CN111322522B - 环状原油集输系统的掺水参数的控制方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环状原油集输系统的掺水参数的控制方法、装置和存储介质，属于油田掺水集油技术领域。该方法应用于掺水控制系统中，包括每隔预设时间段，通过数据采集器获取环状原油集输系统的运行参数，根据这些参数，通过处理器获取包括掺水温度变量和掺水量变量的环状原油集输系统的日能耗模型，并根据日能耗模型和预设约束条件，确定满足预设约束条件且使环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数，最后，通过加热炉温控器和掺水泵控制变频器控制环状原油集输系统的掺水参数的调整。根据该方法可以使掺水控制系统实现自动、快速地对环状原油集输系统中的掺水参数进行控制的功能，保证了环状原油集输系统的日能耗始终处于最低值。

Description

环状原油集输系统的掺水参数的控制方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及油田掺水集油技术领域，特别涉及一种环状原油集输系统的掺水参数的控制方法、装置及存储介质。

背景技术

目前，在油田地面管线建设中，通常用多根集油管道将多口油井和联合站进行串接，形成一个闭合的环状原油集输系统。在使用该环状原油集输系统对原油进行集输时，如果地面环境温度过低，则可能会导致原油的流动温度低于原油的凝固点，使得原油在该环状原油集输系统中的流动能力变差，增加原油集输的难度，这种情况下，可以采用在联合站内向该环状原油集输系统掺热水的方法，使与热水混合后的原油的流动温度高于原油的凝固点，进而提高原油在该环状原油集输系统中的流动能力。而为了降低原油集输过程中的运行能耗，则需要预先确定合适的掺水参数，该掺水参数包括掺水温度和掺水量。

相关技术中，技术人员可以根据经验，在由温度变送器、压力变送器、GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术)通信以及掺水流量自动控制装置构成的集中控制系统中设置指定掺水温度，并将指定掺水温度与原油通过环状原油集输系统进入联合站时的实际回液温度进行比较，若实际回液温度与指定掺水温度之间的差值的绝对值大于2℃时，则将温度为指定掺水温度的热水掺入环状原油集输系统中，直至实际回液温度与指定掺水温度之间的差值的绝对值小于2℃时，停止掺水。

然而，由于相关技术中的指定掺水温度是依据人工经验法确定的回液温度值，准确度较低，掺水量是根据指定掺水温度与实际回液温度的不断比较确定的，确定方式较为复杂。并且，由于相关技术在确定了新的掺水温度和掺水量后，是通过技术人员手动对环状原油集输系统的掺水参数进行调节，调节工作量较大，且在调节过程中可能会出现调节不及时的情况。

发明内容

本发明实施例提供了一种环状原油集输系统的掺水参数的控制方法、装置及存储介质，可以用来解决相关技术中根据人工经验法确定的回液温度值准确度较低，且通过人工手动对环状原油集输系统的掺水参数调节时调节工作量大，调节不及时的问题。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种环状原油集输系统的掺水参数的控制方法，应用于掺水控制系统中，所述掺水控制系统包括环状原油集输系统、数据采集器、处理器、加热炉温控器和掺水泵控制变频器，所述方法包括：

每隔预设时间段，通过所述数据采集器，获取所述环状原油集输系统的第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力、原油的凝固点和水的比热；

其中，所述第一参数包括原油的密度和原油的比热，所述第二参数包括原油的运动粘度和气液混输水利摩阻系数，所述环状原油集输系统包括的多根集油管道中每根集油管道的管道长度、管道外直径、管道总传热系数和中心埋深处的自然地温，以及所述环状原油集输系统包括的多口油井中每口油井的产液量、产出液含水率、产出液温度；

通过所述处理器，根据所述第一参数、所述第二参数、所述日运行时间、所述热效率、所述泵效率、所述掺水压力和所述水的比热，获取所述环状原油集输系统的日能耗模型，所述日能耗模型包括掺水温度变量和掺水量变量；

通过所述处理器，根据所述环状原油集输系统的日能耗模型和预设约束条件，确定满足所述预设约束条件且使所述环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数，所述预设约束条件是指所述环状原油集输系统在运行时需要满足的温度条件和/或压力条件，所述目标掺水参数包括掺水温度和掺水量；

当所述加热炉温控器的控制温度与所述掺水温度的差值大于第一阈值时，通过所述加热炉温控器，将所述控制温度调整为所述掺水温度；

当所述掺水泵控制变频器的控制流量与所述掺水量的差值大于第二阈值时，通过所述掺水泵控制变频器，将所述控制流量调整为所述掺水量。

可选地，所述通过所述处理器，根据所述第一参数、所述第二参数、所述日运行时间、所述热效率、所述泵效率、所述掺水压力和所述水的比热，建立所述环状原油集输系统的日能耗模型之前，包括：

通过所述处理器，根据所述第一参数变量、所述第二参数变量、所述掺水压力变量、所述水的比热变量、所述掺水温度变量和所述掺水量变量，确定所述环状原油集输系统的目标参数模型；

通过所述处理器，根据所述日运行时间变量、所述热效率变量、所述目标参数模型、所述水的比热变量、所述掺水温度变量和所述掺水量变量，建立所述环状原油集输系统的日热力能耗初始模型；

通过所述处理器，根据所述日运行时间变量、所述泵效率变量、所述掺水压力变量、所述目标参数模型和所述掺水温度变量，建立所述环状原油集输系统的日动力能耗初始模型；

通过所述处理器，根据所述环状原油集输系统的日热力能耗初始模型和日动力能耗初始模型，确定所述环状原油集输系统的日能耗初始模型；

所述通过所述处理器，根据所述第一参数、所述第二参数、所述日运行时间、所述热效率、所述泵效率、所述掺水压力和所述水的比热，获取所述环状原油集输系统的日能耗模型，包括：

通过所述处理器，根据所述第一参数、所述第二参数、所述日运行时间、所述热效率、所述泵效率、所述掺水压力、所述水的比热和所述日能耗初始模型，确定所述环状原油集输系统的日能耗模型。

可选地，所述目标参数模型包括所述多根集油管道中每根集油管道内流体的流量模型、含水率模型、比热模型、密度模型以及所述流体在多根集油管道中每根集油管道内的起点温度模型、末点温度模型和末点压力模型。

可选地，通过所述处理器，根据所述日运行时间变量、所述热效率变量、所述目标参数模型、所述水的比热变量、所述掺水温度变量和所述掺水量变量，建立所述环状原油集输系统的日热力能耗初始模型，包括：

通过所述处理器，根据所述日运行时间变量、所述热效率变量、所述目标参数模型、所述水的比热变量、所述掺水温度变量和所述掺水量变量，建立如下日热力能耗初始模型：

其中，所述f_T是指所述环状原油集输系统的日热力能耗变量，所述C_w是指所述水的比热变量，所述Q_w是指所述掺水量变量，所述T_w是指所述掺水温度变量，所述T₁是指所述流体在多根集油管道中的第一根集油管道的末点温度变量，所述C_i是指由所述比热模型确定的多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道内流体的比热变量，所述Q_i是指由所述流量模型确定的多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道内流体的流量变量，所述T_i是指由所述起点温度模型确定的流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的起点温度变量，所述T_mi是指由所述末点温度模型确定的流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的末点温度变量，所述t是指所述环状原油集输系统的日运行时间变量，所述η_T是指所述环状原油集输系统的热效率变量。

可选地，所述通过所述处理器，根据所述日运行时间变量、所述泵效率变量、所述掺水压力变量、所述目标参数模型和所述掺水温度变量，建立所述环状原油集输系统的日动力能耗初始模型，包括：

通过所述处理器，根据所述日运行时间变量、所述泵效率变量、所述掺水压力变量、所述目标参数模型和所述掺水温度变量，建立如下日动力能耗初始模型：

其中，所述f_P是指所述环状原油集输系统的日动力能耗变量，所述Q_w是指所述掺水量变量，所述P_w是指所述掺水压力变量，所述P₁是指由所述末点压力模型确定的流体在多根集油管道中的第一根集油管道的末点压力变量，所述Q_i是指由所述流量模型确定的多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道内流体的流量变量，所述P_i是指流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的起点压力变量，所述P_mi是指由所述末点压力模型确定的流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的末点压力变量，所述t是指所述环状原油集输系统的日运行时间变量，所述η_P是指所述环状原油集输系统的泵效率变量。

可选地，所述通过所述处理器，根据所述环状原油集输系统的日能耗模型和预设约束条件，确定满足所述预设约束条件且使所述环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数，包括：

通过所述处理器，将所述环状原油集输系统的日能耗模型和所述预设约束条件进行关联，得到所述环状原油集输系统的能耗关联模型；

通过所述处理器，将所述能耗关联模型转化为无约束条件的优化函数，并确定使所述优化函数的函数值最小的最优解，所述最优解包括掺水温度和掺水量；

通过所述处理器，将所述最优解确定为所述目标掺水参数。

可选地，所述预设约束条件包括：

所述多根集油管道中的最后一根集油管道的末点温度大于或等于所述原油的凝固点；和/或，

所述多根集油管道中的最后一根集油管道的末点压力小于或等于第一阈值；和/或，

所述多根集油管道中的每一根集油管道的起点压力小于或等于第二阈值。

第二方面，提供了一种环状原油集输系统的掺水参数的控制装置，应用于掺水控制系统中，所述掺水控制系统包括环状原油集输系统、数据采集器、处理器、加热炉温控器和掺水泵控制变频器，所述装置包括：

第一获取模块，用于每隔预设时间段，通过所述数据采集器，获取所述环状原油集输系统的第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力、原油的凝固点和水的比热；

其中，所述第一参数包括原油的密度和原油的比热，所述第二参数包括原油的运动粘度和气液混输水利摩阻系数，所述环状原油集输系统包括的多根集油管道中每根集油管道的管道长度、管道外直径、管道总传热系数和中心埋深处的自然地温，以及所述环状原油集输系统包括的多口油井中每口油井的产液量、产出液含水率、产出液温度；

第二获取模块，用于通过所述处理器，根据所述第一参数、所述第二参数、所述日运行时间、所述热效率、所述泵效率、所述掺水压力和所述水的比热，获取所述环状原油集输系统的日能耗模型，所述日能耗模型包括掺水温度变量和掺水量变量；

确定模块，用于通过所述处理器，根据所述环状原油集输系统的日能耗模型和预设约束条件，确定满足所述预设约束条件且使所述环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数，所述预设约束条件是指所述环状原油集输系统在运行时需要满足的温度条件和/或压力条件，所述目标掺水参数包括掺水温度和掺水量；

第一控制模块，用于当所述加热炉温控器的控制温度与所述掺水温度的差值大于第一阈值时，通过所述加热炉温控器，将所述控制温度调整为所述掺水温度；

第二控制模块，用于当所述掺水泵控制变频器的控制流量与所述掺水量的差值大于第二阈值时，通过所述掺水泵控制变频器，将所述控制流量调整为所述掺水量。

可选地，所述第二获取模块还包括：：

第一确定单元，用于通过所述处理器，根据所述第一参数变量、所述第二参数变量、所述掺水压力变量、所述水的比热变量、所述掺水温度变量和所述掺水量变量，确定所述环状原油集输系统的目标参数模型；

第一建模单元，用于通过所述处理器，根据所述日运行时间变量、所述热效率变量、所述目标参数模型、所述水的比热变量、所述掺水温度变量和所述掺水量变量，建立所述环状原油集输系统的日热力能耗初始模型；

第二建模单元，用于通过所述处理器，根据所述日运行时间变量、所述泵效率变量、所述掺水压力变量、所述目标参数模型和所述掺水温度变量，建立所述环状原油集输系统的日动力能耗初始模型；

第二确定单元，用于通过所述处理器，根据所述环状原油集输系统的日热力能耗初始模型和日动力能耗初始模型，确定所述环状原油集输系统的日能耗初始模型；

所述第二获取模块具体用于，通过所述处理器，根据所述第一参数、所述第二参数、所述日运行时间、所述热效率、所述泵效率、所述掺水压力、所述水的比热和所述日能耗初始模型，确定所述环状原油集输系统的日能耗模型。

可选地，所述目标参数模型包括：所述多根集油管道中每根集油管道内流体的流量模型、含水率模型、比热模型、密度模型以及所述流体在多根集油管道中每根集油管道内的起点温度模型、末点温度模型和末点压力模型。

可选地，所述第一建模单元具体用于：

通过所述处理器，根据所述日运行时间变量、所述热效率变量、所述目标参数模型、所述水的比热变量、所述掺水温度变量和所述掺水量变量，建立如下日热力能耗初始模型：

其中，所述f_T是指所述环状原油集输系统的日热力能耗变量，所述C_w是指所述水的比热变量，所述Q_w是指所述掺水量变量，所述T_w是指所述掺水温度变量，所述T₁是指所述流体在多根集油管道中的第一根集油管道的末点温度变量，所述C_i是指由所述比热模型确定的多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道内流体的比热变量，所述Q_i是指由所述流量模型确定的多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道内流体的流量变量，所述T_i是指由所述起点温度模型确定的流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的起点温度变量，所述T_mi是指由所述末点温度模型确定的流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的末点温度变量，所述t是指所述环状原油集输系统的日运行时间变量，所述η_T是指所述环状原油集输系统的热效率变量。

可选地，所述第二建模单元具体用于：

通过所述处理器，根据所述日运行时间变量、所述泵效率变量、所述掺水压力变量、所述目标参数模型和所述掺水温度变量，建立如下日动力能耗初始模型：

其中，所述f_P是指所述环状原油集输系统的日动力能耗变量，所述Q_w是指所述掺水量变量，所述P_w是指所述掺水压力变量，所述P₁是指由所述末点压力模型确定的流体在多根集油管道中的第一根集油管道的末点压力变量，所述Q_i是指由所述流量模型确定的多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道内流体的流量变量，所述P_i是指流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的起点压力变量，所述P_mi是指由所述末点压力模型确定的流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的末点压力变量，所述t是指所述环状原油集输系统的日运行时间变量，所述η_P是指所述环状原油集输系统的泵效率变量。

可选地，所述确定模块包括：

关联单元，用于通过所述处理器，将所述环状原油集输系统的日能耗模型和所述预设约束条件进行关联，得到所述环状原油集输系统的能耗关联模型；

第三确定单元，用于通过所述处理器，将所述能耗关联模型转化为无约束条件的优化函数，并确定使所述优化函数的函数值最小的最优解，所述最优解包括掺水温度和掺水量；

第四确定单元，用于通过所述处理器，将所述最优解确定为所述目标掺水参数。

可选地，所述关联单元中的所述预设约束条件包括：

所述多根集油管道中的最后一根集油管道的末点温度大于或等于所述原油的凝固点；和/或，

所述多根集油管道中的最后一根集油管道的末点压力小于或等于第一阈值；和/或，

所述多根集油管道中的每一根集油管道的起点压力小于或等于第二阈值。

第三方面，提供了一种环状原油集输系统的掺水参数的控制装置，所述装置包括：

处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行上述第一方面所述的任一项方法。

第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面提供的任一所述的方法。

本发明实施例提供的技术方案至少带来如下有益效果：在本发明实施例提供的环状原油集输系统的掺水参数的控制方法应用于掺水控制系统中，掺水控制系统包括环状原油集输系统、数据采集器、处理器、加热炉温控器和掺水泵控制变频器，每隔预设时间段，通过数据采集器，可以获取环状原油集输系统的第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力、原油的凝固点和水的比热，第一参数包括原油的密度和原油的比热，第二参数包括原油的运动粘度和气液混输水利摩阻系数，环状原油集输系统包括的多根集油管道中每根集油管道的管道长度、管道外直径、管道总传热系数和中心埋深处的自然地温，以及环状原油集输系统包括的多口油井中每口油井的产液量、产出液含水率、产出液温度。其中，随着环状原油集输系统的运行，第二参数、日运行时间、热效率、泵效率和掺水压力的值会改变，因此，第二参数、日运行时间、热效率、泵效率和掺水压力为环状原油集输系统的掺水影响参数。之后，通过处理器，根据第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力、原油的凝固点和水的比热，获取包括有掺水温度变量和掺水量变量的环状原油集输系统的日能耗模型，并通过所述处理器，将环状原油集输系统在正常运行状态下需要满足的温度条件和/或压力条件作为日能耗模型的预设约束条件，根据日能耗模型和预设约束条件，确定满足预设约束条件且使环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数，目标掺水参数包括掺水温度和掺水量。本发明通过为环状原油集输系统建立日能耗模型，并根据该日能耗模型和预设约束条件，确定可以满足预设约束条件且使环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数，使得根据该目标掺水参数对环状原油集输系统进行掺水时，环状原油集输系统的日能耗处于最低值，节约了原油集输的运行成本，并且，本发明将环状原油集输系统的掺水参数的控制方法应用于掺水控制系统，使得在确定了最新的掺水温度和掺水量后，可以通过掺水控制系统中的加热炉温控器对环状原油集输系统中的掺水温度进行自动控制，通过掺水泵控制变频器对环状原油集输系统中的掺水量进行自动控制，从而实现了自动、快速地对环状原油集输系统中的掺水参数进行控制的功能，实现了对环状原油集输系统的掺水参数的动态调整，保证了环状原油集输系统的日能耗始终处于最低值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种掺水控制系统的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种环状原油集输系统的掺水参数的控制方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的另一种环状原油集输系统的掺水参数的控制方法的流程图；

图4是本发明实施例提供的一种环状原油集输系统的掺水参数的控制装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种终端500的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

在对本发明实施例进行详细的解释说明之前，先对本发明实施例中涉及到的名词进行解释说明。

环状原油集输系统

环状原油集输系统是指由多根集油管道将多口油井和联合站串接，形成一个一个闭合的环状原油集输系统，且原油在该环状原油集输系统的多根集油管道内为单向流动。

日热力能耗

日热力能耗是指流体在环状原油集输系统中的集油管道内流动时，因为不断向外界环境散热而造成的流体的温度下降，使得环状原油集输系统在一个工作日内的热力发生的损耗。

日动力能耗

日动力能耗是指流体在环状原油集输系统中的集油管道内流动时，因为与集油管道的管壁产生摩擦而使得集输管路内流体压力下降，使得环状原油集输系统在一个工作日内的动力发生的损耗。

图1是本发明实施例提供的一种掺水控制系统的流程示意图。参见图1，掺水控制系统包括环状原油集输系统101、数据采集器102、处理器103、加热炉温控器104和掺水泵控制变频器105，其中，数据采集器102对环状原油集输系统101中的各生产环节的运行数据进行采集，并通过处理器103对采集得到的数据进行处理，确定出在当前时间段内满足预设约束条件且使环状原油集输系统的日能耗最小的最优掺水温度和最优掺水量，最后，通过加热炉温控器104对加热炉的控制温度进行控制，使加热炉的控制温度达到最优掺水温度，通过掺水泵控制变频器105对掺水泵的控制流量进行控制，使掺水泵的控制流量调整为最优掺水量，根据最优掺水温度和最优掺水量向环状原油集输系统参入热水，可以确保环状原油集输系统的日能耗处于最低值，且实现了通过掺水控制系统对环状原油集输系统的自动控制的功能。

图2是本发明实施例提供的一种环状原油集输系统的掺水参数的控制方法的流程图。参见图2，该方法应用于掺水控制系统中，掺水控制系统包括环状原油集输系统、数据采集器、处理器、加热炉温控器和掺水泵控制变频器，该方法包括如下步骤：

步骤201：每隔预设时间段，通过数据采集器，获取环状原油集输系统的第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力、原油的凝固点和水的比热。

其中，第一参数包括原油的密度和原油的比热，第二参数包括原油的运动粘度和气液混输水利摩阻系数，环状原油集输系统包括的多根集油管道中每根集油管道的管道长度、管道外直径、管道总传热系数和中心埋深处的自然地温，以及环状原油集输系统包括的多口油井中每口油井的产液量、产出液含水率、产出液温度。

步骤202：通过处理器，根据第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力和水的比热，获取环状原油集输系统的日能耗模型，日能耗模型包括掺水温度变量和掺水量变量。

步骤203：通过处理器，根据环状原油集输系统的日能耗模型和预设约束条件，确定满足预设约束条件且使环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数，预设约束条件是指环状原油集输系统在运行时需要满足的温度条件和/或压力条件，目标掺水参数包括掺水温度和掺水量。

步骤204：当加热炉温控器的控制温度与掺水温度的差值大于第一阈值时，通过加热炉温控器，将控制温度调整为掺水温度。

步骤205：当掺水泵控制变频器的控制流量与掺水量的差值大于第二阈值时，通过掺水泵控制变频器，将控制流量调整为掺水量。

在本发明实施例提供的环状原油集输系统的掺水参数的控制方法应用于掺水控制系统中，掺水控制系统包括环状原油集输系统、数据采集器、处理器、加热炉温控器和掺水泵控制变频器，每隔预设时间段，通过数据采集器，可以获取环状原油集输系统的第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力、原油的凝固点和水的比热，第一参数包括原油的密度和原油的比热，第二参数包括原油的运动粘度和气液混输水利摩阻系数，环状原油集输系统包括的多根集油管道中每根集油管道的管道长度、管道外直径、管道总传热系数和中心埋深处的自然地温，以及环状原油集输系统包括的多口油井中每口油井的产液量、产出液含水率、产出液温度。其中，随着环状原油集输系统的运行，第二参数、日运行时间、热效率、泵效率和掺水压力的值会改变，因此，第二参数、日运行时间、热效率、泵效率和掺水压力为环状原油集输系统的掺水影响参数。之后，通过处理器，根据第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力、原油的凝固点和水的比热，获取包括有掺水温度变量和掺水量变量的环状原油集输系统的日能耗模型，并通过处理器，将环状原油集输系统在正常运行状态下需要满足的温度条件和/或压力条件作为日能耗模型的预设约束条件，根据日能耗模型和预设约束条件，确定满足预设约束条件且使环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数，目标掺水参数包括掺水温度和掺水量。本发明通过为环状原油集输系统建立日能耗模型，并根据该日能耗模型和预设约束条件，确定可以满足预设约束条件且使环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数，使得根据该目标掺水参数对环状原油集输系统进行掺水时，环状原油集输系统的日能耗处于最低值，节约了原油集输的运行成本，并且，本发明将环状原油集输系统的掺水参数的控制方法应用于掺水控制系统，使得在确定了最新的掺水温度和掺水量后，可以通过掺水控制系统中的加热炉温控器对环状原油集输系统中的掺水温度进行自动控制，通过掺水泵控制变频器对环状原油集输系统中的掺水量进行自动控制，从而实现了自动、快速地对环状原油集输系统中的掺水参数进行控制的功能，实现了对环状原油集输系统的掺水参数的动态调整，保证了环状原油集输系统的日能耗始终处于最低值。

可选地，通过处理器，根据第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力和水的比热，获取环状原油集输系统的日能耗模型之前，还包括：

通过处理器，根据第一参数变量、第二参数变量、掺水压力变量、水的比热变量、掺水温度变量和掺水量变量，确定环状原油集输系统的目标参数模型；

通过处理器，根据日运行时间变量、热效率变量、目标参数模型、水的比热变量、掺水温度变量和掺水量变量，建立环状原油集输系统的日热力能耗初始模型；

通过处理器，根据日运行时间变量、泵效率变量、掺水压力变量、目标参数模型和掺水温度变量，建立环状原油集输系统的日动力能耗初始模型；

通过处理器，根据环状原油集输系统的日热力能耗初始模型和日动力能耗初始模型，确定环状原油集输系统的日能耗初始模型；

通过处理器，根据第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力和水的比热，获取环状原油集输系统的日能耗模型，包括：

通过处理器，根据第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力、水的比热和日能耗初始模型，确定环状原油集输系统的日能耗模型。

可选地，目标参数模型包括多根集油管道中每根集油管道内流体的流量模型、含水率模型、比热模型、密度模型以及流体在多根集油管道中每根集油管道内的起点温度模型、末点温度模型和末点压力模型。

可选地，通过处理器，根据日运行时间变量、热效率变量、目标参数模型、水的比热变量、掺水温度变量和掺水量变量，建立环状原油集输系统的日热力能耗初始模型，包括：

通过处理器，根据日运行时间变量、热效率变量、目标参数模型、水的比热变量、掺水温度变量和掺水量变量，建立如下日热力能耗初始模型：

其中，f_T是指环状原油集输系统的日热力能耗变量，C_w是指水的比热变量，Q_w是指掺水量变量，T_w是指掺水温度变量，T₁是指流体在多根集油管道中的第一根集油管道的末点温度变量，C_i是指由比热模型确定的多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道内流体的比热变量，Q_i是指由流量模型确定的多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道内流体的流量变量，T_i是指由起点温度模型确定的流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的起点温度变量，T_mi是指由末点温度模型确定的流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的末点温度变量，t是指环状原油集输系统的日运行时间变量，η_T是指环状原油集输系统的热效率变量。

可选地，通过处理器，根据日运行时间变量、泵效率变量、掺水压力变量、目标参数模型和掺水温度变量，建立环状原油集输系统的日动力能耗初始模型，包括：

通过处理器，根据日运行时间变量、泵效率变量、掺水压力变量、目标参数模型和掺水温度变量，建立如下日动力能耗初始模型：

其中，f_P是指环状原油集输系统的日动力能耗变量，Q_w是指掺水量变量，P_w是指掺水压力变量，P₁是指由末点压力模型确定的流体在多根集油管道中的第一根集油管道的末点压力变量，Q_i是指由流量模型确定的多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道内流体的流量变量，P_i是指流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的起点压力变量，P_mi是指由末点压力模型确定的流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的末点压力变量，t是指环状原油集输系统的日运行时间变量，η_P是指环状原油集输系统的泵效率变量。

可选地，通过处理器，根据环状原油集输系统的日能耗模型和预设约束条件，确定满足预设约束条件且使环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数，包括：

通过处理器，将环状原油集输系统的日能耗模型和预设约束条件进行关联，得到环状原油集输系统的能耗关联模型；

通过处理器，将能耗关联模型转化为无约束条件的优化函数，并确定使优化函数的函数值最小的最优解，最优解包括掺水温度和掺水量；

通过处理器，将最优解确定为目标掺水参数。

可选地，预设约束条件包括：

多根集油管道中的最后一根集油管道的末点温度大于或等于原油的凝固点；和/或，

多根集油管道中的最后一根集油管道的末点压力小于或等于第一阈值；和/或，

多根集油管道中的每一根集油管道的起点压力小于或等于第二阈值。

上述所有可选技术方案，均可按照任意结合形成本发明的可选实施例，本发明实施例对此不再一一赘述。

图3是本发明实施例提供的另一种环状原油集输系统的掺水参数的控制方法的流程图，该方法应用于掺水控制系统中，掺水控制系统包括环状原油集输系统、数据采集器、处理器、加热炉温控器和掺水泵控制变频器。参见图3，该方法包括如下步骤：

步骤301：每隔预设时间段，通过数据采集器，获取环状原油集输系统的第一参数、原油的凝固点和水的比热，第一参数包括原油的密度和原油的比热。

需要说明的是，数据采集器可以为安装在环状原油集输系统中每口生产井上的压力传感器、温度传感器以及环状原油集输系统的运行数据传感器，通过数据采集器，掺水控制系统可以获取到环状原油集输系统运行时的所有数据，从而根据这些数据确定环状原油集输系统的掺水参数。

此外，由于环状原油集输系统中的多口油井中每口油井的产液量、产出液含水率、产出液温度等参数在一定时间段内是会发生变化的，而变化之后的数据会影响确定出的环状原油集输系统的掺水参数，因此，可以为数据采集器设置预设时间段，使数据采集器每隔预设时间段对环状原油集输系统的运行数据进行采集，以使确定出的环状原油集输系统的掺水参数为该预设时间段内环状原油集输系统的最优掺水参数，进而使环状原油集输系统的日能耗最低。预设时间段可以为一小时、二十四小时或其他时间，预设时间段的时间越短，数据采集器采集数据的频率越高，根据采集到的数据确定的环状原油集输系统的掺水参数越准确，本发明实施例对预设时间段不做具体限定。

其中，原油的密度是指每口油井的原油的密度值。实际应用中，原油的密度可以由用户输入得到，可以由其他设备发送得到，也可以根据每口油井的原油的密度实验数据得到。例如，获取每口油井的原油的密度实验数据中的原油的质量和体积，将质量与体积的比值确定为每口油井的原油的密度。

其中，原油的比热是指每口油井的原油在没有相变化和化学变化时，一定量原油的温度升高1K所需的热量。实际应用中，原油的比热可以由用户输入得到，可以由其他设备发送得到，也可以根据每口油井的原油的比热实验数据得到。例如，获取每口油井的原油的比热实验数据中的原油的温度升高值和热量消耗值，将热量与温度升高值的比值确定为每口油井的原油的比热。

其中，原油的凝固点是指使原油失去流动性能时所对应的最高温度。实际应用中，原油的凝固点可以由用户输入得到，可以由其他设备得到，也可以通过原油的凝固点测试实验数据得到。例如，获取原油的凝固点测试实验数据中原油刚好失去流动性能时所对应的温度，将该温度确定为原油的凝固点。

其中，水的比热是指在没有相变化和化学变化时，使一定量均相的水的温度升高1K时所需的热量。实际应用中，水的比热可以事先通过比热实验确定，并由用户输入终端，也可以先由其他设备获取，并由其他设备发送至终端得到。

步骤302：每隔预设时间段，通过数据采集器，获取环状原油集输系统的第二参数、日运行时间、热效率、泵效率和掺水压力，掺水影响参数包括环状原油集输系统的日运行时间、热效率、泵效率和掺水压力，第二参数包括原油的运动粘度和气液混输水利摩阻系数，环状原油集输系统包括的多根集油管道中每根集油管道的管道长度、管道外直径、管道总传热系数和中心埋深处的自然地温，以及环状原油集输系统包括的多口油井中每口油井的产液量、产出液含水率、产出液温度。

其中，日运行时间是指每日向环状原油集输系统内掺水时所花费的工作时间。实际应用中，日运行时间可以由用户输入得到，可以由其他设备发送得到，也可以通过读取环状原油集输系统的掺水记录确定。例如，环状原油集输系统的掺水记录中记载有每日向环状原油集输系统掺水的开始时间和停止时间，终端可以读取环状原油集输系统的掺水记录中记载的掺水开始时间和停止时间，并将掺水开始时间和停止时间之间的时长确定为日运行时间。

其中，热效率是指在对向环状原油集输系统所掺的水进行加热时，水得到的热量占燃烧燃料所消耗的热量的比值。实际应用中，由于加热设备的热效率在出厂时均有标定，因此，热效率可以由用户根据加热设备的标定数值输入得到，也可以先由其他设备获取加热设备的热效率，再向终端发送得到。

其中，泵效率是指为环状原油集输系统提供掺水动力的泵的输出的功率与泵输入的功率之间的比值。实际应用中，泵效率通常是一个定值，泵效率可以由用户根据泵在出厂时所标定的泵效率输入得到，也可以先由其他设备获取泵的标定泵效率，再向终端发送得到。

其中，掺水压力是指在为环装原油集输系统掺水时所需的压力。实际应用中，掺水压力可以由用户输入得到，可以由其他设备发送得到，也可以通过接收设置在环装原油集输系统中掺水口所在位置处的压力表所发送的压力数据得到。例如，在环装原油集输系统中掺水口所在位置处的压力表为带有蓝牙或GPRS功能的压力表，终端可以接收该压力表传输的压力数据，并对多个瞬时压力数据进行平均，将平均后的压力确定为掺水压力。需要说明的是，本发明实施例对掺水压力的获取方法不做具体限定。

其中，原油的运动粘度是指原油在流动时产生的动力粘度与同温度下该流体密度ρ之比。实际应用中，原油的运动粘度可以由用户输入得到，可以由其他设备得到，也可以通过原油的运动粘度测试实验数据得到。例如，获取原油的运动粘度测试实验数据，将原油的动力粘度与同温度下该流体密度ρ的比值确定为原油的运动粘度。

其中，气液混输水利摩阻系数是指气液混合流动时沿程的动力损失系数。实际应用中，气液混输水利摩阻系数可以由用户输入得到，可以由其他设备得到，也可以通过气液混输水利摩阻系数测试实验数据得到。例如，可以获取气液混输水利摩阻系数测试实验中的雷诺数，根据雷诺数确定气液混输水利摩阻系数。

其中，管道长度是指每根集油管道的管道的总长度。实际应用中，管道长度可以由用户输入得到，可以由其他设备得到。

其中，管道外直径是指每根集油管道的外部直径。实际应用中，管道外直径可以由用户输入得到，可以由其他设备得到。

其中，管道总传热系数是指在稳定传热条件下，管道管壁内外两侧空气温差为1度，单位时间通过单位面积传递的热量。实际应用中，管道总传热系数可以由用户输入得到，可以由其他设备得到，还可以根据管道总传热系数的实验数据确定。例如，获取管道总传热系数的实验数据中的温差、时间、面积和热量，并根据温差、时间、面积和热量确定管道总传热系数。

其中，中心埋深处的自然地温是指每根管道的中心埋深处的自然地温。实际应用中，中心埋深处的自然地温可以由用户输入得到，可以由其他设备得到，还可以根据设置在每根管道的中心埋深处的温度检测设备检测的温度数据进行确定。例如，获取每根管道的中心埋深处的温度检测设备检测的温度数据，将每根管道的中心埋深处的温度检测设备检测的温度值确定为每根管道的中心埋深处的自然地温。

其中，产液量是指每口油井的日产液量。实际应用中，产液量可以由用户输入得到，可以由其他设备发送得到，也可以根据设置在每口油井的流量计的读数得到。例如，在每口油井井口出油管道内分别设置一个带有蓝牙功能或GPRS功能的流量计，通过蓝牙或GPRS从流量计获取每口油井的日产液量来确定产液量。

其中，产出液含水率是指每口油井的日产液量的含水率。实际应用中，产出液含水率可以由用户输入得到，可以由其他设备发送得到，也可以根据每口油井的产出液含水率实验数据得到。例如，获取每口油井的产出液含水率实验数据中的总液量和产出水的热量，将产出水与总液量的比值确定为每口油井的产出液含水率。

其中，产出液温度是指每口油井的产出液在井口的温度。实际应用中，产出液温度可以由用户输入得到，可以由其他设备发送得到，也可以获取设置在每口油井井口处的温度计的计量数据得到。

步骤303：通过处理器，根据第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力和水的比热，获取环状原油集输系统的日能耗模型，日能耗模型包括掺水温度变量和掺水量变量。

需要说明的是，处理器可以对从数据采集器采集到的数据进行处理，包括，可以根据数据采集器采集到的数据获取环状原油集输系统的日能耗模型，可以根据数据采集器采集到的数据以及日能耗模型和预设约束条件确定出满足预设约束条件且使环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数。

此外，环状原油集输系统的日能耗除了受环状原油集输系统的第二参数、日运行时间、热效率、泵效率和掺水压力的影响外，还受掺水温度和掺水量的影响，而为了确定环状原油集输系统在运行时日能耗最低时的掺水温度和掺水量，可以将掺水温度和掺水量作为两个独立变量，并根据环状原油集输系统的日能耗特点，由掺水温度变量、掺水量变量与环状原油集输系统的第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力、原油的凝固点和水的比热共同建立适用于环状原油集输系统的日能耗模型，以便可以根据环状原油集输系统的日能耗模型，确定出目标掺水参数的值。

在一种可能的实现方式中，由于环状原油集输系统的日能耗包括了日热力能耗和日动力能耗，因此，可以先通过处理器，分别建立环状原油集输系统的日热力能耗初始模型和日动力能耗初始模型，再通过处理器，根据环状原油集输系统的日热力能耗初始模型日动力能耗初始模型，建立环状原油集输系统的日能耗初始模型，最后，当数据采集器获取到日能耗模型中的数据时，根据采集到的第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力、水的比热和日能耗初始模型，获取环状原油集输系统的日能耗模型。

具体地，可以通过如下步骤3031-3034确定环状原油集输系统的日能耗初始模型。

步骤3031：通过处理器，根据第一参数变量、第二参数变量、掺水压力变量、水的比热变量、掺水温度变量和掺水量变量，确定环状原油集输系统的目标参数模型。

具体地，可以通过处理器，根据第一参数变量、第二参数变量、掺水压力变量、水的比热变量、掺水温度变量和掺水量变量，确定多根集油管道中每根集油管道内流体的流量模型、含水率模型、比热模型、密度模型以及流体在多根集油管道中每根集油管道内的起点温度模型、末点温度模型和末点压力模型，并将多根集油管道中每根集油管道内流体的流量模型、含水率模型、比热模型、密度模型以及流体在多根集油管道中每根集油管道内的起点温度模型、末点温度模型和末点压力模型确定为环状原油集输系统的目标参数模型。

需要说明的是，在建立环状原油集输系统的日能耗初始模型时，由于根据第一参数变量、第二参数变量、掺水压力变量、水的比热变量、掺水温度变量和掺水量变量共同确定多根集油管道中的每根集油管道内流体的流量和比热，以及流体在多根集油管道中的每根集油管道的起点温度、末点温度、起点压力和末点压力，因此，可以先根据第一参数变量、第二参数变量、掺水压力变量、水的比热变量、掺水温度变量和掺水量变量，确定环状原油集输系统的目标参数模型，再根据日运行时间变量、热效率变量、水的比热变量、泵效率变量、掺水压力变量和目标参数模型来建立环状原油集输系统的日能耗初始模型。

此外，由于环状原油集输系统的工作方式是所掺热水从环装原油集输系统的第一根集油管道的起点流入，到第一根集油管道的末点时与第一口油井采出的流体第一次混合，第一次混合的流体从第二根集油管道的起点流向第二根集油管道的末点，再与第二口油井采出的流体进行第二次混合，第二次混合的流体从第三根集油管道的起点流向第三根集油管道的末点，直至第N-1次混合流体与第N口油井采出的流体进行第N次混合后，通过第N+1跟集油管道的起点流向第N+1根集油管道的末点，而第N+1根集油管道的末点与联合站连接，从而形成一个闭合的环状原油集输系统。因此，环状原油集输系统的特点是在流体的每次混合后，混合的流体在每根集油管道内的流量、含水率、比热以及密度均不相同，并且流体在每根集油管道的起点压力、末点压力、起点温度、末点温度也均不相同。

具体地，可以根据掺水量变量和每口油井的产液量变量，通过下述公式(1)来确定集油管道内流体的流量模型：

在上述公式(1)中，Q_i+1是指环状原油集输系统中的第i+1根集油管道的流量变量，Q_w是指环状原油集输系统的掺水量变量，Q_oi是指环状原油集输系统中的第i口油井的产液量变量。

具体地，可以根据掺水量变量、每口油井的产液量变量以及每口油井的产出液含水率变量，通过下述公式(2)来确定集油管道内流体的含水率模型：

在上述公式(2)中，f_i+1是指环状原油集输系统中的第i+1根集油管道内流体的含水率变量，Q_w是指环状原油集输系统的掺水量变量，Q_oi是指环状原油集输系统中的第i口油井的产液量变量，f_oi是指环状原油集输系统中的第i口油井的产出液的含水率变量。

具体地，可以根据水的比热变量、原油的比热变量、掺水量变量变量、掺水温度变量、每口油井的产液量变量以及产出液含水率变量，通过下述公式(3)来确定集油管道内流体的比热模型：

在上述公式(3)中，C_i+1是指第i+1根集油管道内流体的比热变量，C_w是指水的比热变量，Q_w是指环状原油集输系统的掺水量变量，C_o是指原油的比热变量，Q_oi是指环状原油集输系统中的第i口油井的产液量变量，f_i是指环状原油集输系统中的第i根集油管道内流体的含水率变量。

具体地，可以根据掺水量变量、水的密度变量、每口油井的产液量变量、原油的密度变量、产出液含水率变量，通过下述公式(4)确定集油管道内流体的密度模型：

在上述公式(4)中，ρ_i+1是指环状原油集输系统中第i+1根集油管道内流体的密度变量，Q_w是指环状原油集输系统的掺水量变量，ρ_W是指水的密度变量，Q_oi是指环状原油集输系统中的第i口油井的产液量变量，ρ_o是指原油的密度变量，f_i是指环状原油集输系统中的第i根集油管道内流体的含水率变量。

具体地，可以根据掺水量变量、掺水温度变量、水的密度变量、水的比热变量、第i根集油管道内流体的比热变量、第i根集油管道内流体的流量变量、第i根集油管道内流体的密度以及第i口油井产出液的温度变量，通过下述公式(5)确定流体在多根集油管道中每根集油管道内的起点温度模型：

在上述公式(5)中，T_Qi+1是指流体在多根集油管道中的第i+1根集油管道的起点温度变量，C_w是指水的比热变量，Q_w是指环状原油集输系统的掺水量变量，T_L1是指第1根集油管道的末点温度变量，ρ_W是指水的密度变量，C_oi是指环状原油集输系统中的第i口油井产出液的比热变量，Q_oi是指环状原油集输系统中的第i口油井的产液量变量，T_oi是指环状原油集输系统中的第i口油井产出液的温度变量，ρ_oi是指环状原油集输系统中的第i口油井产出液的密度变量。

具体地，可以根据多根集油管道中每根集油管道的中心埋深处的自然地温变量、流体在每根集油管道的起点温度变量、管道总传热系数变量、管道外直径变量、管道长度变量、管道内流体的比热变量、密度变量和流量变量，通过下述公式(6)确定多根集油管道中的每根集油管道的末点温度模型：

在上述公式(6)中，T_Li+1是指流体在多根集油管道中的第i+1根集油管道的末点温度变量，T_0i是指多根集油管道中的第i根集油管道的中心埋深处的自然地温变量，T_Qi是指流体在多根集油管道中的第i根集油管道的起点温度变量，L是指集油管道的管道长度，D是指集油管道的管道外直径变量，Q_i是指流体在多根集油管道中的第i根集油管道的流量变量，ρ_i是指流体在多根集油管道中的第i根集油管道的密度变量，C_i是指流体在多根集油管道中的第i根集油管道的比热变量，K是指集油管道的管道总传热系数变量。

具体地，由于环状原油集输系统中的第一根集油管道内的流体为单项水介质，因此，可以根据水的沿程摩阻损失变量、局部摩阻损失变量、水的密度变量、重力加速度变量、掺水压力变量，通过下述公式(7)确定流体在第一根集油管道的末点压力：

在上述公式(7)中，h是指水在第一根集油管道的沿程摩阻损失变量，ρ是指水的密度变量，g是指重力加速度变量，P_Q1是指流体在环状原油集输系统中第一根集油管道的起点压力变量，P_L1是指流体在环状原油集输系统中第一根集油管道的末点压力变量，h_ε是指水在第一根集油管道的局部摩阻损失变量。

需要说明的是，由于局部摩阻损失一般对沿程摩阻损失的贡献率很低，因此，在实际应用中，可以将局部摩阻损失忽略不计。并且，由于两根集油管道直接流体的压力不发生变化，因此可以认为流体在环状原油集输系统中的多根集油管道的第i根集油管道的末点压力与第i+1根集油管道的起点压力相等。

具体地，从环状原油集输系统中的第二根集油管道开始，流体的介质由水的单项介质变为含有油气水的三相介质，在不考虑气相传输的情况下，可以根据气液混输水利摩阻系数变量、原油的运动粘度变量、多根集油管道中的每根集油管道的管道长度变量、管道外直径变量、流体在每根集油管道的流量变量，通过下述公式(8)确定流体在除第一根集油管道外的集油管道的末点压力模型：

在上述公式(8)中，λ是指气液混输水力摩阻系数变量，v是指原油的运动粘度变量，L是指每根集油管道的管道长度变量，D是指每根集油管道的管道外直径变量，Q_i是指流体在每根集油管道内的流量变量，P_Qi+1是指流体在环状原油集输系统中第i+1根集油管道的起点压力变量，P_Li+1是指流体在环状原油集输系统中第i+1根集油管道的末点压力变量。

步骤3032：根据日运行时间变量、热效率变量、目标参数模型、水的比热变量、掺水温度变量和掺水量变量，建立环状原油集输系统的日热力能耗初始模型。

需要说明的是，日热力初始能耗是指环状原油集输系统在每个工作日中热力的消耗水平。由于热水与原油混合后的流体在集油管道中流动时，流体的热量与管壁之间会发生传热现象，使流体的温度在集油管道内的流动过程中逐渐降低，造成热力损耗，因此，可以根据环状原油集输系统的日总散热损失建立日热力能耗初始模型，以便根据日热力能耗初始模型确定使环状原油集输系统的日热力初始能耗最低时所需的掺水温度和掺水量。

可选地，可以根据环状原油集输系统的目标参数模型和水的比热变量，通过下述公式(9)确定环状原油集输系统的总散热损失模型：

在上述公式(9)中，Q_T是指环状原油集输系统的总散热损失变量，C_w是指水的比热变量，Q_w是指掺水量变量，T_w是指掺水温度变量，T₁是指流体在多根集油管道中的第一根集油管道的末点温度变量，C_i是指由比热模型确定的多根集油管道中的第i根集油管道内流体的比热变量，Q_i是指由流量模型确定的多根集油管道中的第i根集油管道内流体的流量变量，T_i是指由起点温度模型确定的流体在多根集油管道中的第i根集油管道的起点温度变量，T_mi是指由末点温度模型确定的流体在多根集油管道中的第i根集油管道的末点温度变量。

建立了环状原油集输系统的总散热损失模型后，环状原油集输系统的日热力能耗初始模型便可以根据环状原油集输系统的总散热损失模型、日运行时间变量和热效率变量，通过下述公式(10)确定：

在上述公式(10)中，f_T是指环状原油集输系统的日热力能耗变量，Q_T是指环状原油集输系统的总散热损失变量，t是指日运行时间变量，η_T是指热效率变量。

将确定环状原油集输系统的总散热损失的公式(9)与确定环状原油集输系统的日热力能耗的公式(10)进行联立，便可建立如下日热力能耗初始模型：

在上述模型中，f_T是指环状原油集输系统的日热力能耗变量，C_w是指水的比热变量，Q_w是指掺水量变量变量，T_w是指掺水温度变量变量，T₁是指流体在多根集油管道中的第一根集油管道的末点温度变量，C_i是指由比热模型确定的多根集油管道中的第i根集油管道内流体的比热变量，Q_i是指由流量模型确定的多根集油管道中的第i根集油管道内流体的流量变量，T_i是指由起点温度模型确定的流体在多根集油管道中的第i根集油管道的起点温度变量，T_mi是指由末点温度模型确定的流体在多根集油管道中的第i根集油管道的末点温度变量，t是指日运行时间变量，η_T是指热效率变量。

需要说明的是，在日热力能耗初始模型中，由于日热力能耗等于环状原油集输系统的日热量消耗量与热效率的比值，因此，在热效率一定的情况下，只需确定出日热量消耗量便可确定出环状原油集输系统的日热力能耗。而基于环状原油集输系统的特点，日热量消耗量等于一个工作日内的掺水热量在第一根集油管道的消耗量与环状原油集输系统中的第i口油井的产液热量在i+1根集油管道内的消耗量的之和。另外，由于掺水热量的计算公式可以用水的比热变量、掺水量变量与掺水温度变量的乘积来确定，因此，在日热力能耗初始模型中，包含了掺水温度变量和掺水量变量。

步骤3033：通过处理器，根据日运行时间变量、泵效率变量、掺水压力变量、目标参数模型和掺水温度变量，建立环状原油集输系统的日动力能耗初始模型。

需要说明的是，日动力能耗是指环状原油集输系统在每个工作日中动力的消耗水平。由于热水与原油混合后的流体需要通过泵提供的动力在集油管道中流动，而流体在集油管道中流动时与管壁之间发生摩擦后又会产生摩擦力，形成的摩擦力作为阻力会使动力发生损耗，因此，可以建立日动力能耗初始模型，以便根据日动力能耗初始模型确定使环状原油集输系统的日热力能耗最低时所需的掺水量。此外，由于流体在流经环状原油集输系统的每根集油管道时均会产生压力损失，因此，可以分别计算环状原油集输系统的每根集油管道的压力损失，再根据环状原油集输系统的每根集油管道的压力损失，确定日动力能耗初始模型。

可选地，可以通过处理器，根据日运行时间变量、泵效率变量、掺水压力变量、目标参数模型和掺水温度变量，通过下述公式(11)建立环状原油集输系统的日动力损失初始模型：

在上述公式(11)中，Q_p是指环状原油集输系统的日动力损失变量，Q_w是指掺水量变量，P_w是指掺水压力变量，P₁是指流体在多根集油管道中的第一根集油管道的末点压力变量，Q_i是指由流量模型确定的多根集油管道中的第i根集油管道内流体的流量变量，P_i是指流体在多根集油管道中的第i根集油管道的起点压力变量，P_mi是指由末点压力模型确定的流体在多根集油管道中的第i根集油管道的末点压力变量。

确定了环状原油集输系统的日动力损失初始模型后，环状原油集输系统的日动力能耗初始模型便可根据环状原油集输系统的日动力损失初始模型、环状原油集输系统的日运行时间变量和环状原油集输系统的泵效率变量，通过下述公式(12)来确定：

在上述公式(12)中，f_P是指环状原油集输系统的日动力能耗变量，Q_p是指环状原油集输系统的日动力损失变量，t是指环日运行时间变量，η_P是指泵效率变量。

将用于确定环状原油集输系统的日动力损失初始模型(11)代入用于确定环状原油集输系统的日动力能耗初始模型(12)中，便可以建立如下日动力能耗初始模型：

在上述模型中，f_P是指环状原油集输系统的日动力能耗变量，Q_w是指掺水量变量，P_w是指掺水压力变量，P₁是指由末点压力模型确定的流体在多根集油管道中的第一根集油管道的末点压力变量，Q_i是指由流量模型确定的多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道内流体的流量变量，P_i是指流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的起点压力变量，P_mi是指由末点压力模型确定的流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的末点压力变量，t是指环状原油集输系统的日运行时间变量，η_P是指环状原油集输系统的泵效率变量。

步骤3034：通过处理器，根据环状原油集输系统的日热力能耗初始模型和日动力能耗初始模型，确定环状原油集输系统的日能耗初始模型。

需要说明的是，由于环状原油集输系统的日能耗包括了环状原油集输系统的日热力能耗和日动力能耗，因此，可以将环状原油集输系统的日热力能耗初始模型和日动力能耗初始模型之和，确定为环状原油集输系统的日能耗初始模型。

具体地，将环状原油集输系统的日热力能耗初始模型和日动力能耗初始模型相加，可以建立如下环状原油集输系统的日能耗初始模型：

f＝f_T+f_P

在上述模型中，f是指环状原油集输系统的日能耗变量，f_T是指环状原油集输系统的日热力能耗变量，f_P是指环状原油集输系统的日动力能耗变量。

在确定了环状原油集输系统的日能耗初始模型后，可以通过处理器，根据第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力、水的比热和日能耗初始模型，确定环状原油集输系统的日能耗模型。

需要说明的是，在建立了环状原油集输系统的日能耗初始模型后，当数据采集器采集到了环状原油集输系统的运行数据，处理器便可以根据第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力、水的比热、日能耗初始模型和日能耗初始模型，获取环状原油集输系统的日能耗模型，从而在不同预设时间段确定日能耗模型时，无需重复建立日能耗模型，只需根据数据采集器采集到的数据以及已经建立的日能耗初始模型，便可获取到环状原油集输系统的日能耗模型。

步骤304：通过处理器，将环状原油集输系统的日能耗模型和预设约束条件进行关联，得到环状原油集输系统的能耗关联模型，其中，预设约束条件是指环状原油集输系统在运行时需要满足的温度条件和/或压力条件。

需要说明的是，在环状原油集输系统实际运行时，为了保证集油管道内的流体可以正常流动以及流体在流动时环状原油集输系统安全运行，还可以为环状原油集输系统设置安全运行条件，使环状原油集输系统在安全运行条件内可以安全、可持续的运行。而对于环状原油集输系统的日能耗模型，可以将环状原油集输系统的安全运行条件确定为该日能耗模型的预设约束条件，以使得环状原油集输系统的日能耗模型更加符合环状原油集输系统实际运行状态。

在实际应用中，预设约束条件可以由用户输入得到、也可以由其他设备发送得到，还可以通过读取环状原油集输系统的相关运行参数确定。例如，可以读取环状原油集输系统的集油管道的承压能力以及环状原油集输系统的原油的凝固点，将环状原油集输系统的集油管道在运行时的压力小于或等于该集油管道的承压能力以及将环状原油集输系统的集油管道的温度的大于或等于原油的凝固点确定为环状原油集输系统的预设约束条件。

在一种可能的实现方式中，预设约束条件可以包括：多根集油管道中的最后一根集油管道的末点温度大于或等于原油的凝固点；和/或，多根集油管道中的最后一根集油管道的末点压力小于或等于第一阈值；和/或，多根集油管道中的每一根集油管道的起点压力小于或等于第二阈值。

需要说明的是，由于环状原油集输系统中的流体在多根集油管道中的每根集油管道中均会发生散热损失，因此，多根集油管道中的最后一根集油管道的末点位置所对应的温度为多根集油管道中温度最低的位置，基于此，只需保证多根集油管道中的最后一根集油管道的末点温度大于或等于原油的凝固点，即可使多根集油管道的温度均大于或等于原油的凝固点，从而使流体可以正常在环状原油集输系统中流动。例如，当原油的凝固点为36摄氏度时，可以将预设约束条件设置为多根集油管道中的最后一根集油管道的末点温度大于或等于36摄氏度即可。

需要说明的是，由于环状原油集输系统的联合站内的运行压力需要控制在一个指定安全压力之内，才能保证环状原油集输系统的运行安全，以及向环状原油集输系统掺水的安全，因此，需要保证环状原油集输系统的多根集油管道中的最后一根集油管道的末点压力小于或等于第一阈值，即可使环状原油集输系统在安全压力内运行。例如，环状原油集输系统的联合站内的最高安全运行压力为0.2MPa，则可以将预设约束条件设置为多根集油管道中的最后一根集油管道的末点压力小于或等于0.2MPa。

需要说明的是，由于环状原油集输系统的多根集油管道中的每一根集油管道的起点压力需要控制在一个指定安全压力之内，才能保证环状原油集输系统的运行安全，因此，需要保证环状原油集输系统的多根集油管道中的每一根集油管道的起点压力小于或等于第二阈值，即可使环状原油集输系统在安全压力内运行。例如，环状原油集输系统的多根集油管道中的每一根集油管道的起点位置的最高安全运行压力为1.5MPa，则可以将预设约束条件设置为多根集油管道中的每一根集油管道的起点压力小于或等于1.5MPa。

需要说明的是，本发明实施例提供的预设约束条件，以及预设约束条件中的原油凝固点、第一阈值和第二阈值均是示例性数据，实际应用中，预设约束条件还可以为其他条件，原油凝固点、第一阈值和第二阈值也可以为其他数值，只要保证环状原油集输系统在预设约束条件下可以安全的正常的生产即可，本发明实施例对预设约束条件、预设约束条件中的原油凝固点、第一阈值和第二阈值不做具体限定。

具体地，将环状原油集输系统的日能耗模型和预设约束条件进行关联，可以得到如下环状原油集输系统的能耗关联模型：

minf＝f_T+f_P

在上述模型中，f是指环状原油集输系统的日能耗，f_T是指环状原油集输系统的日热力能耗，f_P是指环状原油集输系统的日动力能耗，T_回液是指多根集油管道中的最后一根集油管道的末点温度，T_凝固点是指原油的凝固点，P_进站是指多根集油管道中的最后一根集油管道的末点压力，P_回压是指多根集油管道中的每一根集油管道的起点压力。

根据环状原油集输系统的能耗关联模型，通过下述步骤204，可以确定满足预设约束条件且使环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数。

步骤305：通过处理器，将能耗关联模型转化为无约束条件的优化函数，并确定使优化函数的函数值最小的最优解，将最优解确定为目标掺水参数。

其中，最优解包括掺水温度和掺水量，相应地，目标掺水参数也包括掺水温度和掺水量。也即是，将最优解中的掺水温度确定为目标掺水参数中的掺水温度，将最优解中的掺水量确定为目标掺水参数中的掺水量。

需要说明的是，能耗关联模型是带有约束条件的且有两个变量的数学模型，对该能耗关联模型进行最小值求解，便可得可以满足预设约束条件且使环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数。

可选地，为了更快速、更便捷的得到在该约束条件下耗关联模型中的日能耗最小的最优解，可以将能耗关联模型转化为无约束条件的优化函数，并根据无约束条件的优化函数，确定出满足预设约束条件且使环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数。

具体地，在将能耗关联模型转化为无约束条件的优化函数时，可以采用混合惩罚函数法进行能耗关联模型与无约束条件的优化函数之间的转化。而混合惩罚函数是指采用内点罚函数法和外点罚函数法相结合的方式，用内点罚函数法处理不等式约束，用外点法处理等式约束，以用来求解含不等式和等式约束的优化问题，而在对无约束条件的优化函数进行求解时，则可以采用POWELL(鲍威尔优化算法)法和改进的共轭方向法进行求解，最终得到出满足预设约束条件且使环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数。需要说明的是，混合惩罚函数、POWELL法和改进的共轭方向法均为本领域技术人员在求解最优化问题时的常用技术，本发明实施例对此不再做具体赘述。

例如，在对能耗关联模型转化为无约束条件的优化函数时，采用混惩罚函数的步骤可以为：选定初始点X₍₀₎，选取初始罚因子r₁>0(r₁＝1)，罚因子的缩小系数C<1(C＝0.1)；k＝1，将带约束条件的minf(x)，g(x)≥0，h(x)＝0求解问题转化为无约束条件的

而在得到无约束条件的优化函数后，可以按下述步骤1)-3)进行求解：

1)将x₀＝x_k-1为起始点，用改进的共轭方向法、POWELL法对函数进行求解，即求解

极小值x_(rk)；

2)若||X_K-X_K-1||<ε，(ε＝0.0001)，则x_(rk)为最优解，否则转向步骤3)；

3)令r_k+1＝cr_k，k＝k+1，转步骤1)。

以某环状原油集输系统为例，该环状原油集输系统采用相关技术确定出的目标掺水参数、日热力能耗和日动力能耗以及采用本发明实施例提供的掺水参数的控制方法确定出的掺水参数、日热力能耗和日动力能耗由表1示出。其中，表1的第1列示出了掺水参数、日热力能耗和日动力能耗等指标参数，第2列示出了采用相关技术时掺水参数、日热力能耗和日动力能耗的数据，第3列示出了采用本发明实施例提供的环状原油集输系统的掺水参数的控制方法时掺水参数、日热力能耗和日动力能耗的数据，第4列示出了按照本发明实施例提供的掺水参数的控制方法确定的掺水参数进行掺水时，该环状原油集输系统的日能耗相较于采用相关技术时环状原油集输系统的日能耗的降幅。

表1

由表1可以看出，在由相关技术确定的掺水温度为66℃、掺水量为85t/d时，环状原油集输系统的日热力能耗为3.55×10⁶、日动力能耗为6.55×10⁴，而在采用本发明实施例提供的环状原油集输系统的掺水参数的控制方法确定出的掺水温度为82℃、掺水量为18t/d时，环状原油集输系统的日热力能耗为2.63×10⁶、日动力能耗为2.08×10⁴，本发明实施例提供的方法确定出的掺水参数使得环状原油集输系统在运行时的日能耗相较于相关技术确定出的掺水参数使得环状原油集输系统在运行时的日能耗的降幅可以达到27％。

步骤306：当加热炉温控器的控制温度与掺水温度的差值大于第一阈值时，通过加热炉温控器，将控制温度调整为掺水温度。

需要说明的是，在确定出掺水温度后，如果加热炉温控器的控制温度与掺水温度差值大于第一阈值时，加热炉控制器可以将控制温度调整为掺水温度，以使向环状原油集输系统掺入的水的温度为掺水控制系统确定出的当前时间段的最优掺水温度，从而降低环状原油集输系统的日能耗。第一阈值可以由用户输入得到，也可以由其他设备发送得到，示例地，第一阈值可以为0.5摄氏度或其他，本发明实施例对第一阈值的具体数值不做限定。此外，由于环状原油集输系统的掺水温度由加热炉温控器控制，在处理器确定了当前时间段内环状原油集输系统的最优掺水温度后，加热炉温控器可以根据该最优掺水温度自动将控制温度调整为掺水温度，从而实现了对环状原油集输系统的掺水温度的自动控制。

步骤307：当掺水泵控制变频器的控制流量与掺水量的差值大于第二阈值时，通过掺水泵控制变频器，将控制流量调整为掺水量。

需要说明的是，在确定出掺水量后，如果掺水泵控制变频器的控制流量与掺水量差值大于第二阈值时，掺水泵控制变频器可以将控制流量调整为掺水量，以使向环状原油集输系统掺入的水的流量为掺水控制系统确定出的当前时间段的最优掺水流量，从而降低环状原油集输系统的日能耗。第二阈值可以由用户输入得到，也可以由其他设备发送得到，示例地，第二阈值可以为1方/天或其他数值，本发明实施例对第二阈值的具体数值不做限定。此外，由于环状原油集输系统的掺水量由掺水泵控制变频器控制，在处理器确定了当前时间段内环状原油集输系统的最优掺水量后，掺水泵控制变频器可以根据该最优掺水量自动将控制流量调整为掺水量，从而实现了对环状原油集输系统的掺水量的自动控制。

在本发明实施例提供的环状原油集输系统的掺水参数的控制方法应用于掺水控制系统中，掺水控制系统包括环状原油集输系统、数据采集器、处理器、加热炉温控器和掺水泵控制变频器，每隔预设时间段，通过数据采集器，可以获取环状原油集输系统的第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力、原油的凝固点和水的比热，第一参数包括原油的密度和原油的比热，第二参数包括原油的运动粘度和气液混输水利摩阻系数，环状原油集输系统包括的多根集油管道中每根集油管道的管道长度、管道外直径、管道总传热系数和中心埋深处的自然地温，以及环状原油集输系统包括的多口油井中每口油井的产液量、产出液含水率、产出液温度。其中，随着环状原油集输系统的运行，第二参数、日运行时间、热效率、泵效率和掺水压力的值会改变，因此，第二参数、日运行时间、热效率、泵效率和掺水压力为环状原油集输系统的掺水影响参数。之后，通过处理器，根据第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力、原油的凝固点和水的比热，获取包括有掺水温度变量和掺水量变量的环状原油集输系统的日能耗模型，并通过处理器，将环状原油集输系统在正常运行状态下需要满足的温度条件和/或压力条件作为日能耗模型的预设约束条件，根据日能耗模型和预设约束条件，确定满足预设约束条件且使环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数，目标掺水参数包括掺水温度和掺水量。本发明通过为环状原油集输系统建立日能耗模型，并根据该日能耗模型和预设约束条件，确定可以满足预设约束条件且使环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数，使得根据该目标掺水参数对环状原油集输系统进行掺水时，环状原油集输系统的日能耗处于最低值，节约了原油集输的运行成本，并且，本发明将环状原油集输系统的掺水参数的控制方法应用于掺水控制系统，使得在确定了最新的掺水温度和掺水量后，可以通过掺水控制系统中的加热炉温控器对环状原油集输系统中的掺水温度进行自动控制，通过掺水泵控制变频器对环状原油集输系统中的掺水量进行自动控制，从而实现了自动、快速地对环状原油集输系统中的掺水参数进行控制的功能，实现了对环状原油集输系统的掺水参数的动态调整，保证了环状原油集输系统的日能耗始终处于最低值。

图4是本发明实施例提供的一种环状原油集输系统的掺水参数的控制装置的结构示意图。参见图4，该装置应用于掺水控制系统中，掺水控制系统包括环状原油集输系统、数据采集器、处理器、加热炉温控器和掺水泵控制变频器，包括：

第一获取模块401，用于每隔预设时间段，通过数据采集器，获取环状原油集输系统的第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力、原油的凝固点和水的比热；

其中，第一参数包括原油的密度和原油的比热，第二参数包括原油的运动粘度和气液混输水利摩阻系数，环状原油集输系统包括的多根集油管道中每根集油管道的管道长度、管道外直径、管道总传热系数和中心埋深处的自然地温，以及环状原油集输系统包括的多口油井中每口油井的产液量、产出液含水率、产出液温度。

第二获取模块402，用于通过处理器，根据第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力和水的比热，获取环状原油集输系统的日能耗模型，日能耗模型包括掺水温度变量和掺水量变量。

确定模块403，用于通过处理器，根据环状原油集输系统的日能耗模型和预设约束条件，确定满足预设约束条件且使环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数，预设约束条件是指环状原油集输系统在运行时需要满足的温度条件和/或压力条件，目标掺水参数包括掺水温度和掺水量。

第一控制模块404，用于当加热炉温控器的控制温度与掺水温度的差值大于第一阈值时，通过加热炉温控器，将控制温度调整为掺水温度。

第二控制模块405，用于当掺水泵控制变频器的控制流量与掺水量的差值大于第二阈值时，通过掺水泵控制变频器，将控制流量调整为掺水量。

可选地，第二获取模块还包括：

第一确定单元，用于通过处理器，根据第一参数变量、第二参数变量、掺水压力变量、水的比热变量、掺水温度变量和掺水量变量，确定环状原油集输系统的目标参数模型；

第一建模单元，用于通过处理器，根据日运行时间变量、热效率变量、目标参数模型、水的比热变量、掺水温度变量和掺水量变量，建立环状原油集输系统的日热力能耗初始模型；

第二建模单元，用于通过处理器，根据日运行时间变量、泵效率变量、掺水压力变量、目标参数模型和掺水温度变量，建立环状原油集输系统的日动力能耗初始模型；

第二确定单元，用于通过处理器，根据环状原油集输系统的日热力能耗初始模型和日动力能耗初始模型，确定环状原油集输系统的日能耗初始模型；

第二获取模块具体用于通过处理器，根据第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力、水的比热和日能耗初始模型，获取环状原油集输系统的日能耗模型。

可选地，目标参数模型包括多根集油管道中每根集油管道内流体的流量模型、含水率模型、比热模型、密度模型以及流体在多根集油管道中每根集油管道内的起点温度模型、末点温度模型和末点压力模型。

可选地，第一建模单元具体用于：

通过处理器，根据日运行时间变量、热效率变量、目标参数模型、水的比热变量、掺水温度变量和掺水量变量，建立如下日热力能耗初始模型：

其中，f_T是指环状原油集输系统的日热力能耗变量，C_w是指水的比热变量，Q_w是指掺水量变量，T_w是指掺水温度变量，T₁是指流体在多根集油管道中的第一根集油管道的末点温度变量，C_i是指由比热模型确定的多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道内流体的比热变量，Q_i是指由流量模型确定的多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道内流体的流量变量，T_i是指由起点温度模型确定的流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的起点温度变量，T_mi是指由末点温度模型确定的流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的末点温度变量，t是指环状原油集输系统的日运行时间变量，η_T是指环状原油集输系统的热效率变量。

可选地，第二建模单元具体用于：

通过处理器，根据日运行时间变量、泵效率变量、掺水压力变量、目标参数模型和掺水温度变量，建立如下日动力能耗初始模型：

其中，f_P是指环状原油集输系统的日动力能耗变量，Q_w是指掺水量变量，P_w是指掺水压力变量，P₁是指由末点压力模型确定的流体在多根集油管道中的第一根集油管道的末点压力变量，Q_i是指由流量模型确定的多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道内流体的流量变量，P_i是指流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的起点压力变量，P_mi是指由末点压力模型确定的流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的末点压力变量，t是指环状原油集输系统的日运行时间变量，η_P是指环状原油集输系统的泵效率变量。

可选地，确定模块包括：

关联单元，用于通过处理器，将环状原油集输系统的日能耗模型和预设约束条件进行关联，得到环状原油集输系统的能耗关联模型；

第三确定单元，用于通过处理器，将能耗关联模型转化为无约束条件的优化函数，并确定使优化函数的函数值最小的最优解，最优解包括掺水温度和掺水量；

第四确定单元，用于通过处理器，将最优解确定为目标掺水参数。

可选地，关联单元中的预设约束条件包括：

多根集油管道中的最后一根集油管道的末点温度大于或等于原油的凝固点；和/或，

多根集油管道中的最后一根集油管道的末点压力小于或等于第一阈值；和/或，

多根集油管道中的每一根集油管道的起点压力小于或等于第二阈值。

在本发明实施例提供的环状原油集输系统的掺水参数的控制方法应用于掺水控制系统中，掺水控制系统包括环状原油集输系统、数据采集器、处理器、加热炉温控器和掺水泵控制变频器，每隔预设时间段，通过数据采集器，可以获取环状原油集输系统的第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力、原油的凝固点和水的比热，第一参数包括原油的密度和原油的比热，第二参数包括原油的运动粘度和气液混输水利摩阻系数，环状原油集输系统包括的多根集油管道中每根集油管道的管道长度、管道外直径、管道总传热系数和中心埋深处的自然地温，以及环状原油集输系统包括的多口油井中每口油井的产液量、产出液含水率、产出液温度。其中，随着环状原油集输系统的运行，第二参数、日运行时间、热效率、泵效率和掺水压力的值会改变，因此，第二参数、日运行时间、热效率、泵效率和掺水压力为环状原油集输系统的掺水影响参数。之后，通过处理器，根据第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力、原油的凝固点和水的比热，获取包括有掺水温度变量和掺水量变量的环状原油集输系统的日能耗模型，并通过处理器，将环状原油集输系统在正常运行状态下需要满足的温度条件和/或压力条件作为日能耗模型的预设约束条件，根据日能耗模型和预设约束条件，确定满足预设约束条件且使环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数，目标掺水参数包括掺水温度和掺水量。本发明通过为环状原油集输系统建立日能耗模型，并根据该日能耗模型和预设约束条件，确定可以满足预设约束条件且使环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数，使得根据该目标掺水参数对环状原油集输系统进行掺水时，环状原油集输系统的日能耗处于最低值，节约了原油集输的运行成本，并且，本发明将环状原油集输系统的掺水参数的控制方法应用于掺水控制系统，使得在确定了最新的掺水温度和掺水量后，可以通过掺水控制系统中的加热炉温控器对环状原油集输系统中的掺水温度进行自动控制，通过掺水泵控制变频器对环状原油集输系统中的掺水量进行自动控制，从而实现了自动、快速地对环状原油集输系统中的掺水参数进行控制的功能，实现了对环状原油集输系统的掺水参数的动态调整，保证了环状原油集输系统的日能耗始终处于最低值。

需要说明的是：上述实施例提供的环状原油集输系统的掺水参数的控制装置在确定环状原油集输系统的掺水参数时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的环状原油集输系统的掺水参数的控制装置与环状原油集输系统的掺水参数的控制方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

图5是本发明实施例提供的一种终端500的结构示意图。该终端500集成有掺水控制系统中的处理器，可以对从数据采集器采集得到的数据进行处理，并将处理结果反馈至加热炉温控器和掺水泵控制变频器。该终端500可以是：智能手机、平板电脑、MP3播放器(Moving Picture Experts Group Audio Layer III，动态影像专家压缩标准音频层面3)、MP4(Moving Picture Experts Group Audio Layer IV，动态影像专家压缩标准音频层面4)播放器、笔记本电脑或台式电脑。终端500还可能被称为用户设备、便携式终端、膝上型终端、台式终端等其他名称。

通常，终端500包括有：处理器501和存储器502。

处理器501可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器501可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器501也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器501可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器501还可以包括AI(Artificial Intelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

存储器502可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器502还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器502中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器501所执行以实现本申请中方法实施例提供的环状原油集输系统的掺水参数的控制方法。

在一些实施例中，终端500还可选包括有：外围设备接口503和至少一个外围设备。处理器501、存储器502和外围设备接口503之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与外围设备接口503相连。具体地，外围设备包括：射频电路504、触摸显示屏504、摄像头506、音频电路507、定位组件508和电源509中的至少一种。

外围设备接口503可被用于将I/O(Input/Output，输入/输出)相关的至少一个外围设备连接到处理器501和存储器502。在一些实施例中，处理器501、存储器502和外围设备接口503被集成在同一芯片或电路板上；在一些其他实施例中，处理器501、存储器502和外围设备接口503中的任意一个或两个可以在单独的芯片或电路板上实现，本实施例对此不加以限定。

射频电路504用于接收和发射RF(Radio Frequency，射频)信号，也称电磁信号。射频电路504通过电磁信号与通信网络以及其他通信设备进行通信。射频电路504将电信号转换为电磁信号进行发送，或者，将接收到的电磁信号转换为电信号。可选地，射频电路504包括：天线系统、RF收发器、一个或多个放大器、调谐器、振荡器、数字信号处理器、编解码芯片组、用户身份模块卡等等。射频电路504可以通过至少一种无线通信协议来与其它终端进行通信。该无线通信协议包括但不限于：城域网、各代移动通信网络(2G、3G、4G及4G)、无线局域网和/或WiFi(Wireless Fidelity，无线保真)网络。在一些实施例中，射频电路504还可以包括NFC(Near Field Communication，近距离无线通信)有关的电路，本申请对此不加以限定。

显示屏504用于显示UI(User Interface，用户界面)。该UI可以包括图形、文本、图标、视频及其它们的任意组合。当显示屏505是触摸显示屏时，显示屏505还具有采集在显示屏505的表面或表面上方的触摸信号的能力。该触摸信号可以作为控制信号输入至处理器501进行处理。此时，显示屏505还可以用于提供虚拟按钮和/或虚拟键盘，也称软按钮和/或软键盘。在一些实施例中，显示屏505可以为一个，设置终端500的前面板；在另一些实施例中，显示屏505可以为至少两个，分别设置在终端500的不同表面或呈折叠设计；在再一些实施例中，显示屏505可以是柔性显示屏，设置在终端500的弯曲表面上或折叠面上。甚至，显示屏505还可以设置成非矩形的不规则图形，也即异形屏。显示屏505可以采用LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示屏)、OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)等材质制备。

摄像头组件506用于采集图像或视频。可选地，摄像头组件506包括前置摄像头和后置摄像头。通常，前置摄像头设置在终端的前面板，后置摄像头设置在终端的背面。在一些实施例中，后置摄像头为至少两个，分别为主摄像头、景深摄像头、广角摄像头、长焦摄像头中的任意一种，以实现主摄像头和景深摄像头融合实现背景虚化功能、主摄像头和广角摄像头融合实现全景拍摄以及VR(Virtual Reality，虚拟现实)拍摄功能或者其它融合拍摄功能。在一些实施例中，摄像头组件506还可以包括闪光灯。闪光灯可以是单色温闪光灯，也可以是双色温闪光灯。双色温闪光灯是指暖光闪光灯和冷光闪光灯的组合，可以用于不同色温下的光线补偿。

音频电路507可以包括麦克风和扬声器。麦克风用于采集用户及环境的声波，并将声波转换为电信号输入至处理器501进行处理，或者输入至射频电路504以实现语音通信。出于立体声采集或降噪的目的，麦克风可以为多个，分别设置在终端500的不同部位。麦克风还可以是阵列麦克风或全向采集型麦克风。扬声器则用于将来自处理器501或射频电路504的电信号转换为声波。扬声器可以是传统的薄膜扬声器，也可以是压电陶瓷扬声器。当扬声器是压电陶瓷扬声器时，不仅可以将电信号转换为人类可听见的声波，也可以将电信号转换为人类听不见的声波以进行测距等用途。在一些实施例中，音频电路507还可以包括耳机插孔。

定位组件508用于定位终端500的当前地理位置，以实现导航或LBS(LocationBased Service，基于位置的服务)。定位组件508可以是基于美国的GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)、中国的北斗系统、俄罗斯的格雷纳斯系统或欧盟的伽利略系统的定位组件。

电源509用于为终端500中的各个组件进行供电。电源509可以是交流电、直流电、一次性电池或可充电电池。当电源509包括可充电电池时，该可充电电池可以支持有线充电或无线充电。该可充电电池还可以用于支持快充技术。

在一些实施例中，终端500还包括有一个或多个传感器510。该一个或多个传感器510包括但不限于：加速度传感器511、陀螺仪传感器512、压力传感器513、指纹传感器514、光学传感器515以及接近传感器516。

加速度传感器511可以检测以终端500建立的坐标系的三个坐标轴上的加速度大小。比如，加速度传感器511可以用于检测重力加速度在三个坐标轴上的分量。处理器501可以根据加速度传感器511采集的重力加速度信号，控制触摸显示屏505以横向视图或纵向视图进行用户界面的显示。加速度传感器511还可以用于游戏或者用户的运动数据的采集。

陀螺仪传感器512可以检测终端500的机体方向及转动角度，陀螺仪传感器512可以与加速度传感器511协同采集用户对终端500的3D动作。处理器501根据陀螺仪传感器512采集的数据，可以实现如下功能：动作感应(比如根据用户的倾斜操作来改变UI)、拍摄时的图像稳定、游戏控制以及惯性导航。

压力传感器513可以设置在终端500的侧边框和/或触摸显示屏505的下层。当压力传感器513设置在终端500的侧边框时，可以检测用户对终端500的握持信号，由处理器501根据压力传感器513采集的握持信号进行左右手识别或快捷操作。当压力传感器513设置在触摸显示屏505的下层时，由处理器501根据用户对触摸显示屏505的压力操作，实现对UI界面上的可操作性控件进行控制。可操作性控件包括按钮控件、滚动条控件、图标控件、菜单控件中的至少一种。

指纹传感器514用于采集用户的指纹，由处理器501根据指纹传感器514采集到的指纹识别用户的身份，或者，由指纹传感器514根据采集到的指纹识别用户的身份。在识别出用户的身份为可信身份时，由处理器501授权该用户执行相关的敏感操作，该敏感操作包括解锁屏幕、查看加密信息、下载软件、支付及更改设置等。指纹传感器514可以被设置终端500的正面、背面或侧面。当终端500上设置有物理按键或厂商Logo时，指纹传感器514可以与物理按键或厂商Logo集成在一起。

光学传感器515用于采集环境光强度。在一个实施例中，处理器501可以根据光学传感器515采集的环境光强度，控制触摸显示屏505的显示亮度。具体地，当环境光强度较高时，调高触摸显示屏505的显示亮度；当环境光强度较低时，调低触摸显示屏505的显示亮度。在另一个实施例中，处理器501还可以根据光学传感器515采集的环境光强度，动态调整摄像头组件506的拍摄参数。

接近传感器516，也称距离传感器，通常设置在终端500的前面板。接近传感器516用于采集用户与终端500的正面之间的距离。在一个实施例中，当接近传感器516检测到用户与终端500的正面之间的距离逐渐变小时，由处理器501控制触摸显示屏505从亮屏状态切换为息屏状态；当接近传感器516检测到用户与终端500的正面之间的距离逐渐变大时，由处理器501控制触摸显示屏505从息屏状态切换为亮屏状态。

也即是，本发明实施例不仅提供了一种终端，包括处理器和用于存储处理器可执行指令的存储器，其中，处理器被配置为执行图2或图3所示的实施例中的方法，而且，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质内存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可以实现图2或图3所示的实施例中的环状原油集输系统的掺水参数的控制方法。

本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构并不构成对终端500的限定，可以包括比图示更多或更少的组件，或者组合某些组件，或者采用不同的组件布置。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种环状原油集输系统的掺水参数的控制方法，其特征在于，应用于掺水控制系统中，所述掺水控制系统包括环状原油集输系统、数据采集器、处理器、加热炉温控器和掺水泵控制变频器，所述方法包括：

每隔预设时间段，通过所述数据采集器，获取所述环状原油集输系统的第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力、原油的凝固点和水的比热；

其中，所述第一参数包括原油的密度和原油的比热，所述第二参数包括原油的运动粘度和气液混水利摩阻系数，所述环状原油集输系统包括的多根集油管道中每根集油管道的管道长度、管道外直径、管道总传热系数和中心埋深处的自然地温，以及所述环状原油集输系统包括的多口油井中每口油井的产液量、产出液含水率、产出液温度；

通过所述处理器，根据所述第一参数变量、所述第二参数变量、所述掺水压力变量、所述水的比热变量、掺水温度变量和掺水量变量，确定所述环状原油集输系统的目标参数模型，其中，所述目标参数模型包括所述多根集油管道中每根集油管道内流体的流量模型、含水率模型、比热模型、密度模型以及所述流体在多根集油管道中每根集油管道内的起点温度模型、末点温度模型、和末点压力模型；

通过所述处理器，根据所述日运行时间变量、所述热效率变量、所述目标参数模型、所述水的比热变量、所述掺水温度变量和所述掺水量变量，建立所述环状原油集输系统的日热力能耗初始模型，包括：

通过所述处理器，根据所述日运行时间变量、所述热效率变量、所述目标参数模型、所述水的比热变量、所述掺水温度变量和所述掺水量变量，建立如下日热力能耗初始模型：

其中，所述f_T是指所述环状原油集输系统的日热力能耗变量，所述C_w是指所述水的比热变量，所述Q_w是指所述掺水量变量，所述T_w是指所述掺水温度变量，所述T₁是指所述流体在多根集油管道中的第一根集油管道的末点温度变量，所述C_i是指由所述比热模型确定的多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道内流体的比热变量，所述Q_i是指由所述流量模型确定的多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道内流体的流量变量，所述T_i是指由所述起点温度模型确定的流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的起点温度变量，所述T_mi是指由所述末点温度模型确定的流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的末点温度变量，所述t是指所述环状原油集输系统的日运行时间变量，所述η_T是指所述环状原油集输系统的热效率变量；

通过所述处理器，根据所述第一参数、所述第二参数、所述日运行时间、所述热效率、所述泵效率、日热力能耗初始模型、所述掺水压力和所述水的比热，获取所述环状原油集输系统的日能耗模型，所述日能耗模型包括掺水温度变量和掺水量变量；

通过所述处理器，根据所述环状原油集输系统的日能耗模型和预设约束条件，确定满足所述预设约束条件且使所述环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数，所述预设约束条件是指所述环状原油集输系统在运行时需要满足的温度条件和/或压力条件，所述目标掺水参数包括掺水温度和掺水量；

当所述加热炉温控器的控制温度与所述掺水温度的差值大于第一阈值时，通过所述加热炉温控器，将所述控制温度调整为所述掺水温度，所述第一阈值为0.5摄氏度；

当所述掺水泵控制变频器的控制流量与所述掺水量的差值大于第二阈值时，通过所述掺水泵控制变频器，将所述控制流量调整为所述掺水量，所述第二阈值为1方/天。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述处理器，根据所述第一参数、所述第二参数、所述日运行时间、所述热效率、所述泵效率、所述掺水压力和所述水的比热，获取所述环状原油集输系统的日能耗模型之前，还包括：

通过所述处理器，根据所述日运行时间变量、所述泵效率变量、所述掺水压力变量、所述目标参数模型和所述掺水温度变量，建立所述环状原油集输系统的日动力能耗初始模型；

通过所述处理器，根据所述环状原油集输系统的日热力能耗初始模型和日动力能耗初始模型，确定所述环状原油集输系统的日能耗初始模型；

所述通过所述处理器，根据所述第一参数、所述第二参数、所述日运行时间、所述热效率、所述泵效率、所述掺水压力和所述水的比热，获取所述环状原油集输系统的日能耗模型，包括：

通过所述处理器，根据所述第一参数、所述第二参数、所述日运行时间、所述热效率、所述泵效率、所述掺水压力、所述水的比热和所述日能耗初始模型，确定所述环状原油集输系统的日能耗模型。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过所述处理器，根据所述日运行时间变量、所述泵效率变量、所述掺水压力变量、所述目标参数模型和所述掺水温度变量，建立所述环状原油集输系统的日动力能耗初始模型，包括：

通过所述处理器，根据所述日运行时间变量、所述泵效率变量、所述掺水压力变量、所述目标参数模型和所述掺水温度变量，建立如下日动力能耗初始模型：

其中，所述f_P是指所述环状原油集输系统的日动力能耗变量，所述Q_w是指所述掺水量变量，所述P_w是指所述掺水压力变量，所述P₁是指由所述末点压力模型确定的流体在多根集油管道中的第一根集油管道的末点压力变量，所述Q_i是指由所述流量模型确定的多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道内流体的流量变量，所述P_i是指流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的起点压力变量，所述P_mi是指由所述末点压力模型确定的流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的末点压力变量，所述t是指所述环状原油集输系统的日运行时间变量，所述η_P是指所述环状原油集输系统的泵效率变量。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述通过所述处理器，根据所述环状原油集输系统的日能耗模型和预设约束条件，确定满足所述预设约束条件且使所述环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数，包括：

通过所述处理器，将所述环状原油集输系统的日能耗模型和所述预设约束条件进行关联，得到所述环状原油集输系统的能耗关联模型；

通过所述处理器，将所述能耗关联模型转化为无约束条件的优化函数，并确定使所述优化函数的函数值最小的最优解，所述最优解包括掺水温度和掺水量；

通过所述处理器，将所述最优解确定为所述目标掺水参数。

5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述预设约束条件包括：

所述多根集油管道中的最后一根集油管道的末点温度大于或等于所述原油的凝固点；和/或，

所述多根集油管道中的最后一根集油管道的末点压力小于或等于第一阈值；和/或，

所述多根集油管道中的每一根集油管道的起点压力小于或等于第二阈值。

6.一种环状原油集输系统的掺水参数的控制装置，其特征在于，应用于掺水控制系统中，所述掺水控制系统包括环状原油集输系统、数据采集器、处理器、加热炉温控器和掺水泵控制变频器，所述装置包括：

第一获取模块，用于每隔预设时间段，通过所述数据采集器，获取所述环状原油集输系统的第一参数、第二参数、日运行时间、热效率、泵效率、掺水压力、原油的凝固点和水的比热；

其中，所述第一参数包括原油的密度和原油的比热，所述第二参数包括原油的运动粘度和气液混输水利摩阻系数，所述环状原油集输系统包括的多根集油管道中每根集油管道的管道长度、管道外直径、管道总传热系数和中心埋深处的自然地温，以及所述环状原油集输系统包括的多口油井中每口油井的产液量、产出液含水率、产出液温度；

第二获取模块，用于通过所述处理器，根据所述第一参数、所述第二参数、所述日运行时间、所述热效率、所述泵效率、所述掺水压力和所述水的比热，获取所述环状原油集输系统的日能耗模型，所述日能耗模型包括掺水温度变量和掺水量变量；

其中，所述第二获取模块包括：

第一确定单元，用于通过所述处理器，根据所述第一参数变量、所述第二参数变量、所述掺水压力变量、所述水的比热变量、所述掺水温度变量和所述掺水量变量，确定所述环状原油集输系统的目标参数模型，其中所述目标参数模型包括：所述多根集油管道中每根集油管道内流体的流量模型、含水率模型、比热模型、密度模型以及所述流体在多根集油管道中每根集油管道内的起点温度模型、末点温度模型和末点压力模型；

第一建模单元，用于通过所述处理器，根据所述日运行时间变量、所述热效率变量、所述目标参数模型、所述水的比热变量、所述掺水温度变量和所述掺水量变量，建立所述环状原油集输系统的日热力能耗初始模型，包括：

通过所述处理器，根据所述日运行时间变量、所述热效率变量、所述目标参数模型、所述水的比热变量、所述掺水温度变量和所述掺水量变量，建立如下日热力能耗初始模型：

其中，所述f_T是指所述环状原油集输系统的日热力能耗变量，所述C_w是指所述水的比热变量，所述Q_w是指所述掺水量变量，所述T_w是指所述掺水温度变量，所述T₁是指所述流体在多根集油管道中的第一根集油管道的末点温度变量，所述C_i是指由所述比热模型确定的多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道内流体的比热变量，所述Q_i是指由所述流量模型确定的多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道内流体的流量变量，所述T_i是指由所述起点温度模型确定的流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的起点温度变量，所述T_mi是指由所述末点温度模型确定的流体在多根集油管道中除第一根集油管道的第i根集油管道的末点温度变量，所述t是指所述环状原油集输系统的日运行时间变量，所述η_T是指所述环状原油集输系统的热效率变量；

第二建模单元，用于通过所述处理器，根据所述日运行时间变量、所述泵效率变量、所述掺水压力变量、所述目标参数模型和所述掺水温度变量，建立所述环状原油集输系统的日动力能耗初始模型；

第二确定单元，用于通过所述处理器，根据所述环状原油集输系统的所述日热力能耗初始模型和所述日动力能耗初始模型，确定所述环状原油集输系统的日能耗初始模型；

确定模块，用于通过所述处理器，根据所述环状原油集输系统的日能耗模型和预设约束条件，确定满足所述预设约束条件且使所述环状原油集输系统的日能耗最小的目标掺水参数，所述预设约束条件是指所述环状原油集输系统在运行时需要满足的温度条件和/或压力条件，所述目标掺水参数包括掺水温度和掺水量；

第一控制模块，用于当所述加热炉温控器的控制温度与所述掺水温度的差值大于第一阈值时，通过所述加热炉温控器，将所述控制温度调整为所述掺水温度，所述第一阈值为0.5摄氏度；

第二控制模块，用于当所述掺水泵控制变频器的控制流量与所述掺水量的差值大于第二阈值时，通过所述掺水泵控制变频器，将所述控制流量调整为所述掺水量，所述第二阈值为1方/天。

7.一种环状原油集输系统的掺水参数的控制装置，其特征在于，所述装置包括：

处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行如权利要求1-5任一项所述的方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述的方法。

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