油气井排采的控制方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种油气井排采的控制方法及系统，所述方法包括下述步骤：10)预设控制周期和调整周期，并预设所述控制周期内井底压力随时间变化的控制轨迹；20)检测当前时刻井底压力的实际值；30)根据所述控制轨迹获取当前时刻井底压力的目标值；根据所述目标值和所述实际值获取排采泵的排采强度的输出值，并将排采泵的排采强度调整为该输出值；40)判断是否到达所述控制周期，若是，结束控制；若否，停顿一个所述调整周期，返回步骤20)。采用上述方法，能够避免调整井底压力时，井底压力发生突变，从而避免对储藏造成不可逆的伤害，影响产量。
【专利说明】油气井排采的控制方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油气井开采【技术领域】，特别是涉及一种油气井排采的控制方法及系 统。
【背景技术】
[0002] 油气井的产量与多个因素有关，如资源量、渗透率、储藏压力等。某一时刻，油气井 的产量可以用下述公式表达：
[0003] q = WcKKr (Pr-Pwf)
[0004] 式中：
[0005] q--产量；
[0006] Wc--井筒常数；
[0007] K--绝对渗透率；
[0008] Kr--相对渗透率；
[0009] Pr--储藏压力；
[0010] Pwf--井底压力。
[0011] 其中，储藏压力已在一定时间范围内变化不大，可理解为常数。
[0012] 由上述公式可以看出，油气井在某一时刻的产量主要取决于两个因素，一为渗透 率，一为井底压力。显然，井底压力越低，产量越高，渗透率越高，产量越高。
[0013] 油气井的排采实质上是通过不断降低井底压力的方式逐步提高产量。
[0014] 排采过程中，控制系统周期性地调整排采泵的排采强度，以实现井底压力按照要 求变化。其中，排采强度可以通过转速或其它等效指标来表征。
[0015] 目前，控制系统调控井底压力的方法通常采用PID(proportion、integration、 differentiation ;比例、积分、微分）算法；具体地，排采人员每隔一定时间（根据实际需 要可以为几天或者几周），给控制系统设定井底压力的目标值，控制系统将以最快速度调整 排采泵的排采强度，以使井底压力尽快达到目标值。其中，井底压力的变化可参考图1理 解，图中虚线T'表示井底压力的目标值，实线P'表示井底压力的实际变化轨迹。
[0016] 由于PID算法中，给定目标值在一个控制循环内必须为定值，且控制系统要求井 底压力在尽量短的时间内达到目标值，从而造成调控初期，井底压力突变，呈台阶状变化， 如图1中所示，随着时间的推移，逐步趋近于目标值。
[0017] 而，井底压力的突变会对储藏造成不可逆的伤害，宏观表现为渗透率的不可逆降 低，从而使产量大幅降低。
[0018] 有鉴于此，如何避免排采过程中，井底压力的突变，减少对储藏的伤害，提高产量， 是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0019] 本发明的目的是提供一种油气井排采的控制方法及系统，能够避免井底压力的突 变，减少对储藏的伤害，提高产量。
[0020] 为解决上述技术问题，本发明提供一种油气井排采的控制方法，包括下述步骤：
[0021] 10)预设控制周期和调整周期，并预设所述控制周期内井底压力随时间变化的控 制轨迹；
[0022] 20)检测当前时刻井底压力的实际值；
[0023] 30)根据所述控制轨迹获取当前时刻井底压力的目标值；根据所述目标值和所述 实际值获取排采泵的排采强度的输出值，并将排采泵的排采强度调整为该输出值；
[0024] 40)判断是否到达所述控制周期，若是，结束控制；若否，停顿一个所述调整周期， 返回步骤20)。
[0025] 该控制方法预设有控制周期内井底压力随时间变化的控制轨迹，控制周期内，每 隔一个调整周期都依照该控制轨迹对井底压力进行控制计算，以调整排采泵的排采强度， 也就是说，整个控制过程，井底压力都在可控范围内，可规避【背景技术】中出现的突变现象， 从而避免对储藏造成不可逆的伤害，影响产量；其中，用户可根据实际需求人为设定所述控 制轨迹，以针对不同的储藏对井底压力进行调节，灵活度高。
[0026] 再者，由于井底压力可控，实际操作时，可以设置较长的控制周期，减少人工操作 的频率。
[0027] 最后，由于调控过程中，井底压力依照预设的控制轨迹来调节，也就是说，井底压 力的实际变化无限趋近于预设的控制轨迹，即便井底流态发生变化，根据算法自身的收敛 性可以给予补偿，不会对控制循环造成影响。
[0028] 可选地，步骤10)后还包括步骤：
[0029] 11)判断所述调整周期是否等于或大于所述控制周期，若是，将排采泵的排采强度 调整为预定值，结束控制；若否，进入步骤20)。
[0030] 可选地，步骤30)中，排采泵的排采强度的输出值由下述公式计算获得：
[0031]
【权利要求】
1. 油气井排采的控制方法，其特征在于，包括下述步骤： 10) 预设控制周期和调整周期，并预设所述控制周期内井底压力随时间变化的控制轨 迹； 20)检测当前时刻井底压力的实际值； 30)根据所述控制轨迹获取当前时刻井底压力的目标值；根据所述目标值和所述实际 值获取排采泵的排采强度的输出值，并将排采泵的排采强度调整为该输出值； 40)判断是否到达所述控制周期，若是，结束控制；若否，停顿一个所述调整周期，返回 步骤20)。
2. 根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤10)后还包括步骤： 11) 判断所述调整周期是否等于或大于所述控制周期，若是，将排采泵的排采强度调整 为预定值，结束控制；若否，进入步骤20)。
3. 根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，步骤30)中，排采泵的排采强度 的输出值由下述公式计算获得：
E(ti) =P(ti)-T(ti)； AE(ti) =E(ti)-E(ti_1)； 其中： Xai)--h时刻排采泵的排采强度的输出值； Pai)一一ti时刻井底压力的实际值； Kti) 一一ti时刻井底压力的目标值； Eai)-一&时刻井底压力的目标值与实际值的差值； E(tH)-一时刻井底压力的目标值与实际值的差值； CpC2、C3 系数。
4. 根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述控制轨迹为线性函数。
5. 根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述控制轨迹为二次函数。
6. 油气井排采的控制系统，其特征在于，包括： 检测单元，用于获取当前时刻井底压力的实际值； 存储单元，用于存储预设的控制周期和调整周期，并存储预设的所述控制周期内井底 压力随时间变化的控制轨迹； 计算单元，用于根据所述控制轨迹获取当前时刻井底压力的目标值，并根据所述目标 值和所述实际值获取排采泵的排采强度的输出值； 控制单元，用于将所述排采泵的排采强度调整为所述输出值，并判断未达到控制周期 时，所述计算单元停顿一个所述调整周期重新计算。
7. 根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述存储单元还用于存储排采泵的 排采强度的预定值； 所述控制单元还判断所述调整周期等于或大于所述控制周期时，控制所述排采泵的排 采强度为所述预定值，并结束控制。
8. 根据权利要求6或7所述的控制系统，其特征在于，所述计算单元中，排采泵的排采 强度的输出值由下述公式计算获得：
E(ti) =P(ti)-T(ti)； AE(ti) =E(ti)-E(ti_1)； 其中： Xai)--h时刻排采泵的排采强度的输出值； Pai)一一ti时刻井底压力的实际值； Kti)一一ti时刻井底压力的目标值； Eai)-一&时刻井底压力的目标值与实际值的差值； E(tH)-一时刻井底压力的目标值与实际值的差值； CpC2、C3 系数。
9. 根据权利要求6或7所述的控制系统，其特征在于，所述控制轨迹为线性函数。
10. 根据权利要求6或7所述的控制系统，其特征在于，所述控制轨迹为二次函数。
【文档编号】E21B47/06GK104499999SQ201410690265
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】冷开奎 申请人:北京奥瑞安能源技术开发有限公司