一种用于控制油田注水系统的方法及装置与流程

1.本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种用于控制油田注水系统的方法及装置。


背景技术：

2.相关技术中，油气水混合物中分离出来的水通过油田注水系统重新注入到地层中，以通过水进行地层中的原油驱替。油田注水系统包括储水罐、注水泵、注水管线和注水井，储水罐中的水经过注水管线流入注水井，通过注水井将水注入到地层中，在这一过程中注水泵进行加压以加快注水过程且能够保证水能够从储水罐经过注水管线流入注水井。
3.对于油田注水系统来说，在保证正常注水的前提下降低油田注水系统的功耗，能够极大节省成本投入。目前降低油田注水系统的功耗主要是依据生产经验，在满足注水生产需求的前提下用户手动控制油田注水系统中设备的工作参数，如在保证注水井具有一定的压力和流量的前提下，用户手动控制油田注水系统的工作参数，但是手动控制形式有很大的局限性，人工经验依赖过大，不能根据油田注水系统的实际运行数据进行反馈调节。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述局限性、人工依赖大以及不能根据实际运行数据进行反馈调节的问题的用于控制油田注水系统的方法及装置。
5.一方面，本公开提供一种用于控制油田注水系统的方法，所述方法包括：
6.获得所述油田注水系统的约束条件；
7.获得所述油田注水系统的至少一组配置参数；
8.调用与所述油田注水系统匹配的能耗预测模型，得到在所述约束条件下每组配置参数对应的能耗数值，所述能耗数值表征以配置参数控制所述油田注水系统时所述油田注水系统的能耗，所述能耗预测模型根据所述油田注水系统中各个设备的运行原理函数构建且通过所述油田注水系统的历史运行数据调整得到；
9.根据每组配置参数对应的能耗数值，从所述每组配置参数中确定出目标配置参数；
10.根据所述目标配置参数，控制所述油田注水系统的工作参数。
11.可选的，在根据每组配置参数对应的能耗数值，从所述每组配置参数中确定出目标配置参数之前，所述方法还包括：
12.如果每组配置参数对应的能耗数值表征继续优化所述油田注水系统的能耗，返回获得所述油田注水系统的至少一组配置参数以调整至少一个配置参数的取值，直至调整配置参数后得到的能耗数值指示停止优化所述油田注水系统的能耗。
13.可选的，在根据每组配置参数对应的能耗数值，从所述每组配置参数中确定出目标配置参数之前，所述方法还包括：
14.如果每组配置参数对应的能耗数值表征继续优化所述油田注水系统的能耗，返回获得所述油田注水系统的至少一组配置参数以调用预设算法调整至少一个配置参数的取值，直至调整配置参数后得到的能耗数值指示停止优化所述油田注水系统的能耗；
15.判断剩余参数是否满足预设条件，剩余参数为所述配置参数中没有被预设算法调整的参数；
16.如果剩余参数不满足预设条件，返回获得所述油田注水系统的至少一组配置参数以至少调整所述剩余参数，直至调整配置参数后得到的能耗数值指示停止优化所述油田注水系统的能耗且所述剩余参数满足预设条件。
17.可选的，所述调用与所述油田注水系统匹配的能耗预测模型，得到在所述约束条件下每组配置参数对应的能耗数值包括：
18.调用所述能耗预测模型，根据所述约束条件得到每组配置参数下各个注水泵的流量、泵前压力和泵后压力；
19.基于每组配置参数下各个注水泵的流量、泵前压力、泵后压力和开泵频率，得到每组配置参数对应的能耗数值。
20.可选的，所述能耗预测模型的生成过程包括：
21.根据所述油田注水系统中各个设备的运行原理函数和所述油田注水系统的工艺流程，构建初始能耗预测模型；
22.获得所述油田注水系统的历史运行数据；
23.根据所述历史运行数据获得至少两个数据组，每个数据组至少包含一种参数，且不同数据组包含的参数不同；
24.调用至少两种预设拟合算法，结合至少两个数据组对所述初始能耗预测模型的模型参数进行调整，得到每个预设调参算法对应的中间能耗预测模型；
25.从所有中间能耗预测模型中，确定与所述油田注水系统对应的能耗预测模型。
26.可选的，所述至少两个数据组包括：泵后压力、流量、泵前压力、压差和频率中至少一个参数；
27.所述从所有中间能耗预测模型中，确定与所述油田注水系统对应的能耗预测模型包括：
28.获得同一约束条件下所有中间能耗预测模型对应的能耗数值，根据能耗数值最小原理，从所有中间能耗预测模型中，确定与所述油田注水系统对应的能耗预测模型。
29.另一方面，本公开提供一种用于控制油田注水系统的装置，所述装置包括：
30.获得单元，用于获得所述油田注水系统的约束条件，以及用于获得所述油田注水系统的至少一组配置参数；
31.调用单元，用于调用与所述油田注水系统匹配的能耗预测模型，得到在所述约束条件下每组配置参数对应的能耗数值，所述能耗数值表征以配置参数控制所述油田注水系统时所述油田注水系统的能耗，所述能耗预测模型根据所述油田注水系统中各个设备的运行原理函数构建且通过所述油田注水系统的历史运行数据调整得到；
32.确定单元，用于根据每组配置参数对应的能耗数值，从所述每组配置参数中确定出目标配置参数；
33.控制单元，用于根据所述目标配置参数，控制所述油田注水系统的工作参数。
34.可选的，所述装置还包括：调整单元；
35.所述调整单元，用于如果每组配置参数对应的能耗数值表征继续优化所述油田注水系统的能耗，调整至少一个配置参数的取值，直至调整配置参数后得到的能耗数值指示停止优化所述油田注水系统的能耗；
36.或者，
37.所述调整单元，用于如果每组配置参数对应的能耗数值表征继续优化所述油田注水系统的能耗，调用预设算法调整至少一个配置参数的取值，直至调整配置参数后得到的能耗数值指示停止优化所述油田注水系统的能耗，判断剩余参数是否满足预设条件，剩余参数为所述配置参数中没有被预设算法调整的参数，如果剩余参数不满足预设条件，至少调整所述剩余参数，直至调整配置参数后得到的能耗数值指示停止优化所述油田注水系统的能耗且所述剩余参数满足预设条件。
38.再一方面，本公开提供一种电子设备，所述电子设备包括：
39.至少一个处理器；
40.与所述处理器连接的至少一个存储器、总线；
41.所述处理器、所述存储器通过所述总线完成相互间的通信；
42.所述处理器用于调用所述存储器中的程序指令，以执行上述用于控制油田注水系统的方法。
43.再一方面，本公开提供一种存储介质，所述存储介质上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现上述用于控制油田注水系统的方法。
44.借由上述技术方案，本发明提供的用于控制油田注水系统的方法及装置，获得油田注水系统的约束条件以及获得油田注水系统的至少一组配置参数，调用与油田注水系统匹配的能耗预测模型，得到在约束条件下每组配置参数对应的能耗数值，能耗数值表征以配置参数控制油田注水系统时油田注水系统的能耗；根据每组配置参数对应的能耗数值，从每组配置参数中确定出目标配置参数，根据目标配置参数，控制油田注水系统的工作参数，从而能够根据能耗数值自动确定出用于控制油田注水系统的目标配置参数，省去人工配置工作参数的过程，降低人工依赖程度。
45.并且能耗预测模型根据油田注水系统中各个设备的运行原理函数构建且通过油田注水系统的历史运行数据调整得到，使得能耗预测模型能够仿真出油田注水系统的实际运行情况，那么结合约束条件和配置参数获得的能耗数值与油田注水系统在以相同约束条件和配置参数运行时的能耗数值匹配，从而能够根据与油田注水系统实际运行时的能耗数值匹配的能耗数值确定目标配置参数，实现根据油田注水系统的实际运行数据对油田注水系统的工作参数进行反馈调节。能耗预测模型根据油田注水系统中各个设备的运行原理函数构建，说明能耗预测模型能够仿真油田注水系统中各个设备的运行，在获得油田注水系统中至少一个设备对应的配置参数的情况下，能耗预测模型都能够得到能耗数值，由此获得的配置参数可以是针对油田注水系统中的至少一个设备，实现对油田注水系统中至少一个设备的工作参数进行控制，解决人工控制时的局限性问题。
46.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
47.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
48.图1示出了本公开的示例性实施例提供的一种用于控制油田注水系统的方法的流程图；
49.图2示出了本公开的是理性实施例提供的油田注水系统中各个设备与能耗的关系的示意图；
50.图3示出了本公开的示例性实施例提供的生成能耗预测模型的流程图；
51.图4示出了本公开的示例性实施例提供的另一种用于控制油田注水系统的方法的流程图；
52.图5示出了本公开的示例性实施例提供的再一种用于控制油田注水系统的方法的流程图；
53.图6示出了本公开的示例性实施例提供的再一种用于控制油田注水系统的方法的流程图；
54.图7示出了本公开的示例性实施例提供的一种用于控制油田注水系统的装置的结构示意图；
55.图8示出了本公开的示例性实施例提供的另一种用于控制油田注水系统的装置的结构示意图；
56.图9示出了本公开的示例性实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
57.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
58.请参见图1，其示出了本公开的示例性实施例提供的一种用于控制油田注水系统的方法的可选流程，可以包括以下步骤：
59.101：获得油田注水系统的约束条件。其中约束条件用于油田注水系统的运行情况进行约束，如约束条件是针对油田注水系统中的至少一个设备的工作参数进行约束。其中油田注水系统包括：储水罐、注水泵、注水管线和注水井，那么油田注水系统的约束条件可以是对这四个设备中的至少一个设备的工作参数进行约束。油田注水系统主要是将从油气水混合物分离出的水通过注水井重新注入到地层中，储水罐的液位、注水井的压力和流量会影响注入过程，因此本实施例中的约束条件可以是但不限于是针对储水罐和注水井，例如约束条件的一种可选形式可以是：储水罐的液位、注水井的压力和流量，其中注水井的压力和流量分别是注水井的井口压力大小和注水井的井口流经的流量大小。
60.102：获得油田注水系统的至少一组配置参数。
61.配置参数与约束条件都是用于对油田注水系统中的至少一个设备的工作参数进行控制，配置参数和约束条件可以是针对油田注水系统中的同一个设备，如通过约束条件
对油田注水系统中的一个设备的工作进行限定(简称被控制设备)，而配置参数则是在被控制设备满足约束条件的情况下，对被控制设备的至少部分工作参数进行控制，又或者配置条件和约束条件针对油田注水系统中的不同设备，如通过约束条件对油田注水系统中的至少一个设备的工作进行限定，通过配置参数对油田注水系统中的剩余设备的工作参数进行控制。
62.油田注水系统在使用过程中会通过多项指标进行监控，这多项指标中最为重要的一个指标是油田注水系统的能耗，其中油田注水系统中各个设备对能耗的影响如表1所示：
63.表1油田注水系统中各个设备对能耗的影响
[0064][0065]
针对油田注水系统中各个设备对能耗的影响，得到如图2所示的油田注水系统中各个设备与能耗的关系，其中注水井的压力和流量的需求直接影响能耗变化，注水泵和注水管线的工作参数会直接决定能耗，一般油田注水系统在完成搭建后，油田注水系统中注水管线的配置，如任一管线的管径和弯度，不同管线之间的连接不再变化，使得注水管线的压损相对固定，因此在本实施例中直接决定能耗的是注水泵的工作参数。并且储水罐的液位、注水井的压力和流量又关系到注水效率，本实施例需要在保证注水效率的前提下降低能耗，因此本实施例中约束条件可以包括储水罐的液位、注水井的压力和流量，配置参数可以包括注水泵的开泵数量和开泵频率。
[0066]
注水泵的开泵数量用于指示油田注水系统中处于开启状态的注水泵的数量，开泵频率用于指示处于开启状态的注水泵的频率。因油田注水系统中存在多个注水泵，不同注水泵所在注水管线中的位置不同，因此通过相同的开泵数量在控制处于不同位置的注水泵时，油田注水系统的能耗也不同，相对应的配置参数还可以包括注水泵的标识，注水泵的标
识用于指向油田注水系统中的一个注水泵，例如油田注水系统为各个注水泵设置编号，配置参数可以包括注水泵的编号，具有该编号的注水泵处于开启状态。
[0067]
上述获得油田注水系统的至少一组配置参数可以是：获得油田注水系统的一组配置参数，如获得一个开泵数量和与开泵数量匹配的开泵频率，开泵频率的数量与开泵数量的关系是开泵频率的数量小于或等于开泵数量，如获得的开泵数量为n，则初始化n-1个开泵频率，n为大于等于1的自然数；或者，获得油田注水系统的至少一组配置参数可以是：获得油田注水系统的两组或两组以上的配置参数，如每组配置参数都包括：开泵数量和开泵频率，且每组配置参数的关系是：开泵数量不同和/或开泵频率不同。
[0068]
在这里需要说明的一点是：本实施例中约束条件包括储水罐的液位、注水井的压力和流量，每组配置参数可包括：开泵数量和开泵频率，对于约束条件和每组配置参数中任一参数的取值本实施例不进行限定。
[0069]
103：调用与油田注水系统匹配的能耗预测模型，得到在约束条件下每组配置参数对应的能耗数值，能耗数值表征以配置参数控制油田注水系统时油田注水系统的能耗。
[0070]
在本实施例中，油田注水系统的能耗以能耗数值表示，能耗数值越大表示油田注水系统的能耗越大，能耗数值越小表示油田注水系统的能耗越小。如果预测出的油田注水系统的能耗与其实际运行过程中的能耗越接近/匹配，那么针对油田注水系统的控制越准确，如对注水泵的控制越准确，为此本实施例提供通过与油田注水系统匹配的能耗预测模型得到能耗数值。
[0071]
其中，能耗预测模型根据油田注水系统中各个设备的运行原理函数构建且通过油田注水系统的历史运行数据调整得到，也就是说能耗预测模型包括与油田注水系统中各个设备对应的仿真子模型，且每个仿真子模型基于各自对应的设备的运行原理函数构建，使得每个仿真子模型的运行过程能够仿真出对应设备的实际运行情况。
[0072]
例如能耗预测模型包括：储水罐的仿真子模型、注水泵的仿真子模型、注水管线的仿真子模型和注水井的仿真子模型，每个仿真子模型的输入参数、输出参数和处理逻辑与对应设备相同，使得每个仿真子模型的运行原理与对应设备的运行原理相同或者一致，从而使得每个仿真子模型能够模拟对应设备的实际运行情况。例如对于注水泵来说，如果注水泵采用柱塞泵，柱塞泵的流量的处理逻辑为：
[0073]
流量＝
×
柱塞半径2
×
冲程
×
柱塞数
×
频率；
[0074][0075]
泵后压力＝位于注水泵之后的干线管道的压力+压降。
[0076]
注水泵的仿真子模型则会利用上述处理逻辑构建，如注水泵的仿真子模型采用上述函数限定不同参数之间的关系。在完成构建后通过油田注水系统的历史运行数据进行调整，使得能耗预测模型能够仿真出油田注水系统的实际运行情况。下面对能耗预测模型的生成过程进行说明，如图3所示，可以包括以下步骤：
[0077]
201：根据油田注水系统中各个设备的运行原理函数和油田注水系统的工艺流程，构建初始能耗预测模型。其中各个设备的运行原理函数用于控制各个设备自身的运行过程，油田注水系统的工艺流程用于控制不同设备之间的关系和控制各个设备中每个参数之间的关系，如泵后压力会影响位于注水泵之后的干线管道的压力，泵前压力会影响泵后压
力，由此构建的初始能耗预测模型在建立与各设备对应的仿真子模型的基础上，还能够建立集油田注水系统的设备关系和参数关系的实体链接，使得初始能耗预测模型能够尽可能模拟出油田注水系统的运行过程。
[0078]
202：获得油田注水系统的历史运行数据。
[0079]
203：根据历史运行数据获得至少两个数据组，每个数据组至少包含一种参数，且不同数据组包含的参数不同。其中数据组参与初始能耗预测模型的模型参数调整过程，如果不同数据组包含的参数不同，说明不同数据组能够从不同特征对初始能耗预测模型进行调整。
[0080]
在本实施例中，至少两个数据组包括：泵后压力、流量、泵前压力、压差和频率中至少一个参数，例如根据历史运行数据获得包含：[泵后压力],[泵后压力，流量],[泵后压力，流量，泵前压力],[泵后压力，流量，泵前压力，压差，频率]的数据组，从这四组特征组合中对初始能耗预测模型进行调整。
[0081]
204：调用至少两种预设拟合算法，结合至少两个数据组对初始能耗预测模型的模型参数进行调整，得到每个预设调参算法对应的中间能耗预测模型。
[0082]
至少两种预设拟合算法和至少两个数据组可任意组合，从不同特征利用不同预设拟合算法分别对初始能耗预测模型的模型参数进行调整，以得到利用每种组合调整后的中间能耗预测模型，实现利用多算法和多特征组合的调整，使得针对初始能耗预测模型的调整更加全面和多元化。
[0083]
在对初始能耗预测模型的模型参数进行调整时，其调整过程视为一个对泵总功率进行拟合的过程。泵总功率与能耗是一个正比关系，如泵总功率越大能耗越高，泵总功率越小能耗越低，在对初始能耗预测模型进行调整过程中如果泵总功率的取值较小，说明能耗越低，如果泵总功率的取值较大，说明能耗越高，由此本实施例可通过初始能耗预测模型对应的泵总功率决定是否结束对初始能耗预测模型的调整。
[0084]
在本实施例中，至少两种预设拟合算法包括：线性回归、支持向量机、k临近回归、临近树、随机森林、极端森林等算法，通过这些预设拟合算法与上述包含不同参数的数据组相结合对初始能耗预测模型进行调整。
[0085]
205：从所有中间能耗预测模型中，确定与油田注水系统对应的能耗预测模型。与油田注水系统对应的能耗预测模型是所有中间能耗预测模型中能耗最优(或能耗最低)的能耗预测模型，如对于每个中间能耗预测模型，获得同一约束条件下所有中间能耗预测模型对应的能耗数值，根据能耗数值最小原理，从所有中间能耗预测模型中，确定与所述油田注水系统对应的能耗预测模型，能耗数值最小原理指示油田注水系统的能耗最小/最优。在获得所有中间能耗预测模型对应的能耗数值过程中，除通过约束条件进行限定之外，还可以通过配置参数进行限定，具体过程此处不再详述。
[0086]
针对油田注水系统对应的能耗预测模型主要依赖油田注水系统的历史运行数据、油田注水系统中各设备的运行原理函数和油田注水系统的工艺流程得到，使得油田注水系统对应的能耗预测模型能够仿真油田注水系统的实际运行过程，通过能耗预测模型感知数据变化来代替用户分析油田注水系统的运行过程，相对用户分析过程，能耗预测模型更加准确高效。因能耗预测模型能够仿真油田注水系统的实际运行过程，在对油田注水系统进行控制过程中，可预先将针对油田注水系统的控制条件(如上述约束条件和配置参数)通过
能耗预测模型进行测试，以通过能耗预测模型测试采用控制条件对油田注水系统进行控制过程中是否存在安全隐患，这样就无需在真实生产环境中进行测试，减轻工作量的同时最大程度保证生产安全。
[0087]
因油田注水系统的运行数据会不断变化，本实施例可通过不断的运行数据积累对能耗预测模型进行更新优化与迭代，使得能耗预设模型能够随油田注水系统的运行数据的变化而变化，这样在能耗预测模型实际应用过程中不断提升能耗预测模型的准确度，提升能耗优化效果。
[0088]
在本实施例中，能耗预测模型的输入可以是上述约束条件和配置参数，能耗预测模型的输出可以是能耗数值，通过能耗预测模型能够直接输出在约束条件下每组配置参数对应的能耗数值，即油田注水系统在以约束条件和配置参数控制时油田注水系统的能耗数值，以表征在这些条件下油田注水系统的能耗。
[0089]
上述能耗预测模型还能够模拟油田注水系统中各设备的运行原理函数，说明上述能耗预测模型能够输出各设备的工作参数，相对应的调用能耗预测模型得到能耗数值的一种可选方式是：调用能耗预测模型，根据约束条件得到每组配置参数下各个注水泵的流量、泵前压力和泵后压力，即在约束条件和配置参数固定的情况下，通过能耗预测模型输出各个注水泵的流量、泵前压力和泵后压力；基于每组配置参数下各个注水泵的流量、泵前压力、泵后压力和开泵频率，得到每组配置参数对应的能耗数值，如预先得到能耗数值的计算公式，该计算公式表征能耗数值与注水泵的流量、泵前压力、泵后压力和开泵频率之间的关系，将能耗预测模型输出的各个注水泵的流量、泵前压力和泵后压力以及注水泵的开泵频率带入到计算公式中，从而得到能耗数值。
[0090]
104：根据每组配置参数对应的能耗数值，从每组配置参数中确定出目标配置参数。对于任意一组配置参数来说，该组配置参数对应的能耗数值表征以该组配置参数控制油田注水系统时油田注水系统的能耗，那么在确定目标配置参数过程中，根据能耗数值最小原理从所有能耗数值中确定出取值最小的能耗数值，取值最小的能耗数值意味着油田注水系统的能耗最小/最优，然后将取值最小的能耗数值时油田注水系统采用的配置参数确定为目标配置参数。
[0091]
105：根据目标配置参数，控制油田注水系统的工作参数。如将目标配置参数确定为油田注水系统的工作参数，例如目标配置参数包括开泵数量和开泵数量指向的各个注水泵的至少一个开泵频率，那么在根据目标配置参数控制油田注水系统的工作参数过程中，可根据开泵数量和开泵数量指向的各个注水泵的至少一个开泵频率，控制油田注水系统中的各个注水泵，如处于开启状态的注水泵的数量为开泵数量，每个处于开启状态的注水泵的频率依据开泵频率设置。
[0092]
上述用于控制油田注水系统的方法，获得油田注水系统的约束条件以及获得油田注水系统的至少一组配置参数，调用与油田注水系统匹配的能耗预测模型，得到在约束条件下每组配置参数对应的能耗数值，能耗数值表征以配置参数控制油田注水系统时油田注水系统的能耗；根据每组配置参数对应的能耗数值，从每组配置参数中确定出目标配置参数，根据目标配置参数，控制油田注水系统的工作参数，从而能够根据能耗数值自动确定出用于控制油田注水系统的目标配置参数，省去人工配置工作参数的过程，降低人工依赖程度。
[0093]
并且能耗预测模型根据油田注水系统中各个设备的运行原理函数构建且通过油田注水系统的历史运行数据调整得到，使得能耗预测模型能够仿真出油田注水系统的实际运行情况，那么结合约束条件和配置参数获得的能耗数值与油田注水系统在以相同约束条件和配置参数运行时的能耗数值匹配，从而能够根据与油田注水系统实际运行时的能耗数值匹配的能耗数值确定目标配置参数，实现根据油田注水系统的实际运行数据对油田注水系统的工作参数进行反馈调节。能耗预测模型根据油田注水系统中各个设备的运行原理函数构建，说明能耗预测模型能够仿真油田注水系统中各个设备的运行，在获得油田注水系统中至少一个设备对应的配置参数的情况下，能耗预测模型都能够得到能耗数值，由此获得的配置参数可以是针对油田注水系统中的至少一个设备，实现对油田注水系统中至少一个设备的工作参数进行控制，解决人工控制时的局限性问题。
[0094]
上述用于控制油田注水系统的方法能够根据约束条件、配置参数和能耗预测模型得到油田注水系统在不同配置参数下的能耗数值，然后根据在不同配置参数下的能耗数值确定出一个目标配置参数，但是获得的配置参数有限，存在通过上述多组配置参数得到的能耗数值可能不是最小的能耗数值，为此本实施例提供如图4所示的用于控制油田注水系统的方法的可选流程，相对于上述用于控制油田注水系统的方法来说，增加配置参数调整过程，如相对上述图1所示用于控制油田注水系统的方法来说，区别之处在于：
[0095]
步骤304：如果每组配置参数对应的能耗数值表征继续优化油田注水系统的能耗，返回获得油田注水系统的至少一组配置参数以调整至少一个参数的取值，直至调整配置参数后得到的能耗数值指示停止优化油田注水系统的能耗。
[0096]
在得到每组配置参数对应的能耗数值后，根据历史运行数据中的能耗数值和每组配置参数对应的能耗数值，确定是否继续优化油田注水系统的能耗，如果继续优化油田注水系统的能耗，返回获得油田注水系统的至少一组配置参数以调整至少一个参数的取值，调用能耗预测模型预测调整后的配置参数对应的能耗数值；然后继续确定是否继续优化油田注水系统的能耗，如果是则重复配置参数调整、能耗预测模型调用和确定是否继续优化的步骤，直至指示停止优化油田注水系统的能耗。
[0097]
例如任意一组配置参数包括开泵数量和开泵数量指向的各个注水泵的至少一个开泵频率，如果每组配置参数对应的能耗数值表征继续优化油田注水系统的能耗，可以对至少一组配置参数中的开泵数量和/或开泵频率进行调整。
[0098]
在指示停止优化油田注水系统的能耗，说明在约束条件下通过对配置参数调整得到油田注水系统在约束条件下取值最小的能耗数值，可以将取值最小的能耗数值对应的配置参数确定为目标配置参数，对油田注水系统进行控制，使得油田注水系统在以目标配置参数进行控制时其能耗最小。
[0099]
上述图4所述用于控制油田注水系统的方法示出了通过一种调整配置参数并结合能耗数值优化控制过程的示例，图5所述用于控制油田注水系统的方法示出了另一种通过调整配置参数并结合能耗数值和预设条件优化控制过程的示例，相对于上述用于控制油田注水系统的方法来说，区别之处在于：
[0100]
步骤404：如果每组配置参数对应的能耗数值表征继续优化油田注水系统的能耗，返回获得油田注水系统的至少一组配置参数以调用预设算法调整至少一个配置参数的取值，直至调整配置参数后得到的能耗数值指示停止优化油田注水系统的能耗。
[0101]
其中，预设算法用于在配置参数的取值基础上对配置参数进行调整，如预设算法包括但不限于遗传算法和梯度算法(如梯度下降算法和/或梯度上升算法)中的至少一种算法，在配置参数的取值基础上重新计算得到配置参数，同理上述步骤304的调整也可以调用预设算法进行调整，实现数据分析高度自动化和参数调节智能化，以减轻操作人员劳动强度，提高生产效率。
[0102]
在本实施例中，确定是否继续优化油田注水系统的能耗以及继续优化油田注水系统的能耗下实施过程与上述步骤304相类似，此处不再阐述。
[0103]
步骤405：判断剩余参数是否满足预设条件，剩余参数为配置参数中没有被预设算法调整的参数。
[0104]
如果指示停止优化油田注水系统的能耗，判断剩余参数是否满足预设条件，以通过剩余参数是否满足预设条件决定来决定是否需要继续调整配置参数，其中预设条件用于指示是否结合剩余参数的多种可能取值(甚至是所有可能取值)得到能耗数值，以遍历剩余参数的多种可能取值。
[0105]
步骤406：如果剩余参数不满足预设条件，返回获得油田注水系统的至少一组配置参数以至少调整剩余参数，直至调整配置参数后得到的能耗数值指示停止优化油田注水系统的能耗且剩余参数满足预设条件。
[0106]
例如任意一组配置参数包括开泵数量和开泵数量指向的各个注水泵的至少一个开泵频率，如果每组配置参数对应的能耗数值表征继续优化油田注水系统的能耗，可以调用遗传算法对开泵频率进行调整，以更改至少一组配置参数中的开泵频率的取值，当然也可以更改所有组中开泵频率的取值。在完成开泵频率的取值调整后，调用能耗预测模型预测调整后的配置参数对应的能耗数值；然后继续确定是否继续优化油田注水系统的能耗，如果是则重复开泵频率调整、能耗预测模型调用和确定是否继续优化的步骤，直至指示停止优化油田注水系统的能耗。
[0107]
如果确定停止优化油田注水系统的能耗，判断是否遍历开泵数量，如果没有遍历开泵数量，确定不满足预设条件，则会对开泵数量进行调整。在调整开泵数量的同时还可以重新获得开泵频率，再调用能耗预测模型、确定是否继续优化油田注水系统的能耗、确定是否满足预设条件等步骤，直至调整配置参数后得到的能耗数值指示停止优化油田注水系统的能耗且剩余参数满足预设条件。
[0108]
上述用于控制油田注水系统的方法，通过对配置参数的调整寻找到能耗取值尽可能最小时的配置参数，确定能耗取值最小时的配置参数为目标配置参数，以控制油田注水系统，实现能耗降低。
[0109]
下面以约束条件和一组配置参数为例，对上述用于控制油田注水系统的方法进行说明，其中一组配置参数包括开泵数量和开泵频率，可以包括以下步骤：
[0110]
501：获得油田注水系统的约束条件，约束条件包括：储水罐的液位、注水井的压力和流量。
[0111]
502：获取一个开泵数量。
[0112]
503：初始化一组开泵频率，开泵频率的数量和开泵数量的关系为m＝n-1，m为开泵频率的数量，n为开泵数量，每个开泵频率对应的注水泵处于开启状态，为了便于描述这些类型的注水泵可称为目标注水泵。因为开泵频率的数量和开泵数量的关系为m＝n-1，意味
着处于开启状态的一个注水泵的开泵频率待定，对于这个注水泵可称为待定注水泵，后续会给出待定注水泵的开泵频率的获得方式。
[0113]
504：针对每个目标注水泵，调用能耗预测模型，根据每个开泵频率得到目标注水泵的流量。
[0114]
505：针对每个处于开启状态的注水泵，调用能耗预测模型，根据注水井的压力和注水泵的流量，得到注水泵的泵后压力。
[0115]
506：针对每个处于开启状态的注水泵，调用能耗预测模型，根据储液罐的液位和注水泵的流量，得到注水泵的泵前压力。
[0116]
507：调用能耗预测模型，根据注水井的流量和每个目标注水泵的流量，得到待定注水泵的流量。
[0117]
508：调用能耗预测模型，根据待定注水泵的流量，得到待定注水泵的开泵频率。
[0118]
509：调用能耗预测模型，根据每个处于开启状态的注水泵的开泵频率、流量、泵后压力和泵前压力，得到在上述约束条件和配置参数下油田注水系统的能耗数值。
[0119]
510：判断是否继续优化油田注水系统的能耗，如果是，执行步骤511；如果否，执行步骤512。
[0120]
511：使用遗传算法获得一组新的开泵频率，并返回执行步骤504，且新的开泵频率的数量和开泵数量的关系为m＝n-1。
[0121]
512：获得停止优化油田注水系统的能耗时的配置参数和能耗数值，即获得上述开泵数量和开泵频率，注意获得的开泵频率中含有调用能耗预测模型得到的待定注水泵的开泵频率。
[0122]
513：判断是否遍历开泵数量，如果否，执行步骤514，如果是，执行步骤515。
[0123]
514：如果没有遍历开泵数量，获得一个新的开泵数量n，并返回执行步骤503，以得到一组开泵频率。
[0124]
515：从所有开泵数量对应的能耗数值中，选择取值最小的能耗数值对应的开泵数量和开泵频率，取值最小的能耗数值对应的开泵数量和开泵频率为目标配置参数。
[0125]
516：根据取值最小的能耗数值对应的开泵数量和开泵频率，控制油田注水系统中的注水泵的工作参数。如控制上述目标注水泵和待定注水泵处于开启状态，且处于开启状态的开泵频率根据取值最小的能耗数值对应的开泵频率设置。
[0126]
上述用于控制油田注水系统的方法，实现对油田注水系统中注水泵的工作参数的自动控制，省去人工配置工作参数的过程，降低人工依赖程度。且在控制过程中调用能耗预测模型参与，能耗预测模型根据油田注水系统中各个设备的运行原理函数构建且通过油田注水系统的历史运行数据调整得到，使得能耗预测模型能够仿真出油田注水系统的实际运行情况，那么结合约束条件和配置参数获得的能耗数值与油田注水系统在以相同约束条件和配置参数运行时的能耗数值匹配，从而能够根据与油田注水系统实际运行时的能耗数值匹配的能耗数值确定目标配置参数，实现根据油田注水系统的实际运行数据对注水泵的工作参数进行反馈调节。
[0127]
与上述方法实施例相对应，本公开的示例性实施例还提供一种用于控制油田注水系统的装置，其可选结构如图7所示，可以包括：获得单元10、调用单元20、确定单元30和控制单元40。
[0128]
获得单元10，用于获得油田注水系统的约束条件，以及用于获得油田注水系统的至少一组配置参数。约束条件用于油田注水系统的运行情况进行约束，配置参数可以在被控制设备满足约束条件的情况下，对被控制设备的至少部分工作参数进行控制，其中约束条件的一种可选形式可以是：储水罐的液位、注水井的压力和流量，其中注水井的压力和流量分别是注水井的井口压力大小和注水井的井口流经的流量大小，配置参数可以包括注水泵的开泵数量和开泵频率，对于约束条件和配置参数的详细说明请参见上述方法实施例。
[0129]
调用单元20，用于调用与油田注水系统匹配的能耗预测模型，得到在约束条件下每组配置参数对应的能耗数值，能耗数值表征以配置参数控制油田注水系统时油田注水系统的能耗，能耗预测模型根据油田注水系统中各个设备的运行原理函数构建且通过油田注水系统的历史运行数据调整得到。
[0130]
在本实施例中，油田注水系统的能耗以能耗数值表示，能耗数值越大表示油田注水系统的能耗越大，能耗数值越小表示油田注水系统的能耗越小。如果预测出的油田注水系统的能耗与其实际运行过程中的能耗越接近/匹配，那么针对油田注水系统的控制越准确，如对注水泵的控制越准确，为此本实施例提供通过与油田注水系统匹配的能耗预测模型得到能耗数值。
[0131]
相对应的，本实施例的用于控制油田注水系统的装置还可以包括模型训练单元，用于根据油田注水系统中各个设备的运行原理函数和油田注水系统的工艺流程，构建初始能耗预测模型；获得油田注水系统的历史运行数据，并根据历史运行数据获得至少两个数据组，每个数据组至少包含一种参数，且不同数据组包含的参数不同，调用至少两种预设拟合算法，结合至少两个数据组对初始能耗预测模型的模型参数进行调整，得到每个预设调参算法对应的中间能耗预测模型，从所有中间能耗预测模型中，确定与油田注水系统对应的能耗预测模型，详细说明请参见上述方法实施例。
[0132]
其中至少两个数据组包括：泵后压力、流量、泵前压力、压差和频率中至少一个参数；相对应的模型训练单元，用于获得同一约束条件下所有中间能耗预测模型对应的能耗数值，根据能耗数值最小原理，从所有中间能耗预测模型中，确定与所述油田注水系统对应的能耗预测模型。
[0133]
在本实施例中，能耗预测模型的输入可以是上述约束条件和配置参数，能耗预测模型的输出可以是能耗数值，通过能耗预测模型能够直接输出在约束条件下每组配置参数对应的能耗数值，即油田注水系统在以约束条件和配置参数控制时油田注水系统的能耗数值，以表征在这些条件下油田注水系统的能耗。
[0134]
上述能耗预测模型还能够模拟油田注水系统中各设备的运行原理函数，说明上述能耗预测模型能够输出各设备的工作参数，相对应的调用能耗预测模型得到能耗数值的一种可选方式是：调用能耗预测模型，根据约束条件得到每组配置参数下各个注水泵的流量、泵前压力和泵后压力，即在约束条件和配置参数固定的情况下，通过能耗预测模型输出各个注水泵的流量、泵前压力和泵后压力；基于每组配置参数下各个注水泵的流量、泵前压力、泵后压力和开泵频率，得到每组配置参数对应的能耗数值，如预先得到能耗数值的计算公式，该计算公式表征能耗数值与注水泵的流量、泵前压力、泵后压力和开泵频率之间的关系，将能耗预测模型输出的各个注水泵的流量、泵前压力和泵后压力以及注水泵的开泵频率带入到计算公式中，从而得到能耗数值。
[0135]
确定单元30，用于根据每组配置参数对应的能耗数值，从每组配置参数中确定出目标配置参数。对于任意一组配置参数来说，该组配置参数对应的能耗数值表征以该组配置参数控制油田注水系统时油田注水系统的能耗，那么在确定目标配置参数过程中，根据能耗数值最小原理从所有能耗数值中确定出取值最小的能耗数值，取值最小的能耗数值意味着油田注水系统的能耗最小/最优，然后将取值最小的能耗数值时油田注水系统采用的配置参数确定为目标配置参数。
[0136]
控制单元40，用于根据目标配置参数，控制油田注水系统的工作参数。
[0137]
如将目标配置参数确定为油田注水系统的工作参数，例如目标配置参数包括开泵数量和开泵数量指向的各个注水泵的至少一个开泵频率，那么在根据目标配置参数控制油田注水系统的工作参数过程中，可根据开泵数量和开泵数量指向的各个注水泵的至少一个开泵频率，控制油田注水系统中的各个注水泵，如处于开启状态的注水泵的数量为开泵数量，每个处于开启状态的注水泵的频率依据开泵频率设置。
[0138]
上述用于控制油田注水系统的装置，获得油田注水系统的约束条件以及获得油田注水系统的至少一组配置参数，调用与油田注水系统匹配的能耗预测模型，得到在约束条件下每组配置参数对应的能耗数值，能耗数值表征以配置参数控制油田注水系统时油田注水系统的能耗；根据每组配置参数对应的能耗数值，从每组配置参数中确定出目标配置参数，根据目标配置参数，控制油田注水系统的工作参数，从而能够根据能耗数值自动确定出用于控制油田注水系统的目标配置参数，省去人工配置工作参数的过程，降低人工依赖程度。
[0139]
并且能耗预测模型根据油田注水系统中各个设备的运行原理函数构建且通过油田注水系统的历史运行数据调整得到，使得能耗预测模型能够仿真出油田注水系统的实际运行情况，那么结合约束条件和配置参数获得的能耗数值与油田注水系统在以相同约束条件和配置参数运行时的能耗数值匹配，从而能够根据与油田注水系统实际运行时的能耗数值匹配的能耗数值确定目标配置参数，实现根据油田注水系统的实际运行数据对油田注水系统的工作参数进行反馈调节。能耗预测模型根据油田注水系统中各个设备的运行原理函数构建，说明能耗预测模型能够仿真油田注水系统中各个设备的运行，在获得油田注水系统中至少一个设备对应的配置参数的情况下，能耗预测模型都能够得到能耗数值，由此获得的配置参数可以是针对油田注水系统中的至少一个设备，实现对油田注水系统中至少一个设备的工作参数进行控制，解决人工控制时的局限性问题。
[0140]
请参见图8，其示出了本公开的示例性实施例提供的另一种用于控制油田注水系统的装置的可选结构，还可以包括：调整单元50。
[0141]
调整单元50，用于如果每组配置参数对应的能耗数值表征继续优化油田注水系统的能耗，调整至少一个配置参数的取值，直至调整配置参数后得到的能耗数值指示停止优化油田注水系统的能耗。
[0142]
或者，
[0143]
调整单元50，用于如果每组配置参数对应的能耗数值表征继续优化油田注水系统的能耗，调用预设算法调整至少一个配置参数的取值，直至调整配置参数后得到的能耗数值指示停止优化油田注水系统的能耗，判断剩余参数是否满足预设条件，剩余参数为配置参数中没有被预设算法调整的参数，如果剩余参数不满足预设条件，至少调整剩余参数，直
至调整配置参数后得到的能耗数值指示停止优化油田注水系统的能耗且剩余参数满足预设条件。
[0144]
对于调整单元50的调整配置参数的过程，请参见上述方法实施例，对此本实施例不再阐述。
[0145]
上述用于控制油田注水系统的装置，通过对配置参数的调整寻找到能耗取值尽可能最小时的配置参数，确定能耗取值最小时的配置参数为目标配置参数，以控制油田注水系统，实现能耗降低。
[0146]
再一方面，本公开提供一种存储介质，存储介质上存储有程序，程序被处理器执行时实现上述用于控制油田注水系统的方法。
[0147]
上述用于控制油田注水系统的装置包括处理器和存储器，上述获得单元10、调用单元20、确定单元30、控制单元40和调整单元50等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
[0148]
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来解决上述局限性、人工依赖大以及不能根据实际运行数据进行反馈调节的问题。
[0149]
本发明实施例提供了一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述控制油田注水系统的方法。
[0150]
本发明实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所控制油田注水系统的方法。
[0151]
本发明实施例提供了一种电子设备，如图9所示，电子设备60包括至少一个处理器601、以及与处理器601连接的至少一个存储器602、总线603；其中，处理器601、存储器602通过总线603完成相互间的通信；处理器601用于调用存储器602中的程序指令，以执行上述的控制油田注水系统的方法。本文中的电子设备可以是服务器、pc、pad、手机等。
[0152]
本公开还提供了一种计算机程序产品，当在电子设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：获得所述油田注水系统的约束条件；
[0153]
获得所述油田注水系统的至少一组配置参数；
[0154]
调用与所述油田注水系统匹配的能耗预测模型，得到在所述约束条件下每组配置参数对应的能耗数值，所述能耗数值表征以配置参数控制所述油田注水系统时所述油田注水系统的能耗，所述能耗预测模型根据所述油田注水系统中各个设备的运行原理函数构建且通过所述油田注水系统的历史运行数据调整得到；
[0155]
根据每组配置参数对应的能耗数值，从所述每组配置参数中确定出目标配置参数；
[0156]
根据所述目标配置参数，控制所述油田注水系统的工作参数。
[0157]
可选的，在根据每组配置参数对应的能耗数值，从所述每组配置参数中确定出目标配置参数之前，所述方法还包括：
[0158]
如果每组配置参数对应的能耗数值表征继续优化所述油田注水系统的能耗，返回获得所述油田注水系统的至少一组配置参数以调整至少一个配置参数的取值，直至调整配置参数后得到的能耗数值指示停止优化所述油田注水系统的能耗。
[0159]
可选的，在根据每组配置参数对应的能耗数值，从所述每组配置参数中确定出目
标配置参数之前，所述方法还包括：
[0160]
如果每组配置参数对应的能耗数值表征继续优化所述油田注水系统的能耗，返回获得所述油田注水系统的至少一组配置参数以调用预设算法调整至少一个配置参数的取值，直至调整配置参数后得到的能耗数值指示停止优化所述油田注水系统的能耗；
[0161]
判断剩余参数是否满足预设条件，剩余参数为所述配置参数中没有被预设算法调整的参数；
[0162]
如果剩余参数不满足预设条件，返回获得所述油田注水系统的至少一组配置参数以至少调整所述剩余参数，直至调整配置参数后得到的能耗数值指示停止优化所述油田注水系统的能耗且所述剩余参数满足预设条件。
[0163]
可选的，所述调用与所述油田注水系统匹配的能耗预测模型，得到在所述约束条件下每组配置参数对应的能耗数值包括：
[0164]
调用所述能耗预测模型，根据所述约束条件得到每组配置参数下各个注水泵的流量、泵前压力和泵后压力；
[0165]
基于每组配置参数下各个注水泵的流量、泵前压力、泵后压力和开泵频率，得到每组配置参数对应的能耗数值。
[0166]
可选的，所述能耗预测模型的生成过程包括：
[0167]
根据所述油田注水系统中各个设备的运行原理函数和所述油田注水系统的工艺流程，构建初始能耗预测模型；
[0168]
获得所述油田注水系统的历史运行数据；
[0169]
根据所述历史运行数据获得至少两个数据组，每个数据组至少包含一种参数，且不同数据组包含的参数不同；
[0170]
调用至少两种预设拟合算法，结合至少两个数据组对所述初始能耗预测模型的模型参数进行调整，得到每个预设调参算法对应的中间能耗预测模型；
[0171]
从所有中间能耗预测模型中，确定与所述油田注水系统对应的能耗预测模型。
[0172]
可选的，所述至少两个数据组包括：泵后压力、流量、泵前压力、压差和频率中至少一个参数；
[0173]
所述从所有中间能耗预测模型中，确定与所述油田注水系统对应的能耗预测模型包括：
[0174]
获得同一约束条件下所有中间能耗预测模型对应的能耗数值，根据能耗数值最小原理，从所有中间能耗预测模型中，确定与所述油田注水系统对应的能耗预测模型。
[0175]
本公开是参照根据本公开实施例的方法、装置、电子设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0176]
在一个典型的配置中，电子设备包括一个或多个处理器(cpu)、存储器和总线。电子设备还可以包括输入/输出接口、网络接口等。
[0177]
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/
或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)，存储器包括至少一个存储芯片。存储器是计算机可读介质的示例。
[0178]
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0179]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0180]
本领域技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0181]
以上仅为本公开的实施例而已，并不用于限制本公开。对于本领域技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的权利要求范围之内。