预测控制实现油田生产井网智能管控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供预测控制实现油田生产井网智能管控系统。系统包括井网区块，井网区块的每口井上加装zigbee协议的无线数据传感器，无线数据传感器通过网络通讯模块分别与数据采集模块、视频模块连接，以实现信息双向交互和信息监测，视频模块是指远程数字网络视频监控；数据采集模块通过其信息数据存储单元与软件平台的中央核心控制器连接收集并存储数据；数据采集模块通过网络通讯模块与指令模块连接，指令模块和软件平台分别与管控系统中心连接。本实用新型针对这些复杂而又多变的特性采用智能预测控制技术实现油田生产井网智能管控，达到油田高标准生产和低成本投入的目的。
【专利说明】预测控制实现油田生产井网智能管控系统
【技术领域】
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[0001]本实用新型涉及油田采油领域所用的一种控制系统，尤其是一种预测控制实现油田生产井网智能管控系统的方法。
【背景技术】
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[0002]油田生产过程中产生的数据，参数以及生产环境大都具有不确定性，仅靠传统的管控系统不能够很好的把握油田井网生产状况，及时的采取解决方案，进行实时的管理和控制。
实用新型内容:
[0003]为了克服【背景技术】中存在的不足，本实用新型提供一种预测控制实现油田生产井网智能管控系统的方法。本实用新型在于将各种独自运行的系统相互整合，遵循统一标准、统一规划，以达到数据共享、各子系统之间相互调用、在同一界面下显示尽可能丰富的信息的目的。实现井与井之间，井网模块之间通过无线或有线的联网模式进行搭桥链接。本实用新型针对这些复杂而又多变的特性采用智能预测控制技术实现油田生产井网智能管控，达到油田高标准生产和低成本投入的目的。
[0004]本实用新型的技术方案是:预测控制实现油田生产井网智能管控系统包括井网区块、网络通讯模块、数据采集模块、视频模块、指令模块、软件平台以及管控系统中心，井网区块的每口井上加装zigbee协议的无线数据传感器，无线数据传感器通过网络通讯模块分别与数据采集模块、视频模块连接，以实现信息双向交互和信息监测，视频模块是指远程数字网络视频监控；数据采集模块通过其信息数据存储单元与软件平台的中央核心控制器连接收集并存储数据；数据采集模块通过网络通讯模块与指令模块连接，指令模块是通过终端管控元随时掌握现场油井的机器与设备的运行情况，及时发现异常，或根据收集数据分析出的危险输出，第一时间发出指令，采取措施控制现场；指令模块和软件平台分别与管控系统中心连接。
[0005]对于上述技术方案中的指令模块，在数据分析发现异常或预测将要发生异常的情况下，系统会迅速自动采取相应的措施控制现场，将危害降到最低或扼杀，最大限度的降低或避免损失；视频模块就是实现现场情况的可视化，不仅仅局限于提供事后的取证，而是主动的，实时的对数据和视频进行分析，及时报告可疑事件的发生，并控制；视频模块从大量的视频中提取出有用的关键信息，而是只为用户提供有问题的视频，利用智能中心服务器代替人眼，既精准又节省人力；网络模块能够通过第三方信息控制和认证，可以形成合理的智能通信控制证书，在客户登录系统的过程中，能够产生数据信息的告警信号，SSL加密协议自身通过信号接收和优化，形成一种合理的智能通信控制机制；软件平台通过无线传感器网络定位技术，可以清楚的指示出故障油井的地理位置，把油井的实时数据传送到数据模块中的信息处理中心，显示处理结果。
[0006]本实用新型具有如下有益效果:本实用新型充分的体现了 “智能”管控这一要点，智能预测控制系统的原理可以从三个方面来阐述，首先是预测控制，通过系统对油田数据的采集，分析与处理，找到历史数据的相关规律，从而预测油田未来生产的状态，在预测与实际对比过程中不断的持续改进，产生更好的解决方案。由于只能预测实际系统受到很多非线性和不确定性的参数的影响，很能一次预测准确并会产生一定偏差，所以要进行反馈优化，形成一种经过多次循环的闭环控制系统。本实用新型基于模糊逻辑预测控制算法，融合了神经网络与遗传算法和模型预测控制而创造出的油田生产井网智能管控系统，能够较低成本的实现油田生产井网与控制站之间，各油井模块之间信息互通和信息检测控制。
【专利附图】
【附图说明】
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[0007]附图1是本实用新型管控系统的结构框图；
[0008]附图2各个模块之间信息链接处理流程；
[0009]附图3井网智能管控系统数据采集模块的结构框图；
[0010]附图4井网智能管控系统指令模块的结构框图。
【具体实施方式】
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[0011]下面结合附图对本实用新型作进一步说明:由图中所示，预测控制实现油田生产井网智能管控系统包括井网区块、网络通讯模块、数据采集模块、视频模块、指令模块、软件平台以及管控系统中心，井网区块的每口井上加装zigbee协议的无线数据传感器，无线数据传感器通过网络通讯模块分别与数据采集模块、视频模块连接，以实现信息双向交互和信息监测，视频模块是指远程数字网络视频监控；数据采集模块通过其信息数据存储单元与软件平台的中央核心控制器连接收集并存储数据；数据采集模块通过网络通讯模块与指令模块连接，指令模块是通过终端管控元随时掌握现场油井的机器与设备的运行情况，及时发现异常，或根据收集数据分析出的危险输出，第一时间发出指令，采取措施控制现场；指令模块和软件平台分别与管控系统中心连接。
[0012]数据采集模块在实现收集数据，分析处理的同时，也发送故障油井或潜在故障油井的位置信息给指令中心和视频中心，实现全范围实时监控，更能够实现对于增值业务的承载，例如，定点的油井开采与注水，针对不同油井的采油量，控制不同油井的注水量。
[0013]所述的管控系统中心依据综合模糊逻辑预测控制算法，融合神经网络与遗传算法和模型预测控制，通过有线或无线方式与数据收集模块、视频模块均双向连接，视频模块通过有线或无线的方式与井网中各口井中相应设备连接，数据收集器与数据分析处理器双向连接。
[0014]所述的视频模块就是将现场的情况进行可视化，也是对现场油井的情况进行监控的一种现代化方式；网络模块是通讯专用，通过把无线传感网络介入高速的井网主干网络以太网，使预测控制系统中无线传感网络和上层信息管理层相互连接起来；软件平台通过物联网定位技术，清楚的指示出故障油井的地理位置，把油井的实时数据传送到数据模块中的信息处理中心，显示处理结果，为油田工作人员及领导监督采油进度、了解油井状况，提供第一手的证据。软件平台模块是指现场设备管理系统模块加人机界面。
[0015]参照图1，所述的井网区块可以不仅仅是一个区块，可以覆盖广泛的井网范围，所述井网中的每口井,加装上数据传感器便可实施采集每口中油井生产数据,采集数据过程中是通过网络模块完成的，数据传感器必须具有远程数据传输功能，所谓智能就是网络模块在传输数据的过程中数据会被自动分类处理，自动形成曲线，进行分析，及时发现异常或潜在的风险。而智能视频模块则是从另外一个角度发现或预测潜在的风险，视频模块会自动处理检测到的视频，分析视频能容，出现异常就会第一时间发出警报，并传输给指令模块，经过软件平台的分析，自动发出相应的指令。
[0016]图3所述的是数据采集模块的结构框图，通过装载在油井上的传感器，将数据信号传输给信号调理，通过转换，得到有效的数据信息，从而进行处理，分析，输出或打印。
[0017]参照图4，当数据采集模块与视频模块整理好相关有效信息后会输入指令模块，经过测试和辅助分析，系统自动决定发放相应的指令，最后根据发出的指令执行。
[0018]各模块之间可以独立运行，也可以协同工作，采用丰富的显示技术，如GIS、生产现场的实时视频传送、图表统计和发布等，为管理和决策者提供油井生产现场的感性信息和理性数据分析，增强决策的有效性，同时对未来的输出做有据的预测。
[0019]本新型首先是预测控制，通过系统对油田数据的采集，分析与处理，找到历史数据的相关规律，从而预测油田未来生产的状态，在预测与实际对比过程中不断的持续改进，产生更好的解决方案。同时能够较低成本的实现油田生产井网与控制站之间，各油井模块之间信息互通和信息检测控制。另外，各模块之间可以独立运行，也可以协同工作，采用丰富的显示技术，如GIS、生产现场的实时视频传送、图表统计和发布等，提供油井生产现场的感性信息和理性数据分析，增强决策的有效性，同时对未来的输出做有据的预测。本方案的优势，在于将各种独自运行的系统相互整合，遵循统一标准、统一规划，以达到数据共享、各子系统之间相互调用、在同一界面下显示尽可能丰富的信息的目的。实现井与井之间，井网模块之间通过无线或有线的联网模式进行搭桥链接。
[0020]本实用新型结合智能预测控制技术来实现油田生产井网的智能管控，并且取得了满意的效果，首先对于数据模块:也就是智能控制系统中的数据采集与处理，所能达到的效果包括:(1)支持数据参数的自动采集、自动保存和实时显示，形成实时动态曲线图，为用户观察井网生产数据情况提供依据；(2)支持数据库的直接访问，实现快速的实时存储与处理，同时支持历史数据的查询功能；(3)对采集到的数据进行分析，控制系统井网装置设备的正常运行；(4)能够对恶劣环境或非正常操作发出报警警示，做出调整或停工的指令；
(5)能够生成、打印和输出各类报表和数据，并能保证系统的可靠性和实时性。
【权利要求】
1.一种预测控制实现油田生产井网智能管控系统，包括井网区块、网络通讯模块、数据采集模块、视频模块、指令模块、软件平台以及管控系统中心，其特征在于:井网区块的每口井上加装Zigbee协议的无线数据传感器，无线数据传感器通过网络通讯模块分别与数据采集模块、视频模块连接，以实现信息双向交互和信息监测，视频模块是指远程数字网络视频监控；数据采集模块通过其信息数据存储单元与软件平台的中央核心控制器连接收集并存储数据；数据采集模块通过网络通讯模块与指令模块连接，指令模块是通过终端管控元随时掌握现场油井的机器与设备的运行情况，及时发现异常，或根据收集数据分析出的危险输出，第一时间发出指令，采取措施控制现场；指令模块和软件平台分别与管控系统中心连接。
【文档编号】G05B19/418GK204086959SQ201420500290
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月2日 优先权日:2014年9月2日
【发明者】刘明, 王洋, 陶冶, 马彦力 申请人:大庆明达韦尔信息系统服务有限公司