[發明專利]基于數據驅動的泡沫排水加藥劑量智能優化方法及裝置

在審

• 申請號: 202110792726.3
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113464110A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 張曉英;張賀翔
• 申請（專利權）人: 張曉英
• 主分類號: E21B43/22
• 分類號: E21B43/22
• 代理公司: 大慶禹奧專利事務所 23208
• 代理人: 朱林;楊立芹

本發明屬于油氣田開發技術領域，具體涉及一種基于數據驅動的泡沫排水加藥劑量智能優化方法及裝置，通過氣井井口油管和套管的壓力傳感器，獲取氣井井口油壓數據、套壓數據，采用嵌入式微處理器記錄氣井每次生產數據以及每次泡沫排水系統加藥劑量數據；設定氣井正常生產時候的理想油壓與套壓的壓力差，并存儲器微處理器；微處理器計算得到氣井生產過程中的油壓與套壓的壓力差；基于子空間辨識方法，建立泡沫排水系統定期加藥計量與氣井井口壓差之間的關系模型；基于關系模型，獲取未來泡沫排水加藥計量序列并將第1個數值作為當前時刻藥劑量使用。微處理器通過固態繼電器控制泡排劑加藥泵和電磁閥工作，自動對氣井加注當前時刻藥劑使用量。

技術領域：

本發明屬于油氣田開發技術領域，具體涉及一種基于數據驅動的泡沫排水加藥劑量智能優化方法及裝置。

背景技術：

隨著氣田的開發，泡沫排水采氣已成為產水氣井連續攜液的主體采氣工藝技術。泡沫排水技術是指通過地面設備向井內注入泡沫排水劑，并通過產生的泡沫將井筒內液體帶出，實現氣井正常生產。自動化泡沫排水工藝近年來也逐漸被廣泛應用，但大多是采用泡沫排水藥劑定時定量加注方式，由于不同的氣井產液量、產氣量差別較大，泡沫排水劑的加注方式、加注時機不同對排水采氣工藝效果影響較大。隨著人工智能的快速發展，泡沫排水工藝智能化加注成為研究的熱點。泡沫排水智能化加注通過站控系統發送指令,以遠程自動加注藥劑代替原有的人工現場加注，以遠程控制啟停泵代替原有的定時器控制確保泡沫排水措施的有效性，有效降低生產成本。為提高氣井采收率提供了新的技術手段。隨著氣井生產環境的變化，泡沫排水采氣的加注頻率，加注劑量需要動態調整，從而提高生產效率。需要進一步根據氣井生產數據特征，結合氣井穩定性判斷、劑量逼近、劑量補償等模塊，優化氣井泡沫排水加注量，減少成本和污染。

發明內容：

針對上述問題，本發明的目的是提供一類基于數據驅動的泡沫排水加藥劑量智能優化方法及裝置，自主智能預測和優化泡沫排水系統的藥劑投放量，節省成本，減小污染。

本發明采用的技術方案為：一種基于數據驅動的泡沫排水加藥劑量智能優化裝置及優化方法；

實現基于數據驅動的泡沫排水加藥劑量智能優化方法的裝置包括泡排藥劑罐、控制柜、電源、觸摸屏、泡排劑泵控制固態繼電器、電磁閥控制固態繼電器、嵌入式微處理器、手動閥、泡排劑加藥泵、電磁閥、泡排劑流量傳感器、氣井井口、油管壓力傳感器和套管壓力傳感器；所述泡排藥劑罐與手動閥的一端連通，手動閥的另一端與泡排劑加藥泵連通，泡排劑加藥泵與電磁閥，電磁閥與泡排劑流量傳感器連通，泡排劑流量傳感器與氣井井口，所述油管壓力傳感器和套管壓力傳感器設置于氣井井口內；所述油管壓力傳感器、套管壓力傳感器和泡排劑流量傳感器通過導線與嵌入式微處理器連接，嵌入式微處理器通過導線與泡排劑泵控制固態繼電器和電磁閥控制固態繼電器連接，泡排劑泵控制固態繼電器和電磁閥控制固態繼電器分別通過導線與泡排劑加藥泵和電磁閥連接。

所述優化方法包括一下步驟：

步驟一、通過安裝在氣井井口油管和套管的壓力傳感器，獲取氣井井口油壓數據、套壓數據，采用嵌入式微處理器記錄氣井每次生產數據以及每次泡沫排水系統加藥劑量數據；

步驟二、通過觸摸屏設定氣井正常生產時候的理想油壓與套壓的壓力差，并存儲器嵌入式微處理器；

步驟三、通過嵌入式微處理器計算得到氣井生產過程中的油壓與套壓的壓力差；

步驟四、基于子空間辨識方法，建立泡沫排水系統定期加藥計量與氣井井口壓差之間的關系模型；

將每次藥劑量作為輸入量u(k)，將理想情況下的油套壓差e₁與生產情況下的油套壓差e₂(k)的差值作為輸出量，即：y(k)＝e₂(k)-e₁，構建輸入和輸出序列U＝[u(k-N),u(k-N+1),....,u(k+N-1)]和Y＝[y(k-N),u(k-N+1),....,y(k+N-1)]，基于子空間辨識方法，建立輸入輸出序列關系模型