[發明專利]一種潛油電泵的自尋優決策控制系統

有效

• 申請號: 202110028281.1
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112882381B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 檀朝東;趙小雨;鄧涵文;馮鋼;宋健;牛會釗;宋文容
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）;北京雅丹石油技術開發有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 何志欣

本發明涉及一種潛油電泵的自尋優決策控制系統，至少包括采集模塊和控制模塊，所述控制模塊基于所述采集模塊采集的環境信息通過強化學習算法生成潛油電泵執行的優化決策以實現自尋優，所述控制模塊配置為在基于狀態空間對每個單井在一個檢泵周期內的啟停次數、開井時間和關井時間進行劃分的基礎上以融合在線學習和離線學習的方式構建強化學習算法中的損失函數。通過該設置方式，本發明基于啟停次數、開井時間和關井時間等將控制模塊對于執行模塊的優化控制分為不同階段，根據不同的階段基于融合在線學習和離線學習的方式構建學習更新中的損失函數。

技術領域

本發明涉及石油開采技術領域，具體涉及一種潛油電泵的自尋優決策控制系統。

背景技術

潛油電泵是井下工作的多級離心泵，同油管一起下入井內。地面電源通過變壓器、動力電纜等獎電能輸送給井下潛油電動機，使得潛油電動機帶動多級離心泵旋轉，將電能轉換成機械能，把油井中的井液舉升到地面。潛油電泵相對游梁式抽油機采油方式來說，其投資成本低、能量消耗低、對介質適應性較好，并且與以往的采油方式相比較，不僅經濟成本低，而且故障率也較低。但是隨著油田開發的不斷深入，油田不斷的開采和注水，地下情況處于不斷地運動和變化中，并且潛油電泵具有大排量的特點，更是加劇了地下環境的變化。潛油電泵在設計或優化設計時，均力圖使潛油電泵在其額定排量或高泵效區工作，但潛油電泵在工作過程中，由于地層、產能等變化，可能使得潛油電泵偏離高泵效區工作，因此需要根據環境變化、產能變化等診斷結果，對井下潛油電泵機組進行合理的參數調節以保證潛油電泵的高效運行。

例如，公開號為CN111766831A的中國專利公開了一種潛油電泵智能控制系統及其控制方法。潛油電泵智能控制系統包括位于地面部分和位于井下的檢測部分；井下部分包括與潛油電泵電性連接的傳感器；地面部分包括控制柜和井口接線箱，所述井口接線箱與潛油電泵電性連接，所述井口接線箱電性連接有升壓變壓器和電抗器；所述控制柜內分為上中下三層，所述控制柜的中層設有PLC控制器和PLC控制器電性連接的傳感器解碼器。該專利文獻針對現有技術不能對潛油電泵進行實時控制的問題，通過物聯網關和三合一天線的設置來遠程實時調節潛油電泵的運行，并通過調用啟動智能控制程序或者生產智能控制程序對潛油電泵進行自動調控，即地面的控制柜可以根據傳感器和變頻器的數據自動判斷潛油電泵的狀態是否正常，判斷后實時調用相關程序，從而實現潛油電泵的智能自動控制和無人值守，降低人工成本和維護成本。但是該專利文獻提供的潛油電泵智能控制系統沒有考慮到注采環境問題的多變和復雜，建立好的控制模型或者控制程序需要隨時面臨變化，經常需要進行更新以適應新的環境，不符合潛油電泵針對復雜多變環境智能控制的根本需求。

此外，一方面由于對本領域技術人員的理解存在差異；另一方面由于發明人做出本發明時研究了大量文獻和專利，但篇幅所限并未詳細羅列所有的細節與內容，然而這絕非本發明不具備這些現有技術的特征，相反本發明已經具備現有技術的所有特征，而且申請人保留在背景技術中增加相關現有技術之權利。

發明內容

現階段油藏開發層間矛盾突出，油水分布復雜，應用靜態資料分析判斷高含水產層的準確性較低且無法快速適應生產狀態的動態變化，為此除了應提高分層采油技術的實時監測水平，實現井下分層流量、壓力、含水率等參數的長期監測以提高油藏認識水平外，更重要的是當油藏動態變化需調整生產方案時，分層采油技術應具備實時調整能力。現有技術可以通過先驗知識和采集的數據構建特定的控制模型來對潛油電泵的相關參數進行調優和進行智能決策，例如可以通過機器學習預測潛油電泵的運行壽命和優化運行參數。但是典型的機器學習算法需要數百萬個數據才能成功發現和預測潛油電泵的排采優化決策。因此如果環境發生變化，無法迅速做出調整，使得儲層收到不同程度的傷害，并且解吸過程也會受到阻礙，排采效果降低。而且由于環境問題的多變和復雜，建立好的控制模型隨時面臨變化，這就需要控制模型進行更改以適應新的環境，而控制模型的更改又需要一定時間成本，無法滿足智能控制的實施調控的根本需求。