CN117401833A - 向地热井添阻垢药的药量控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请的实施例涉及用化学方法防止或限制物质的沉积，具体涉及一种向地热井添阻垢药的药量控制方法，该方法包括以下步骤：确定井底的地热水的Ca 2+浓度；确定井口的地热水的Ca 2+浓度；确定预设目标阻垢率；在加药过程中在预定周期内获取地热井井口的地热水；根据按预定周期获取的地热水中的Ca 2+浓度，确定当前阻垢率；根据预设目标阻垢率以及当前阻垢率，确定当前阻垢率的偏差；根据当前阻垢率的偏差，确定当前阻垢率的偏差的变化率；根据当前阻垢率的偏差以及当前阻垢率的偏差的变化率，确定向地热井加药的药量。本申请的实施例提供的方法能够根据地热井实际情况，通过自动计算得到合理的阻垢剂量，可以降低加药过程的不确定性，减少阻垢剂的消耗。
Description
技术领域
本申例涉及用化学方法防止或限制物质的沉积，具体涉及一种向地热井添阻垢药的药量控制方法。
背景技术
这里的陈述仅仅提供与本发明有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。
由于地热水的矿化程度较高，在开发利用地热水的时候，容易在地热井筒以及地面配套设备中结垢。对此，近年来国内外大多采用阻垢剂注入技术，通过向井下注入阻垢剂，防止盐垢生成。
发明内容
在下文中给出了关于本申请的简要概述，以便提供关于本申请的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本申请的穷举性概述。它并不是意图确定本申请的关键或重要部分，也不是意图限定本申请的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本申请的实施例提供一种向地热井添阻垢药的药量控制方法，该方法可以包括以下S10步骤至S80步骤。
S10：获取待加药的地热井的井底的地热水，确定井底的地热水的Ca2+浓度；S20：获取待加药的地热井的井口的地热水，确定井口的地热水的Ca2+浓度；S30：确定控制阻垢率的目标，即预设目标阻垢率n1；S40：在加药过程中在预定周期内获取地热井井口的地热水；S50：在加药过程中在预定周期测量地热水中的Ca2+浓度，根据Ca2+浓度，确定地热水的当前阻垢率n2(k)；S60：根据预设目标阻垢率以及当前阻垢率，确定当前阻垢率的偏差e(k)；S70：根据当前阻垢率的偏差，确定当前阻垢率的偏差的变化率ec(k)；S80：根据当前阻垢率的偏差以及当前阻垢率的偏差的变化率，确定向地热井加药的药量。
本申请的实施例提供的方法能够根据地热井实际情况，通过自动计算得到合理的阻垢剂用量，可以降低加药过程的不确定性，减少阻垢剂的消耗。
附图说明
通过下文中参照附图对本申请的实施例所作的描述，本申请的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本申请有全面的理解。
图1是本申请的实施例提供的向地热井添阻垢药的药量控制方法的过程示意图。
图2是本申请的实施例提供的根据阻垢率的偏差以及阻垢率的偏差的变化率确定加药量的过程示意图。
图3是利用本申请的实施例提供的方法向地热井添加阻垢剂的过程的示意图。
附图标记说明：
1、储存容器；2、第一阀门；3、第二阀门；4、加药装置；5、流量计；6、注药管路；7、井筒；8、止流阀门；9、浓度测量单元；10、动力装置；11、第一控制器；12、第二控制器；13、变频装置。
需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。
具体实施方式
在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本申请内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
在实际的地热资源开发过程中，由于不同地热井的产量、矿化程度等参数差别较大，并且随着地热资源开发情况的变化，同一地热井的参数也会发生变化，进而可能导致对阻垢剂的需求量增加。在这种情况下，人工加药的方法不确定性较高，往往需要反复添加，过程繁琐，很难做到精准添加需要的阻垢剂量。当加注量过多时，会造成不必要的浪费，增加阻垢剂的成本；当加注量过少时，难以保证除垢效果，存在结垢的风险。
针对上述技术问题的至少一个方面，如图1所示，其示出本申请的实施例提供的向地热井添阻垢药的药量控制方法的过程示意图，该方法可以包括以下步骤：S10：获取待加药的地热井的井底的地热水，确定井底的地热水的Ca2+浓度；S20：获取待加药的地热井的井口的地热水，确定井口的地热水的Ca2+浓度；S30：确定控制阻垢率的目标，即预设目标阻垢率；S40：在加药过程中在预定周期内获取地热井井口的地热水；S50：在加药过程中在预定周期测量地热水中的Ca2+浓度，根据Ca2+浓度，确定地热水的当前阻垢率；S60：根据预设目标阻垢率以及当前阻垢率，确定当前阻垢率的偏差；S70：根据当前阻垢率的偏差，确定当前阻垢率的偏差的变化率；S80：根据当前阻垢率的偏差以及当前阻垢率的偏差的变化率，确定向地热井加药的药量。
本申请的实施例提供的方法能够根据地热井实际情况，通过自动计算得到合理的阻垢剂用量，可以降低加药过程的不确定性，减少阻垢剂的消耗。
在一些实施例中，在预定周期内获取地热井井口的地热水时，可以将预定周期设置为采样周期，可以用T表示。
在一些实施例中，在S50步骤中,当前的阻垢率n2(k)可以根据以下关系式确定：，其中，其中，Ct1(k)为第k次采样得到的井口地热水Ca2+浓度，Ct0为未添加阻垢剂时的井口地热水Ca2+浓度，Cb为井底地热水Ca2+浓度，k为采样次数。
在一些实施例中，可以通过测井实验获得地热井的井底Ca2+浓度。
在一些实施例中，在S60步骤中，当前阻垢率的偏差e(k)可以根据以下关系式确定：，其中，n1为预设目标阻垢率，n2(k)为当前阻垢率，k为采样次数。
在一些实施例中，在S70步骤中，当前阻垢率的偏差的变化率ec(k)可以根据以下关系式确定：，其中，e(k)为第k次采样得到的阻垢率的偏差，e(k-1)为第k-1次采样得到的阻垢率的偏差，k为所述采样次数，T为预定周期；当k=1时，ec(k-1)=0。
如图2所示，其示出本申请的实施例提供的根据阻垢率的偏差以及阻垢率的偏差的变化率确定加药量的过程示意图，在一些实施例中，在S80步骤中还可以包括以下S81步骤至S85步骤。
S81：设置当前阻垢率的偏差的若干个隶属函数，以及设置当前阻垢率的偏差的变化率的若干个隶属函数，其中，x表示当前阻垢率的偏差，μ(x)表示当前阻垢率的偏差的若干个隶属函数；y表示当前阻垢率的偏差的变化率，φ(y)表示当前阻垢率的偏差的变化率的若干个隶属函数，其中，μ(x)和φ(y)的值，可以根据x的值的范围确定；S82：可以根据当前阻垢率的偏差以及当前阻垢率的偏差的变化率以及隶属函数，确定偏差的隶属度的值集合以及偏差的变化率的隶属度的值集合；S83：建立阻垢剂加注流量隶属函数；S84：针对当前阻垢率的偏差，可以根据阻垢剂加注流量隶属函数的值、阻垢率的偏差隶属函数的值以及当前阻垢率的偏差的变化率隶属函数的值三者的最小值，确定当前阻垢剂加注流量隶属函数；S85：可以根据当前阻垢剂加注流量隶属函数的值中的最大值，确定加药注入量。
在一些实施例中，当前阻垢率的偏差的若干个隶属函数，以及当前阻垢率的偏差的变化率的若干个隶属函数可以为三角形隶属函数。
在一些实施例中，当前阻垢率的偏差的隶属函数可以量化为正大PB、正中PM、正小PS、零0、负小NS、负中NM、负大NB共7个量级。其中，μPB(x)、μPM(x)、μPS(x)、μ0(x)、μNS(x)、μNM(x)、μNB(x)分别为x的值处于正大、正中、正小、零、负小、负中、负大的范围时的当前阻垢率的偏差的隶属函数。
在一些实施例中，在S81步骤中，μ(x)与x之间的关系可以符合以下表达式。
。
在一些实施例中，当前阻垢率的偏差的变化率的隶属函数可以量化为正大PB、正中PM、正小PS、零0、负小NS、负中NM、负大NB共7个量级。其中，φPB(y)、φPM(y)、φPS(y)、φ0(y)、φNS(y)、φNM(y)、φNB(y)分别为y的值处于正大、正中、正小、零、负小、负中、负大的范围时的当前阻垢率的偏差的变化率的隶属函数。
在一些实施例中，在S81步骤中，φ(y)与y之间的关系可以符合以下表达式。
。
在一些实施例中，在S83步骤中，阻垢剂加注流量隶属函数可以用λ(v)表示，v表示阻垢剂加注流量。在一些实施例中，阻垢剂加注流量隶属函数可以量化为小S、较小MS、中M、较大MB、大B共5个量级。其中，λS(v)、λMS(v)、λM(v)、λMB(v)、λB(v)分别为v的值处于小、较小、中、较大、大的范围时的阻垢剂加注流量隶属函数。
可以按照如下的表1建立阻垢剂加注流量隶属函数，表1示出根据当前阻垢率的偏差、当前阻垢率的偏差的变化率以及二者的隶属函数确定阻垢剂加注流量隶属函数的方法。
表1确定阻垢剂加注流量隶属函数的方法
在一些实施例中，在S85步骤中，可以根据当前阻垢剂加注流量隶属函数的值中的最大值，确定与其对应的阻垢剂加注流量，进而可以确定阻垢剂的注入量。
下面结合具体实施例详细说明利用本申请的实施例提供的方法向地热井添加阻垢剂的过程。
如图3所示，其示出利用本申请的实施例提供的方法向地热井添加阻垢剂的过程的示意图，在这个过程中还可以用到储存容器1、第一阀门2、第二阀门3、加药装置4、流量计5、注药管路6、井筒7、止流阀门8、浓度测量单元9、动力装置10、第一控制器11、第二控制器12、变频装置13。
井筒7可以设置在地热井的井口，底部延伸至井内，在井筒7的侧壁上可以设置有分支管路，在分支管路上可以设置止流阀门8，通过调节止流阀门8的开闭状态，可以使地热水进入分支管路内；在止流阀门8远离井筒7主体管路的一侧可以设置动力装置10，动力装置10可以用于抽取分支管路内的地热水；动力装置10可以与浓度测量单元9相连，动力装置10可以将抽取的地热水送至浓度测量单元中进行检测。
优选地，浓度测量单元9可以采用EDTA滴定法来测量Ca2+浓度，在利用该方法测量Ca2+浓度时，完成一次滴定的时间可以为t0，t0需要≤T，T为采样周期。
储存容器1可以用于存储阻垢剂；储存容器可以与加药装置4的一端连通，加药装置4可以从储存容器1中抽取阻垢剂，加药装置4的另一端可以通过注药管路6与井筒7连接，可以将抽取的阻垢剂送入井筒7中；在连通储存容器1与加药装置4的管路上可以设有第一阀门2和第二阀门3，在加药装置4的下游的注药管路6上还可以设置有流量计5，可以实时获取加药装置4的加注流量。
第一控制器11与第二控制器12可以双向通信，第二控制器12可以与浓度测量单元9、动力装置10、流量计5以及第二阀门3连接，可以根据Ca2+浓度调整加药装置4的流量。
优选地，第二控制器12还可以通过变频装置13与加药装置4连接，以便于更好地控制加药装置4。
第一阀门2可以是手阀，第二阀门3可以是电动阀，加药装置4可以是泵，动力装置10可以是微型的流量泵，第一控制器11可以是工控机、第二控制器12可以是PLC，变频装置13可以是变频器。
参见图3，下面对本过程做详细说明。
首先，通过测井实验确定待加药的地热井的井底的地热水中Ca2+浓度；打开止流阀门8，使地热水进入分支管路，通过动力装置10和浓度测量单元9确定待加药的地热井的井口的地热水中Ca2+浓度；根据地热资源开发的需要，确定预设目标阻垢率。
接着，确定在采样周期内获取的地热井井口的地热水中Ca2+浓度，并根据浓度确定当前阻垢率；根据预设目标阻垢率以及当前阻垢率，确定当前阻垢率的偏差；根据当前阻垢率的偏差，确定当前阻垢率的偏差的变化率；根据当前阻垢率的偏差以及当前阻垢率的偏差的变化率，确定向地热井加药的药量。
接着，通过第一控制器11和第二控制器12调整第一阀门2、第二阀门3、变频装置13，进而调整加药装置4的流量，通过流量计5实时获取加药装置4的注药流量，当阻垢剂注入量达到需要的药量时，停止添加阻垢剂，等待阻垢剂发生反应，完成除垢。
对于本申请的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种向地热井添阻垢药的药量控制方法，包括以下步骤：
S10：获取待加药的地热井的井底的地热水，确定所述井底的地热水的Ca2+浓度；
S20：获取待加药的地热井的井口的地热水，确定所述井口的地热水的Ca2+浓度；
S30：确定控制阻垢率的目标，即预设目标阻垢率；
S40：在加药过程中在预定周期内获取地热井井口的地热水；
S50：在加药过程中在所述预定周期测量所述地热水中的Ca2+浓度，根据所述Ca2+浓度，确定所述地热水的当前阻垢率；
S60：根据所述预设目标阻垢率以及所述当前阻垢率，确定当前所述阻垢率的偏差；
S70：根据当前所述阻垢率的偏差，确定当前所述阻垢率的偏差的变化率；
S80：根据当前所述阻垢率的偏差以及当前所述阻垢率的偏差的变化率，确定向所述地热井加药的药量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在S80步骤还包括以下步骤：
S81：设置所述当前所述阻垢率的偏差的若干个隶属函数，以及设置所述当前所述阻垢率的偏差的变化率的若干个隶属函数，其中，x表示所述当前所述阻垢率的偏差，μ(x)表示所述当前所述阻垢率的偏差的若干个隶属函数；y表示所述当前所述阻垢率的偏差的变化率，φ(y)表示所述当前所述阻垢率的偏差的变化率的若干个隶属函数；
其中，所述μ(x)和φ(y)的值，根据x的值的范围确定。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，
所述μ(x)与x之间的关系符合以下表达式：
。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，
所述φ(y)与y之间的关系符合以下表达式：
。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，还包括以下步骤：
S82：根据当前所述阻垢率的偏差以及当前所述阻垢率的偏差的变化率以及所述隶属函数，确定所述偏差的隶属度的值集合以及偏差的变化率的隶属度的值集合；
S83：建立阻垢剂加注流量隶属函数；
S84：针对当前所述阻垢率的偏差，根据所述阻垢剂加注流量隶属函数的值、当前所述阻垢率的偏差隶属函数的值以及当前所述阻垢率的偏差的变化率隶属函数的值三者的最小值，确定当前阻垢剂加注流量隶属函数；
S85：根据当前阻垢剂加注流量隶属函数的值中的最大值，确定加药注入量。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，
所述阻垢剂加注流量隶属函数λ(v)满足以下表达式：
。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其中，
当前所述阻垢率的偏差e(k)满足以下关系式：
，
其中，n1为所述预设目标阻垢率，n2(k)为当前所述阻垢率，k为采样次数。
8.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其中，
当前所述阻垢率的偏差的变化率ec(k)满足以下关系式：
，
其中，e(k)为第k次采样得到的阻垢率的偏差，e(k-1)为第k-1次采样得到的阻垢率的偏差，k为采样次数，T为预定周期；
其中，当k=1时，ec(k-1)=0。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，
当前所述阻垢率n2(k)满足以下关系式：
，
其中，Ct1(k)为第k次采样得到的井口地热水Ca2+浓度，Ct0为未添加阻垢剂时的井口地热水Ca2+浓度，Cb为井底地热水Ca2+浓度，k为所述采样次数。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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