油氣井排采的控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種油氣井排采的控制方法及系統(tǒng)，所述方法包括下述步驟：10)預(yù)設(shè)控制周期和調(diào)整周期，并預(yù)設(shè)所述控制周期內(nèi)井底壓力隨時(shí)間變化的控制軌跡；20)檢測(cè)當(dāng)前時(shí)刻井底壓力的實(shí)際值；30)根據(jù)所述控制軌跡獲取當(dāng)前時(shí)刻井底壓力的目標(biāo)值；根據(jù)所述目標(biāo)值和所述實(shí)際值獲取排采泵的排采強(qiáng)度的輸出值，并將排采泵的排采強(qiáng)度調(diào)整為該輸出值；40)判斷是否到達(dá)所述控制周期，若是，結(jié)束控制；若否，停頓一個(gè)所述調(diào)整周期，返回步驟20)。采用上述方法，能夠避免調(diào)整井底壓力時(shí)，井底壓力發(fā)生突變，從而避免對(duì)儲(chǔ)藏造成不可逆的傷害，影響產(chǎn)量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】油氣井排采的控制方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣井開(kāi)采【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種油氣井排采的控制方法及系 統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 油氣井的產(chǎn)量與多個(gè)因素有關(guān)，如資源量、滲透率、儲(chǔ)藏壓力等。某一時(shí)刻，油氣井 的產(chǎn)量可以用下述公式表達(dá)：
[0003] q = WcKKr (Pr-Pwf)
[0004] 式中：
[0005] q--產(chǎn)量；
[0006] Wc--井筒常數(shù)；
[0007] K--絕對(duì)滲透率；
[0008] Kr--相對(duì)滲透率；
[0009] Pr--儲(chǔ)藏壓力；
[0010] Pwf--井底壓力。
[0011] 其中，儲(chǔ)藏壓力已在一定時(shí)間范圍內(nèi)變化不大，可理解為常數(shù)。
[0012] 由上述公式可以看出，油氣井在某一時(shí)刻的產(chǎn)量主要取決于兩個(gè)因素，一為滲透 率，一為井底壓力。顯然，井底壓力越低，產(chǎn)量越高，滲透率越高，產(chǎn)量越高。
[0013] 油氣井的排采實(shí)質(zhì)上是通過(guò)不斷降低井底壓力的方式逐步提高產(chǎn)量。
[0014] 排采過(guò)程中，控制系統(tǒng)周期性地調(diào)整排采泵的排采強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)井底壓力按照要 求變化。其中，排采強(qiáng)度可以通過(guò)轉(zhuǎn)速或其它等效指標(biāo)來(lái)表征。
[0015] 目前，控制系統(tǒng)調(diào)控井底壓力的方法通常采用PID(proportion、integration、 differentiation ;比例、積分、微分）算法；具體地，排采人員每隔一定時(shí)間（根據(jù)實(shí)際需 要可以為幾天或者幾周），給控制系統(tǒng)設(shè)定井底壓力的目標(biāo)值，控制系統(tǒng)將以最快速度調(diào)整 排采泵的排采強(qiáng)度，以使井底壓力盡快達(dá)到目標(biāo)值。其中，井底壓力的變化可參考圖1理 解，圖中虛線(xiàn)T'表示井底壓力的目標(biāo)值，實(shí)線(xiàn)P'表示井底壓力的實(shí)際變化軌跡。
[0016] 由于PID算法中，給定目標(biāo)值在一個(gè)控制循環(huán)內(nèi)必須為定值，且控制系統(tǒng)要求井 底壓力在盡量短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到目標(biāo)值，從而造成調(diào)控初期，井底壓力突變，呈臺(tái)階狀變化， 如圖1中所示，隨著時(shí)間的推移，逐步趨近于目標(biāo)值。
[0017] 而，井底壓力的突變會(huì)對(duì)儲(chǔ)藏造成不可逆的傷害，宏觀表現(xiàn)為滲透率的不可逆降 低，從而使產(chǎn)量大幅降低。
[0018] 有鑒于此，如何避免排采過(guò)程中，井底壓力的突變，減少對(duì)儲(chǔ)藏的傷害，提高產(chǎn)量， 是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 本發(fā)明的目的是提供一種油氣井排采的控制方法及系統(tǒng)，能夠避免井底壓力的突 變，減少對(duì)儲(chǔ)藏的傷害，提高產(chǎn)量。
[0020] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種油氣井排采的控制方法，包括下述步驟：
[0021] 10)預(yù)設(shè)控制周期和調(diào)整周期，并預(yù)設(shè)所述控制周期內(nèi)井底壓力隨時(shí)間變化的控 制軌跡；
[0022] 20)檢測(cè)當(dāng)前時(shí)刻井底壓力的實(shí)際值；
[0023] 30)根據(jù)所述控制軌跡獲取當(dāng)前時(shí)刻井底壓力的目標(biāo)值；根據(jù)所述目標(biāo)值和所述 實(shí)際值獲取排采泵的排采強(qiáng)度的輸出值，并將排采泵的排采強(qiáng)度調(diào)整為該輸出值；
[0024] 40)判斷是否到達(dá)所述控制周期，若是，結(jié)束控制；若否，停頓一個(gè)所述調(diào)整周期， 返回步驟20)。
[0025] 該控制方法預(yù)設(shè)有控制周期內(nèi)井底壓力隨時(shí)間變化的控制軌跡，控制周期內(nèi)，每 隔一個(gè)調(diào)整周期都依照該控制軌跡對(duì)井底壓力進(jìn)行控制計(jì)算，以調(diào)整排采泵的排采強(qiáng)度， 也就是說(shuō)，整個(gè)控制過(guò)程，井底壓力都在可控范圍內(nèi)，可規(guī)避【背景技術(shù)】中出現(xiàn)的突變現(xiàn)象， 從而避免對(duì)儲(chǔ)藏造成不可逆的傷害，影響產(chǎn)量；其中，用戶(hù)可根據(jù)實(shí)際需求人為設(shè)定所述控 制軌跡，以針對(duì)不同的儲(chǔ)藏對(duì)井底壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，靈活度高。
[0026] 再者，由于井底壓力可控，實(shí)際操作時(shí)，可以設(shè)置較長(zhǎng)的控制周期，減少人工操作 的頻率。
[0027] 最后，由于調(diào)控過(guò)程中，井底壓力依照預(yù)設(shè)的控制軌跡來(lái)調(diào)節(jié)，也就是說(shuō)，井底壓 力的實(shí)際變化無(wú)限趨近于預(yù)設(shè)的控制軌跡，即便井底流態(tài)發(fā)生變化，根據(jù)算法自身的收斂 性可以給予補(bǔ)償，不會(huì)對(duì)控制循環(huán)造成影響。
[0028] 可選地，步驟10)后還包括步驟：
[0029] 11)判斷所述調(diào)整周期是否等于或大于所述控制周期，若是，將排采泵的排采強(qiáng)度 調(diào)整為預(yù)定值，結(jié)束控制；若否，進(jìn)入步驟20)。
[0030] 可選地，步驟30)中，排采泵的排采強(qiáng)度的輸出值由下述公式計(jì)算獲得：
[0031]

【權(quán)利要求】
1. 油氣井排采的控制方法，其特征在于，包括下述步驟： 10) 預(yù)設(shè)控制周期和調(diào)整周期，并預(yù)設(shè)所述控制周期內(nèi)井底壓力隨時(shí)間變化的控制軌 跡； 20)檢測(cè)當(dāng)前時(shí)刻井底壓力的實(shí)際值； 30)根據(jù)所述控制軌跡獲取當(dāng)前時(shí)刻井底壓力的目標(biāo)值；根據(jù)所述目標(biāo)值和所述實(shí)際 值獲取排采泵的排采強(qiáng)度的輸出值，并將排采泵的排采強(qiáng)度調(diào)整為該輸出值； 40)判斷是否到達(dá)所述控制周期，若是，結(jié)束控制；若否，停頓一個(gè)所述調(diào)整周期，返回 步驟20)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，步驟10)后還包括步驟： 11) 判斷所述調(diào)整周期是否等于或大于所述控制周期，若是，將排采泵的排采強(qiáng)度調(diào)整 為預(yù)定值，結(jié)束控制；若否，進(jìn)入步驟20)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，步驟30)中，排采泵的排采強(qiáng)度 的輸出值由下述公式計(jì)算獲得：
E(ti) =P(ti)-T(ti)； AE(ti) =E(ti)-E(ti_1)； 其中： Xai)--h時(shí)刻排采泵的排采強(qiáng)度的輸出值； Pai)一一ti時(shí)刻井底壓力的實(shí)際值； Kti) 一一ti時(shí)刻井底壓力的目標(biāo)值； Eai)-一&時(shí)刻井底壓力的目標(biāo)值與實(shí)際值的差值； E(tH)-一時(shí)刻井底壓力的目標(biāo)值與實(shí)際值的差值； CpC2、C3 系數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述控制軌跡為線(xiàn)性函數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述控制軌跡為二次函數(shù)。
6. 油氣井排采的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括： 檢測(cè)單元，用于獲取當(dāng)前時(shí)刻井底壓力的實(shí)際值； 存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)預(yù)設(shè)的控制周期和調(diào)整周期，并存儲(chǔ)預(yù)設(shè)的所述控制周期內(nèi)井底 壓力隨時(shí)間變化的控制軌跡； 計(jì)算單元，用于根據(jù)所述控制軌跡獲取當(dāng)前時(shí)刻井底壓力的目標(biāo)值，并根據(jù)所述目標(biāo) 值和所述實(shí)際值獲取排采泵的排采強(qiáng)度的輸出值； 控制單元，用于將所述排采泵的排采強(qiáng)度調(diào)整為所述輸出值，并判斷未達(dá)到控制周期 時(shí)，所述計(jì)算單元停頓一個(gè)所述調(diào)整周期重新計(jì)算。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲(chǔ)單元還用于存儲(chǔ)排采泵的 排采強(qiáng)度的預(yù)定值； 所述控制單元還判斷所述調(diào)整周期等于或大于所述控制周期時(shí)，控制所述排采泵的排 采強(qiáng)度為所述預(yù)定值，并結(jié)束控制。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算單元中，排采泵的排采 強(qiáng)度的輸出值由下述公式計(jì)算獲得：
E(ti) =P(ti)-T(ti)； AE(ti) =E(ti)-E(ti_1)； 其中： Xai)--h時(shí)刻排采泵的排采強(qiáng)度的輸出值； Pai)一一ti時(shí)刻井底壓力的實(shí)際值； Kti)一一ti時(shí)刻井底壓力的目標(biāo)值； Eai)-一&時(shí)刻井底壓力的目標(biāo)值與實(shí)際值的差值； E(tH)-一時(shí)刻井底壓力的目標(biāo)值與實(shí)際值的差值； CpC2、C3 系數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制軌跡為線(xiàn)性函數(shù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制軌跡為二次函數(shù)。
【文檔編號(hào)】E21B47/06GK104499999SQ201410690265
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
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