CN113216906A - 一种节能的多井联控原油采集方法 - Google Patents

Abstract

发明公开了一种节能的多井联控原油采集方法，方法包括：总控制柜遍历每一分柜的工作状态，获取每一分柜的采液量和耗能数据；分析每一分柜的采液量和耗能数据，建立每一分柜耗能和采液量的二次函数模型；根据二次函数模型预测每一分柜的工作状态，其中所述工作状态包括采集终端转速、采液量、耗能；设定一目标采液量，所述总控制柜根据采液目标和预测的每一分柜的工作状态对每一分柜下发对应的工作指令；本发明通过联控的手段采集不同分柜的采液数据和耗能数据，通过建立拟合的数据模型可预测每一分柜的工作状态，总柜实时获取分柜数据，并实时修正二次函数模型，通过动态调节各分柜工作状态，以便在保证日总产液量情况下，达到最大节能。

Description

一种节能的多井联控原油采集方法

技术领域

本发明涉及一种原油采集方法，特别涉及一种节能的多井联控采集方法。

技术背景

现有技术中油气采集不同设备存在不同的耗能问题，一方面是机械磨损带来的耗能增加，另一方面是设备本身的泵挂深度、油品、井下井况等因素产生不同的耗能问题，现有技术中对于多井联控的采集，耗能的控制一直是油气采集面临的问题，如何在完成指定采集的油液量的前提下实现最低的耗能的采集是本发明的最主要的一个目的。

发明内容

本发明其中一个主要目的在于提供一种节能的多井联控原油采集方法，所述采集方法通过变频器可控制油液采集，通过计算每一油井采集过程中的单位耗能数据，总控制柜自动获取并计算出分柜的单位耗能数据和采液量数据，总控制柜根据所述单位耗能数据和采液量数据分配油井工作，从而减少油液采集设备的耗能，更加节能环保。

本发明另一个主要目的在于提供一种节能的多井联控原油采集方法，所述采集方法采用总控制器对不同油井联控采集油液，通过建立每个分柜的耗能和采液量的二次函数拟合模型，根据拟合的二次函数建立工作计划，由于建立的二次函数拟合模型在一段时间内可预测每一分柜的工作状态和井况，从而在采液的过程中可以选择最节能的采液方案，从而降低整体油液采集的耗能。

本发明另一个目的在于提供一种节能的多井联控原油采集方法，所述采集方法通过对油液采集的监控可避免油液采集设备空抽，可提高油液采集设备的使用寿命。

本发明另一个目的在于提供一种节能的多井联控原油采集方法，所述采集方法通过获取每一分柜的采集终端转速和耗能数，设定每一分柜的启动和运行的优先级，当总控制器获取的采油数据和目标存在差异时，可根据优先级下发分柜的工作指令。

为了实现至少一个上述发明目的，本发明进一步提供一种节能的多井联控原油采集方法，所述方法包括如下步骤：

总控制柜遍历每一分柜的工作状态，获取每一分柜的采液量和耗能数据；

分析每一分柜的采液量和耗能数据，建立每一分柜耗能和采液量的二次函数模型；

根据二次函数模型预测每一分柜的工作状态，其中所述工作状态包括采集终端转速、采液量、耗能；

设定一目标采液量，所述总控制柜根据采液目标和预测的每一分柜的工作状态对每一分柜下发对应的工作指令。

根据本发明一个较佳实施例，所述总控制器获取每一分柜的耗能和采液量，根据所述二次函数模型计算每一分柜的采液量和耗能数据的功耗比，根据功耗比设定每一分柜的启动或运行的优先级。

根据本发明一个较佳实施例，所述总控制器实时获取每一分柜的采油量并计算总采油量，对比目标采液量，根据每一分柜优先级总控制柜下发工作指令。

根据本发明一个较佳实施例，其中所述其中所述工作指令包括启动、加速、减速、指定转速、停止和间抽，其中指定转速包括加速至指定转速，或减速至指定转速。

根据本发明一个较佳实施例，计算实际采油量和目标采液量之间的差值，若差值大于零，则所述总控制柜指定最低优先级分柜降低转速或停止运行，以达到目标采液量。

根据本发明一个较佳实施例，计算实际采液量和目标采液量之间的差值，若差值小于零，则所述总控制柜对最高优先级分柜下发指令，将所述最高优先级分柜调到指定转速，或启动最高优先级分柜，以达到目标采液量。

根据本发明一个较佳实施例，设定上限阈值和下限阈值，若设置的目标采液量大于上限阈值或小于下限阈值，则输出目标采集量设置错误提示。

根据本发明一个较佳实施例，将每一分柜的平均耗能和采液量进行计算拟合形成所述二次函数模型，其中所述二次函数模型公式为：

y＝a*x²+b*x+c；

其中x为分柜的采液量，单位为(m³/h)，在该公式中耗能y为分柜的平均耗电量，系数a，b、c根据不同分柜设备而不同，c为静态损耗。

根据本发明一个较佳实施例，根据所述二次函数模型计算平均功耗比h，公式为：

h＝a*x+c/x+b；

当实际采液量小于目标采液量时，并且差值为x₁时，计算差值x₁在所有分柜中的功耗比，所述总控制器将至少一台最低功耗比对应的分柜启动或调高转速，以弥补采液量差值x₁。

根据本发明另一个较佳实施例，根据所述二次函数模型计算平均功耗比h，公式为：

h＝a*x+c/x+b；

当实际采液量大于目标采液量时，并且差值为x₂时，计算差值x₂在所有分柜中的平均功耗比，所述总控制器将最高功耗比对应的分柜降低转速或停止，以实现在定产液量的情况下最大节能化。

根据本发明另一个较佳实施例，所述总控制器根据采液目标下发指令，对应分柜以一指定转速运行，以在预定时段内完成采液目的。

附图说明

图1显示的是本发明一种节能的多井联控原油采集方法。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

请参考图1显示的本发明一种节能的多井联控原油采集方法，所述采集方法包括如下步骤：

总控制柜遍历每一分柜的工作状态，获取每一分柜的采液量和耗能数据；

分析每一分柜的采液量和耗能数据，建立每一分柜耗能和采液量的二次函数模型；

根据二次函数模型预测每一分柜的工作状态，其中所述工作状态包括采集终端转速、采液量、耗能；

设定一目标采液量，所述总控制柜根据采液目标和预测的每一分柜的工作状态对每一分柜下发对应的工作指令。

其中总控制柜具有一总控制芯片，每一分控制柜具有一分控制芯片，所述总控制芯片通过modbus总线连接各分柜的分控制芯片，并且各分柜通过modbus线缆分别连接各个变频器，变频器连接采集终端，用于控制采集终端运行状态，所述总控制柜遍历每一分柜的工作状态，其中工作状态可包括但不仅限于采液量，耗电量、设备故障、采集设备转速、采集设备温度等，每一分柜获取采集终端设备的采液量和耗能数据，建立每一分柜关于采液量和耗能的二次函数模型，其中所述二次函数模型的公式为：

y＝a*x²+b*x+c

其中x为分柜的采液量，单位为(m³/h)，y为平均单位耗电量，单位为(kW)，系数a、b、c根据不同分柜设备而不同，c为静态损耗。

需要说明的是，采液设备的耗能因素包括：设备本身的泵挂深度、油品、井况等，本发明所述的二次函数模型将根据每一分柜控制下设备在实际采油过程中对耗电量以及采油量的统计，采用计算机拟合形成二次函数模型，每一分柜对应的设备二次函数模型中的可能并不相同，以3E2400泵型为例：

对所述3E2400泵型的采集终端在同一井中建立采液量、转速、监测时间、耗电量的统计表：

其中上述表格中的产液量＝理论产液量*转速/100/24，平均耗电量＝总耗电量/监测时长，通过计算机拟合上述产液量和平均耗电量之间的关系，其中3E2400泵型拟合的二次函数为：

y＝7.932*x²+7.434*x+0.3320；

该函数模型可直接用于预测采液量平均耗电量之间的关系。进一步地，根据拟合的二次函数模型，本发明进一步计算每一单位采液量的单位功耗比h，所述单位功耗比h的计算公式为：

h＝y/x＝a*x+c/x+b；

h用于计算每一分柜的工作状态，其中所述功耗比越低，说明工作状态越好，效率更高。

进一步地，所述总控制器根据拟合的各个分柜的二次函数模型，计算采液量指标x₀下最佳的分柜采液配比，举例来说：

计算第一、第二、第三、第四分柜在采液量为x₀时的平均耗电量：y₁,y₂,y₃,y₄,若计算获得的平均耗电量y₁>y₂>y₃>y₄，进一步计算功耗比，若h₁＞h₂＞h₃＞h₄则将所述第四分柜作为第一优先级，优先启动和采液，第三、第二、第一分柜分别为第二、第三、第四优先级进行启动和开采，计算分柜的最大功率和采集需要的时间，在完成目标采液量的情况下，根据上述优先级选择地进行启动和运行各个分柜。

由于在实际的开采过程中受到油井环境以及机器故障等因素的影响，实际的采液量和目标采液量之间存在一定的偏差，可能会偏大或偏小，本发明根据拟合二次函数模型，对偏差量进行节能式地弥补和调整，举例来说：

总控制器每间隔一段时间计算实际采液量x₀`,计算x<sub>0</sub>`-x₀的偏差量，若实际采液量小于所述目标采液量，偏差量为x₁时，所述总控制器下发一指令优先启动最高优先级的分柜运行，以弥补偏差量x₁，通过此方法可大幅联控开采条件下的节能效果。在本发明另一个较佳实施例中，若上述第一优先级分柜未最大功率运行，则所述总控制器根据偏差量x₁提高所述第一优选级分柜至指定的运行转速。

进一步地，计算x₀`-x₀的偏差量，若实际采液量大于所述目标采液量，偏差量为x₂时，所述总控制柜下发一指令，优选停止或降低最低优先级的分柜转速，直至达到目标采液量x₀。

在上述方法下，实际采液量若小于目标采液量，则可以启动效率更高的分柜进行采液工作，若实际采液量大于目标采液量，则可以关闭或降低效率最低的分柜工作，从而使得在整个开采过程中起到动态环保节开采。

在本发明另一较佳实施例中，所述总控制器可进一步根据采液目标对所述分柜下发间抽指令，比如若实际采液量大于目标采液量，总控制柜对最低优先级的分柜下发间抽指令，以达到目标采液量。

在本发明其他可行实施例中，若计算获得的实际采液量远大于目标采液量，或远小于目标采液量，则需要重新设定目标采液量，设置采液量的上限阈值和下限阈值，若设置的目标采液量大于设置的上限阈值或小于下限阈值，则所述总控制柜向用户终端发送目标采液量设置错误提示。

需要说明的是，每一分柜实时采集采液量、转速、监测时间、耗电量数据，并通过获取的数据对建立的二次函数模型修正，用于实时估算总控制柜的产液量。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本申请上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明，本发明的目的已经完整并有效地实现，本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一种节能的多井联控原油采集方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

总控制柜遍历每一分柜的工作状态，获取每一分柜的采液量和耗能数据；

分析每一分柜的采液量和耗能数据，建立每一分柜耗能和采液量的二次函数模型；

根据二次函数模型预测每一分柜的工作状态，其中所述工作状态包括采集终端转速、采液量、耗能；

设定一目标采液量，所述总控制柜根据采液目标和预测的每一分柜的工作状态对每一分柜下发对应的工作指令。

2.根据权利要求1所述的一种节能的多井联控原油采集方法，其特征在于，所述总控制器获取每一分柜的采液量和耗能数据，根据所述二次函数模型计算每一分柜的采液量和耗能数据的单位功耗比，根据功耗比设定每一分柜的优先级，单位功耗比越高，优先级越低。

3.根据权利要求2所述的一种节能的多井联控原油采集方法，其特征在于，所述总控制器间隔一时间段获取每一分柜的采油量并计算总采油量，对比目标采液量，根据每一分柜优先级总控制柜下发工作指令；设定上限阈值和下限阈值，若设置的目标采液量大于上限阈值或小于下限阈值，则输出目标采集量设置错误提示。

4.根据权利要求3所述的一种节能的多井联控原油采集方法，其特征在于，其中所述工作指令包括启动、加速、减速、指定转速、停止和间抽，其中指定转速包括加速至指定转速，或减速至指定转速。

5.根据权利要求4所述的一种节能的多井联控原油采集方法，其特征在于，计算实际采油量和目标采液量之间的差值，若差值大于零，则所述总控制柜指定最低优先级分柜降低转速或停止。

6.根据权利要求4所述的一种节能的多井联控原油采集方法，其特征在于，计算实际采液量和目标采液量之间的差值，若差值小于零，则所述总控制柜对最高优先级分柜下发指令，将所述最高优先级分柜调到指定转速，或启动最高优先级分柜。

7.根据权利要求5所述的一种节能的多井联控原油采集方法，其特征在于，将每一分柜的耗能和采液量进行计算拟合形成所述二次函数模型，其中所述二次函数模型公式为：

y＝a*x²+b*x+c；

其中x为采液量，单位为(m³/h)，在该公式中耗能y为每一分柜的平均耗电量，系数a，b、c根据不同分柜设备而不同，c为静态损耗。

8.根据权利要求6所述的一种节能的多井联控原油采集方法，其特征在于，将每一分柜的耗能和采液量进行计算拟合形成所述二次函数模型，其中所述二次函数模型公式为：

y＝a*x²+b*x+c；

其中x为采液量，单位为(m³/h)，在该公式中耗能y为每一分柜的平均耗电量，系数a，b、c根据不同分柜设备而不同，c为静态损耗。

9.根据权利要求8所述的一种节能的多井联控原油采集方法，其特征在于，根据所述二次函数模型计算功耗比h，公式为：

h＝a*x+c/x+b；

当实际采液量小于目标采液量时，并且差值为x₁时，计算差值x₁在所有分柜中的功耗比，所述总控制器将至少一台最低功耗比对应的分柜启动或调高转速，以弥补采液量差值x₁。

10.根据权利要求7所述的一种节能的多井联控原油采集方法，其特征在于，根据所述二次函数模型计算功耗比h，公式为：

h＝a*x+c/x+b；

当实际采液量大于目标采液量时，并且差值为x₂时，计算差值x₂在所有分柜中的功耗比，所述总控制器将最高功耗比对应的分柜降低转速或停止，以实现在定产液量的情况下最大节能化。

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