井口回油压力；根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以调节所述井口回油压力到所述最小井口回油压力和所述最大井口回油压力之间，再根据室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式；以及/或
根据所述掺水汇管压力、计量间掺水汇管温度以及所述掺水调节阀开度对所述油井工况正常进行分类；在分类后，实时检测井口回油压力；根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以调节所述井口回油压力到所述最小井口回油压力和所述最大井口回油压力之间，再根据室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式。
优选地，所述根据所述掺水汇管压力、所述计量间掺水汇管温度以及所述掺水调节阀开度对所述油井工况正常进行分类的方法，包括：
检测所述掺水汇管压力、所述掺水汇管压力以及掺水调节阀开度；
根据所述掺水汇管压力的变化、计量间掺水汇管温度的变化以及掺水调节阀开度的变化，将所述油井工况正常下的工况分为：
油井工况正常下工况一：所述掺水汇管压力下降、所述计量间掺水汇管温度不变以及所述掺水调节阀开度不变；
油井工况正常下工况二：所述掺水汇管压力升高、所述计量间掺水汇管温度不变以及所述掺水调节阀开度不变；
油井工况正常下工况三：所述掺水汇管压力不变，所述计量间掺水汇管温度下降，所述掺水调节阀开度不变；
油井工况正常下工况四：所述掺水汇管压力不变，所述计量间掺水汇管温度升高，所述掺水调节阀开度不变。
优选地，设定或确定最小井口回油压力和最大井口回油压力；
在所述油井工况正常下工况一中，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力的方法为：调大所述掺水调节阀开度增加掺水量进行冲洗，控制所述井口回油压力降低到所述最小井口回油压力和所述最大井口回油压力之间；以及/或
在所述油井工况正常下工况二中，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力的方法为：调小所述掺水调节阀开度增加掺水量进行冲洗，控制所述井口回油压力增加到所述最小井口回油压力和所述最大井口回油压力之间；以及/或
在所述油井工况正常下工况三中，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力的方法为：调大所述掺水调节阀开度增加掺水量进行冲洗，控制所述井口回油压力降低到所述最小井口回油压力和所述最大井口回油压力之间；以及/或
在所述油井工况正常下工况四中，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力的方法为：调小所述掺水调节阀开度增加掺水量进行冲洗，控制所述井口回油压力增加到所述最小井口回油压力和所述最大井口回油压力之间。
第二方面，本发明提供一种基于井口回压的掺水控制器，包括：
存储器和处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序为如上述控制方法，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
确定所述油井工况的工况；
若所述油井工况正常，则获取室外温度，以及根据所述室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式；
若所述油井工况异常，则指示进行井口巡查。
第三方面，本发明提供一种基于井口回压的掺水控制系统，包括：
如上述控制器；以及
掺水调节阀、变送器；
所述控制器的输入端与所述变送器的输出端连接，所述控制器的输处端与所述掺水调节阀连接；
所述变送器，用于实时检测井口回油压力。
本发明至少具有如下有益效果：
本发明提供一种基于井口回压的掺水控制方法、控制器及控制系统，以解决目前的控制方法无法控制回油温度波动，且无法平衡因井口回压变化而引起的油井掺水量变化，易发生出油管道凝堵事故的问题。
本发明实现以转油站为中心的所辖区域内计量(阀组)间单井集中监控，确保掺水量根据井口工况精准调节、自动控制，大幅减低员工劳动强大，提高掺水自动化水平，降低转油站能耗，满足油田生产低温集输的控制需求。
附图说明
通过以下参考附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：
图1是本发明实施例一种基于井口回压的掺水控制方法的流程示意图；
图2是本发明实施例计量间安装掺水调节阀阀位与开度关系图；
图3是本发明实施例掺水汇管压力下降时各参数响应图；
图4是本发明实施例掺水汇管压力上升时各参数响应图；
图5是本发明实施例掺水汇管温度下降时各参数响应图；
图6是本发明实施例图掺水汇管温度上升时各参数响应图；
图7是本发明实施例不同目标流量下掺水控制误差图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是值得说明的是，本发明并不限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本发明。
此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本发明的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。
同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。
图1是本发明实施例一种基于井口回压的掺水控制方法的流程示意图。如图1所示，一种基于井口回压的掺水控制方法，包括：步骤101确定油井工况的工况；步骤102若所述油井工况正常，则获取室外温度，以及根据所述室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式；步骤103若所述油井工况异常，则指示进行井口巡查。以解决目前的控制方法无法控制回油温度波动，且无法平衡因井口回压变化而引起的油井掺水量变化，易发生出油管道凝堵事故的问题。
本发明实现以转油站为中心的所辖区域内计量(阀组)间单井集中监控，确保掺水量根据井口工况精准调节、自动控制，大幅减低员工劳动强大，提高掺水自动化水平，降低转油站能耗，满足油田生产低温集输的控制需求。
在本发明中，采集点位确定如表1所示。采集点位原因为：(1)集油支管温度：作为掺水控制目标值之一，综合单井回油压力，确定掺水调节阀开度；(2)掺水汇管温度：确定转油站来水温度，是衡量掺水量指标之一；(3)掺水调节阀开度：接受控制器信号，调节单井掺水流量；(4)掺水汇管压力：结合井口回油压力，计算单路压力差，用于调节单井掺水；(5)掺水汇管流量：用于掺水支管流量软测量模型矫正；(6)井口回油压力：用于监测管线冻堵、泄露，冬季气温较低，可直接反应单井管线冻堵、泄露情况，提高处理及时性；与其他参数结合，实现单井掺水精准高效控制，降低能耗；超压联锁自动停井，在站场停电且通讯中断极端情况下，实现井口超压联锁自动停井，规避冒罐、管线穿孔风险；实现事故预警提高生产效率，回压对于工况反应较为直接，可根据油压变化趋势实现事故预警。
表1采集点位明细表
掺水控制方式：根据需要的回油温度、回油压力等参数，通过掺水调节阀及控制器，对单井(环)掺水量进行“分段式”的实时、精确的自动调节。同时掺水流量自动控制装置也可根据控制要求输入设定的流量，系统根据压力流量关系自动计算设定压力，调节阀将根据压力反馈自动完成稳定的流量掺注。
在掺水控制方式中，设定压力Ps＝0.4MPa，井口回油压力为PMPa，掺水调节阀开度为F％(0～100)，掺水流量为Q m3/h，则对应传递函数为：F＝g(Q，e)，其中偏差e＝P-Ps。
图2是本发明实施例计量间安装掺水调节阀阀位与开度关系图。结合图2对恒定掺水流量控制方式进行说明：由阀门流量特性可知，固有流动特性定义为：在经过电动调节阀门的压力降恒定时，跟着阀门从封闭方位运动到额外行程，流量与截流元件行程之间的联络。根据阀门位置与流量系数关系，可知流量与压力差平房根的商及阀门位置存在某种对应关系，通过现场取值回归可以确定其变化规律并确定控制参数。本次试验中使用的掺水调节阀阀位与开度关系见附图2。由图可得，掺水调节阀开度F＝5.069(Q/P-Ps)+6.073，其中Q为掺水流量，P为井口回油压力，设定压力为Ps。
由于压力影响，近距离单井(井与计量间距离<150m)掺水，对掺水调节阀精度要求较高，需要求掺水调节阀可持续调节较小流量；远距离单井(井与计量间距离>150m)掺水流量可调节范围较大，调节效果较好。因此，建议油井与计量间距离>150m时使用此控制方式。
以下对于变掺水控制方式进行说明：以恒定掺水流量控制为基础，综合考虑节能问题，避免回油温度过高、掺水量过大的能源浪费，采取变掺水控制方式。在较长时间段内，以小流量掺水保障管路通畅，然后在较短时间段内以大流量冲洗管路，融蜡降回压的掺水方式，可实现降低吨液耗气、吨液耗电。由于各单井产液量、产液温度不同需要根据各井具体数据确定掺水流量以及时间参数。另外，由于低掺水量条件下容易出现冻井，因此，此控制方式适合在室外温度高于10℃条件下使用(约每年4月到10月)。
以下对基于井口回油压力(井口压力)的掺水量自动控制进行详细说明。
油井正常工况(即，油井工况正常)下，掺水回油压力都在0.4MPa～0.6MPa(最小井口回油压力Pmin～最大井口回油压力Pmax)范围之间，综合分析各参数间耦合关系，确定自动调节掺水量方式方法。
分别以转油站来液压力(掺水汇管的压力，简称P掺汇)、温度变化(掺水汇管的温度，简称T掺汇)为干扰量，以油井工况(突发情况，出现冻井、管线穿孔等情况)为干扰量进行测量。
以转油站来液压力(掺水汇管的压力，简称P掺汇)、温度变化(掺水汇管的温度，简称T掺汇)为干扰量，在掺水调节阀开度保持不变的情况下，分析掺水调节阀后压力(P阀后)、井口回油压力(P井口)、掺水量(Q掺水)、回油温度(T回油)的响应。
表2控制点位变化趋势表
在图1中，一种基于井口回压的掺水控制方法，包括：步骤101确定油井工况的工况；步骤102若所述油井工况正常，则获取室外温度，以及根据所述室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式；步骤103若所述油井工况异常，则指示进行井口巡查。以解决目前的控制方法无法控制回油温度波动，且无法平衡因井口回压变化而引起的油井掺水量变化，易发生出油管道凝堵事故的问题。
在本发明中，若所述油井工况正常，则获取室外温度，根据室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式的方法为：判断所述室外温度与设定温度的大小；若所述室外温度大于或者等于所述设定温度，则控制方式确定为恒定掺水流量控制；若所述室外温度大于或者等于所述设定温度，则控制方式确定为变掺水控制。设定温度可设置为10℃。
在本发明中，如果井口回油压力可以调节在合理范围内(最大井口回油压力Pmin～最小井口回油压力Pmax)(0.4MPa～0.6MPa)，则认为是油井正常工况(即，油井工况正常)，接下来在室外温度高于设定温度(10℃)条件下优先选择变掺水控制方式继续进行调节，如环境温度不满足则选择恒定掺水流量控制。在油井工况正常下，井口回油压力都可以调节到最小井口回油压力和最大井口回油压力的区间内。
在本发明中，设定或确定最小井口回油压力和最大井口回油压力；实时检测井口回油压力；根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以调节所述井口回油压力到所述最小井口回油压力和所述最大井口回油压力之间，再根据室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式；以及/或根据所述掺水汇管压力、计量间掺水汇管温度以及所述掺水调节阀开度对所述油井工况正常进行分类；在分类后，实时检测井口回油压力；根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以调节所述井口回油压力到所述最小井口回油压力和所述最大井口回油压力之间，再根据室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式。
在本发明中，所述油井工况正常下的井口回压的掺水控制方法，包括：根据所述掺水汇管压力、计量间掺水汇管温度以及所述掺水调节阀开度对所述油井工况正常进行分类；实时检测井口回油压力；在分类后，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以调节所述井口回油压力，到所述最小井口回油压力和所述最大井口回油压力之间再根据室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式。
具体地说，所述根据所述掺水汇管压力、所述计量间掺水汇管温度以及所述掺水调节阀开度对所述油井工况正常进行分类的方法，包括：检测所述掺水汇管压力、所述掺水汇管压力以及掺水调节阀开度；根据所述掺水汇管压力的变化、计量间掺水汇管温度的变化以及掺水调节阀开度的变化，将所述油井工况正常下的工况分为：油井工况正常下工况一：所述掺水汇管压力下降、所述计量间掺水汇管温度不变以及所述掺水调节阀开度不变；油井工况正常下工况二：所述掺水汇管压力升高、所述计量间掺水汇管温度不变以及所述掺水调节阀开度不变；油井工况正常下工况三：所述掺水汇管压力不变，所述计量间掺水汇管温度下降，所述掺水调节阀开度不变；油井工况正常下工况四：所述掺水汇管压力不变，所述计量间掺水汇管温度升高，所述掺水调节阀开度不变。
图3是本发明实施例掺水汇管压力下降时各参数响应图。结合图3对油井工况正常下的工况一进行说明：所述掺水汇管压力下降、所述计量间掺水汇管温度不变以及所述掺水调节阀开度不变。在所述油井工况正常下工况一中，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力的方法为：调大所述掺水调节阀开度增加掺水量进行冲洗，控制所述井口回油压力降低到所述最小井口回油压力和所述最大井口回油压力之间，然后获取室外温度，以及根据所述室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式。
在图3中，具体地说，油井工况正常下工况一：掺水汇管压力下降，计量间掺水汇管温度不变，掺水调节阀开度不变时，井口回油压力先随着掺水汇管压力下降而下降，当一段时间后井口由于掺水能力降低，井口回油压力会逐渐增大，最终增加到最大井口回油压力Pmax(0.6MPa)以上，各参数响应状况见附图3。此时自动调大掺水调节阀开度增加掺水量进行冲洗，回油温度升高，井口回油压力降低到合理范围内(最小井口回油压力Pmin～最大井口回油压力Pmax)(0.4MPa～0.6MPa)，接下来可根据环境温度选择恒定掺水流量控制或变掺水控制方式。
图4是本发明实施例掺水汇管压力上升时各参数响应图。结合图4对油井工况正常下的工况二进行说明：在所述油井工况正常下工况二中，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力的方法为：调小所述掺水调节阀开度增加掺水量进行冲洗，控制所述井口回油压力增加到所述最小井口回油压力和所述最大井口回油压力之间，然后获取室外温度，以及根据所述室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式。
在图4中，具体地说，油井工况正常下工况二：掺水汇管压力升高，计量间掺水汇管温度不变，掺水调节阀开度不变时，井口回油压力先随着掺水汇管压力升高而升高，当一段时间后井口由于掺水能力升高，井口更通畅导致井口回油压力逐渐降低，最终降低到最小井口回油压力Pmin(0.4MPa)以下，各参数响应状况见附图4。此时需要减小掺水调节阀开度，降低掺水量节约能源，回油温度回升，井口回油压力增加到合理范围内(最小井口回油压力Pmin～最大井口回油压力Pmax)(0.4MPa～0.6MPa)，接下来可根据环境温度选择恒定掺水流量控制或变掺水控制方式。
图5是本发明实施例掺水汇管温度下降时各参数响应图。结合图5对油井工况正常下的工况二进行说明：在所述油井工况正常下工况三中，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力的方法为：调大所述掺水调节阀开度增加掺水量进行冲洗，控制所述井口回油压力降低到所述最小井口回油压力和所述最大井口回油压力之间，然后获取室外温度，以及根据所述室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式。
在图5中，具体地说，油井工况正常下工况三：掺水汇管压力不变，计量间掺水汇管温度下降，掺水调节阀开度不变时，井口回油压力增加，最终增加到最大井口回油压力Pmax(0.6MPa)以上，各参数响应状况见附图5。此时需要调大掺水调节阀开度增加掺水量进行冲洗，回油温度升高，井口回油压力降低到合理范围内(最小井口回油压力Pmin～最大井口回油压力Pmax)(0.4MPa～0.6MPa)之间，接下来可根据环境温度选择恒定掺水流量控制或变掺水控制方式。
图6是本发明实施例图掺水汇管温度上升时各参数响应图。结合图6对油井工况正常下的工况二进行说明：在所述油井工况正常下工况四中，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力的方法为：调小所述掺水调节阀开度增加掺水量进行冲洗，控制所述井口回油压力增加到所述最小井口回油压力和所述最大井口回油压力之间，然后获取室外温度，以及根据所述室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式。
在图6中，具体地说，油井工况正常下工况四：掺水汇管压力不变，计量间掺水汇管温度升高，掺水调节阀开度不变时，井口回油压力下降，最终下降到最小井口回油压力Pmin(0.4MPa)以下，各参数响应状况见附图6。此时需要减小掺水调节阀开度，降低掺水量节约能源，回油温度降低，井口回油压力增加到合理范围内(最小井口回油压力Pmin～最大井口回油压力Pmax)(0.4
MPa～0.6MPa)，接下来可根据环境温度选择恒定掺水流量控制或变掺水控制方式。
总之，在所述油井工况正常下的井口回压的掺水控制方法中，井口回油压力降低到合理范围内(最小井口回油压力Pmin～最大井口回油压力Pmax)(0.4MPa～0.6MPa)，接下来在室外温度高于10℃条件下优先选择变掺水控制方式继续进行调节，如环境温度不满足则选择恒定掺水流量控制。
以下对油井工况异常的情况进行详细说明：以油井工况为干扰量，在掺水调节阀开度保持不变的情况下，分析井口回油压力(P回油)、回油温度(T回油)、掺水量(Q掺水)、转油站来液压力(P掺汇)响应。
表3各参数对油井工况干扰的相应
在本发明中，所述油井工况异常的井口回压的掺水控制方法，包括：实时检测井口回油压力，以及根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力；根据改变后的所述井口回油压力以及设定井口回油压力进一步判断油井工况；若所述油井工况的工况可恢复油井工况正常，则获取室外温度，以及根据所述室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式；若所述油井工况的工况仍为所述油井工况异常，指示进行井口巡查。
在本发明中，所述油井工况异常的井口回压的掺水控制方法，还包括：确定所述油井工况异常情况的类型；根据所述油井工况异常情况的类型以及所述井口回油压力以及设定井口回油压力进一步判断油井工况。
在本发明中，根据改变后的所述井口回油压力以及设定井口回油压力进一步判断油井工况的方法为：设定或确定最小井口回油压力和最大井口回油压力；若所述井口回油压力可以调节到最小井口回油压力和最大井口回油压力的区间内则认为所述油井工况正常，否则认为油井工况异常。
所述油井工况异常情况的类型，包括：井口冻堵、掺水管线泄露和停井且掺水调节阀开度不变。
在所述井口冻堵的工况中，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力的方法为：调大所述掺水调节阀开度增加掺水量，若所述油井工况的工况可恢复油井工况正常，根据环境温度和设定温度确定所述恒定掺水流量控制或所述变掺水控制方式；否则认为油井工况异常，指示进行井口巡查。
具体地说，油井工况异常下工况一：井口冻堵情况下，掺水调节阀开度不变时，井口回油压力升高，若升高到大于最大井口回油压力Pmax(0.6MPa)时，此时需要调大掺水调节阀开度增加掺水量进行冲洗，回油温度升高，井口回油压力降低到合理范围内(最小井口回油压力Pmin～最大井口回油压力Pmax)(0.4MPa～0.6MPa)之间，接下来可根据环境温度选择恒定掺水流量控制或变掺水控制方式。但当开大掺水调节阀也无法减缓井口回油压P回油的上升，最终井口完全冻堵时，压力表也被冻住，无法正确显示压力值，压力显示会趋近于0，回油温度下降，掺水量随之降低，掺水汇管压力升高，此时需要保持掺水调节阀开度最大，并派工人到井口巡查处理情况。
在所述掺水管线泄露的工况中，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力的方法为：所述井口回油压力大于最大井口回油压力，不可恢复油井工况正常，指示进行井口巡查。
具体地说，油井工况异常下工况二：掺水管线泄露情况下，掺水调节阀开度不变时，井口回油压力先随着管线泄漏而下降，当一段时间后井口由于掺水能力降低，井口回油压力会逐渐增大，若增加到最大井口回油压力Pmax(0.6MPa)以上，此时需要调大掺水调节阀开度增加掺水量进行冲洗，但由于管线泄漏无法使掺水完全掺入井口，导致回油温度继续下降，产水量升高但掺水汇管压力降低，井口回油压力持续升高，此时需派工人到井口巡查处理情况。
在所述停井且掺水调节阀开度不变的工况中，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力的方法为：减小掺水调节阀开度，不可恢复油井工况正常，指示进行井口巡查。
具体地说，油井工况异常下工况三：停井且掺水调节阀开度不变时，井口回油压力下降，此时减小掺水调节阀开度，降低掺水量，井口回油压力继续降低无法回到正常范围，此时需派工人到井口巡查处理情况。
在本发明中，最小井口回油压力可设置为0.4Mpa，最大井口回油压力可设置为0.6Mpa，
同时，本发明提出一种基于井口回压的掺水控制器，包括：存储器和处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序为如上述控制方法，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：确定油井工况的工况；若所述油井工况正常，则获取室外温度，以及根据所述室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式；若所述油井工况异常，则指示进行井口巡查。具体可详见一种基于井口回压的掺水控制方法。
另外，一种基于井口回压的掺水控制系统，包括：如权利要求上所述控制器；以及掺水调节阀、变送器；所述控制器的输入端与所述变送器的输出端连接，所述控制器的输处端与所述掺水调节阀连接；所述变送器，用于实时检测井口回油压力；所述控制根据所述井口回油压力以及设定压力(如，0.4Mpa或0.6Mpa)控制所述调节掺水调节阀的开度；以及根据所述井口回油压力以及设定井口回油压力实时判断油井工况；若所述油井工况正常，则获取室外温度，以及根据所述室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式；若所述油井工况异常，若所述油井工况异常，则指示进行井口巡查。
具体地说，在一种基于井口回压的掺水控制系统中，所述井口回油压力大于设定压力(0.4MPa)，增大掺水调节阀开度；所述井口回油压力小于设定压力(0.4MPa)，减小掺水调节阀开度；所述井口回油压力等于设定压力(0.4MPa)，掺水调节阀开度不变。
图7是本发明实施例不同目标流量下掺水控制误差图。如图7所示，该图为恒定流量控制情况下，不同目标掺水流量时控制误差情况，其中横坐标为采样点数，纵坐标为误差大小单位是％，当设定流量1.2立方米/小时时，平均控制误差为4.1％，当设定流量0.8立方米每小时时，平均控制误差为1.3％，当设定流量为0.4立方米每小时时，平均控制误差为-0.3％，其中设定流量为0.4立方米/小时时，出现特殊情况，由于其它井开掺水导致误差负向异常短时间偏大。
本发明控制精准，改造费用低，可作为计量间掺水的新型控制方式，它确保掺水量可精确定量控制以及根据井口参数自动控制，同时可监测油井管线冻堵、泄露等意外情况，本发明已在某计量间投入运行，正常工况下，人为模拟掺水压力、温度变化(修改上、下限数值)进行测试，现场数据检测分析统计见表5和监测现象统计见表6。
表5模拟工况测试统计表
表6监测现象统计表
| 监测现象 | 出现次数 | 响应次数 | 占比(％) |
| 井口冻堵 | 无 | - | - |
| 掺水管线漏 | 7 | 6 | 85.7 |
| 停井 | 2 | 2 | 100 |
本发明在计量间进行掺水控制试验，经13838组数据测试掺水控制误差<10％，现场数据统计见附图7。
本发明已在我厂某计量间进行测试，运行时发现当热洗、作业等工作状态下，该方式不适用，后经增加远程及自动控制切换功能，继续投入使用。
以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种基于井口回压的掺水控制方法，其特征在于，包括：
确定油井工况；
若所述油井工况正常，则获取室外温度，以及根据所述室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式；
若所述油井工况异常，则指示进行井口巡查；
其中，所述油井工况异常的井口回压的掺水控制方法，包括：
实时检测井口回油压力，以及根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力；
根据改变后的所述井口回油压力以及设定井口回油压力进一步判断油井工况；
若所述油井工况可恢复油井工况正常，则获取室外温度，以及根据所述室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式；
若所述油井工况仍为所述油井工况异常，指示进行井口巡查
其中，根据室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式的方法为：
判断所述室外温度与设定温度的大小；
若所述室外温度小于所述设定温度，则控制方式确定为恒定掺水流量控制；
若所述室外温度大于等于所述设定温度，则控制方式确定为变掺水控制，在较长时间段内，以小流量掺水保障管路通畅，然后在较短时间段内以大流量冲洗管路，融蜡降回压的掺水方式。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述油井工况异常的井口回压的掺水控制方法，还包括：
确定所述油井工况异常情况的类型；
根据所述油井工况异常情况的类型以及所述井口回油压力以及设定井口回油压力进一步判断油井工况。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述油井工况异常情况的类型，包括：井口冻堵、掺水管线泄露和停井且掺水调节阀开度不变；
在所述井口冻堵的工况中，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力的方法为：调大所述掺水调节阀开度增加掺水量，若所述油井工况可恢复油井工况正常，根据所述室外温度和设定温度确定所述恒定掺水流量控制或所述变掺水控制方式；否则认为油井工况异常，指示进行井口巡查；以及/或
在所述掺水管线泄露的工况中，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力的方法为：所述井口回油压力大于最大井口回油压力，不可恢复油井工况正常，指示进行井口巡查；以及/或
在所述停井且掺水调节阀开度不变的工况中，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力的方法为：减小掺水调节阀开度，不可恢复油井工况正常，指示进行井口巡查。
4.根据权利要求1-3任一所述的控制方法，其特征在于，根据改变后的所述井口回油压力以及设定井口回油压力进一步判断油井工况的方法为：
设定或确定最小井口回油压力和最大井口回油压力；
若所述井口回油压力可以调节到最小井口回油压力和最大井口回油压力的区间内则认为所述油井工况正常，否则认为油井工况异常。
5.根据权利要求1-3任一项所述的控制方法，其特征在于，所述油井工况正常下的井口回压的掺水控制方法，包括：
设定或确定最小井口回油压力和最大井口回油压力；实时检测井口回油压力；根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以调节所述井口回油压力到所述最小井口回油压力和所述最大井口回油压力之间，再根据室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式；以及/或
根据掺水汇管压力、计量间掺水汇管温度以及所述掺水调节阀开度对所述油井工况正常进行分类；在分类后，实时检测井口回油压力；根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以调节所述井口回油压力到所述最小井口回油压力和所述最大井口回油压力之间，再根据室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述掺水汇管压力、所述计量间掺水汇管温度以及所述掺水调节阀开度对所述油井工况正常进行分类的方法，包括：
检测所述掺水汇管压力、所述掺水汇管压力以及掺水调节阀开度；
根据所述掺水汇管压力的变化、计量间掺水汇管温度的变化以及掺水调节阀开度的变化，将所述油井工况正常下的工况分为：
油井工况正常下工况一：所述掺水汇管压力下降、所述计量间掺水汇管温度不变以及所述掺水调节阀开度不变；
油井工况正常下工况二：所述掺水汇管压力升高、所述计量间掺水汇管温度不变以及所述掺水调节阀开度不变；
油井工况正常下工况三：所述掺水汇管压力不变，所述计量间掺水汇管温度下降，所述掺水调节阀开度不变；
油井工况正常下工况四：所述掺水汇管压力不变，所述计量间掺水汇管温度升高，所述掺水调节阀开度不变。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，设定或确定最小井口回油压力和最大井口回油压力；
在所述油井工况正常下工况一中，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力的方法为：调大所述掺水调节阀开度增加掺水量进行冲洗，控制所述井口回油压力降低到所述最小井口回油压力和所述最大井口回油压力之间；以及/或
在所述油井工况正常下工况二中，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力的方法为：调小所述掺水调节阀开度增加掺水量进行冲洗，控制所述井口回油压力增加到所述最小井口回油压力和所述最大井口回油压力之间；以及/或
在所述油井工况正常下工况三中，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力的方法为：调大所述掺水调节阀开度增加掺水量进行冲洗，控制所述井口回油压力降低到所述最小井口回油压力和所述最大井口回油压力之间；以及/或
在所述油井工况正常下工况四中，根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力的方法为：调小所述掺水调节阀开度增加掺水量进行冲洗，控制所述井口回油压力增加到所述最小井口回油压力和所述最大井口回油压力之间。
8.一种基于井口回压的掺水控制器，其特征在于，包括：
存储器和处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序为如权利要求1～7任一项所述控制方法，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
确定所述油井工况；
若所述油井工况正常，则获取室外温度，以及根据所述室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式；
若所述油井工况异常，则指示进行井口巡查；
其中，所述油井工况异常的井口回压的掺水控制方法，包括：
实时检测井口回油压力，以及根据所述井口回油压力调节掺水调节阀开度以改变所述井口回油压力；
根据改变后的所述井口回油压力以及设定井口回油压力进一步判断油井工况；
若所述油井工况可恢复油井工况正常，则获取室外温度，以及根据所述室外温度确定恒定掺水流量控制或变掺水控制方式；
若所述油井工况仍为所述油井工况异常，指示进行井口巡查。
9.一种基于井口回压的掺水控制系统，其特征在于，包括：
如权利要求8所述控制器；以及
掺水调节阀、变送器；
所述控制器的输入端与所述变送器的输出端连接，所述控制器的输出端与所述掺水调节阀连接；
所述变送器，用于实时检测井口回油压力。
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