[发明专利]一种海上平台注采梯度优化模拟系统

说明书

本发明属于海上石油开采技术领域，公开了一种海上平台注采梯度优化模拟系统，包括计算机控制中心、控制柜、模拟装置运行平台构成的模拟系统，并以采油系统为主系统，即实现各台采油泵的不定产值自主寻优，最终优化工作点所对应的采油总量即为最高效状态下的采油量；注水系统为辅助系统，其总注水量需实时跟随采油总量，并在跟随采油的过程中实现相对的定产值寻优；同时需要对优化过程中两系统间的干扰做相应的处理，实现最终的一体化优化。本发明有效的避免较为复杂的数学模型的建立和计算，降低了能耗，提高了资源利用率，同时也可广泛应用于其它生产过程，具有较强的通用性。

技术领域

本发明属于海上石油开采技术领域，尤其涉及一种海上平台注采梯度优化模拟系统。

背景技术

目前海上石油平台注采系统的效率备受关注，提高注采系统的效率有利于增加石油产品产量，降低能耗，减少运行成本，但是由于生产过程中存在油层注水压力和地质注入量的动态特性导致注水泵排出量和配注量不匹配的问题，而且注采系统存在强烈的非线性和强耦合性特征，控制效率不高，因此如何提高注采系统的效率一直是油田工程研究的重点，针对油田注采系统优化的方法有建立二次插值模型最大化目标函数法、模拟退火法、合理匹配电机效率等，其中，二次差值最大化目标函数法和模拟退火方法需要建立系统的数学模型，需要地层参数做基础，且建模较为复杂；合理匹配电机效率需要通过提高电流来增加泵压和排量，控制精度较差，无模型控制方法的研究发展为依赖工艺模型的优化提供有效解决途径，因无模型控制方法仅受控系统控制器的设计，不包含受控系统任何数学模型信息，实现较为容易。从目前的研究状况来看，无模型梯度优化方法在海上石油平台注采系统效率优化的研究较少，研究无模型梯度优化控制具有重要意义。

综上所述，现有技术存在的问题是：

从目前的研究状况来看，无模型梯度优化方法在海上石油平台注采系统效率优化的研究较少，分析无模型梯度优化控制具有重要意义。

现有的海上平台注采梯度优化系统不能实时监测并计算误差，当误差超出允许范围后，不能进入再重启机制；不能为复杂的海上平台一体化优化控制提供了坚实的理论和实践基础。而且不能提高资源利用率，通用性差。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种海上平台注采梯度优化模拟系统。

本发明是这样实现的，一种海上平台注采梯度优化模拟系统，包括：

计算机控制中心，用于通过TCP/IP通讯协议，与控制柜进行通讯；

控制柜，与计算机控制中心连接，用于计算机控制中心和模拟装置运行平台的中转，实现计算机控制中心和模拟装置运行平台的通讯；

模拟装置运行平台，与控制柜连接，用于为模拟海上平台注采提供一个真实的平台。

进一步，模拟装置运行平台，包括：

每口井的实时系统效率计算模块，用于计算每口井的实时系统效率，在系统稳态的基础上，根据系统采集的流量、压力等数据，根据效率公式计算得到每口井当前的效率及系统总效率；

每个周期效率比较模块，用于比较每个周期效率，更新效率最高点，并记录所对应的流量，为后续搜索方向的确定提供判断标准；

效率差获得模块，用于通过计算当前时刻采油系统总效率，得到当前时刻与前一时刻的效率差，判断总效率增量是否在一定误差范围内；

下一周期工作点执行模块，用于确定下一周期工作点；

智能梯度寻优模块，用于将寻优解结果，作为流量控制回路的设定值，通过改变电机频率实现流量的变化，对采油井进行流量控制；

稳态建立模块，用于采油系统开启后，根据各口采油井的初始流量，均分给两台注水泵，建立稳态并实时计算效率；