一种原油三相分离器油水界面模糊优化控制方法技术

本发明专利技术提供一种原油三相分离器油水界面模糊优化控制方法，其技术方案为：根据油水界面、出水量、出油量及人工化验含水率的历史数据建立三相分离器的出油含水率与平均油水界面、平均出水量、平均出油量的神经网络数学模型，建立根据平均油水界面、进液量变化调节出水量的模糊控制规则，利用实时采集的出油流量、出水流量、油室液位数据，以及三相分离器的物理尺寸，计算一段时间内的出油、出水累计值、油水界面变化量，根据模糊控制规则计算出水调节阀开度。本发明专利技术有益效果：出液含水率低并且波动小，生产运行平稳，降低了后续加热流程的热负荷及操作人员的工作强度。

【技术实现步骤摘要】
一种原油三相分离器油水界面模糊优化控制方法
本专利技术属于原油预处理
，特别涉及一种原油三相分离器油水界面模糊优化控制方法。
技术介绍
原油三相分离器油水界面控制主要有两种方式：一种是通过浮球连杆机构根据水室液位高低自动调节出水口凡尔开度，控制出水量，油水界面高度主要由出油堰板高度、出水口高度和油水密度差决定；另一种是采用PID控制算法通过油水界面仪检测油水界位，与控制器油水界面设定值比较、计算后调节出水调节阀开度，保持分离器内油水界面稳定，通过浮球连杆机构调节出水口凡尔开度，控制出水量的控制方式，油水界面高度调整比较困难，凡尔经常出现卡死现象，出现水带油或油室进水现象，当处理量发生变化时，分水效果更是难以保证，并且对稠油而言油水密度差很小，操作人员难以掌握实际的油水界面高度，仅适用于油水密度差较大的稀油生产。三相分离器油水界面PID控制器容易出现调节大幅度波动甚至是控制不稳定的现象。首先，现有的油水界面仪适用于油水分界明显或者密度相差较大的测量对象，对于稠油生产，由于粘度大、密度差小、分水效果差、油水乳化层厚，并且上部沉降区有油水分层现象，一般的油水界面仪测量准确性差，会出现界面测量值突变的现象，即使其它生产参数没有变化的时候，受到油水界面仪的影响也会导致PID控制输出大幅度跳变，导致出水流量变化，进而分离器油水界面高度无法稳定；其次，PID控制参数在设备投运时需要人工整定，当三相分离器容积较大时，控制系统的时间常数较大，参数整定比较困难，一般只能适用于较为平稳的生产过程，实际油田生产是一个相对变化较大的生产过程，三相分离器生产负荷变化经常超过50%，油水界位出现偏差时，控制效果差，出油含水率较高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种全新的模糊优化控制方法的设计，起到超前调节的作用，油水界面稳定，平均出油含水率低。本专利技术是通过以下技术手段实现的：根据油水界面、出水量、出油量及人工化验含水率的历史数据建立三相分离器的出油含水率与平均油水界面、平均出水量、平均出油量的神经网络数学模型，建立根据平均油水界面、进液量变化调节出水量的模糊控制规则，利用实时采集的出油流量、出水流量、油室液位数据，以及三相分离器的物理尺寸，计算一段时间内的出油、出水累计值、油水界面变化量，根据模糊控制规则计算出水调节阀开度。该方法包括如下步骤：（一）、建立三相分离器出油含水率神经网络模型：在出水量、出油量、油室液位平稳时化验出油含水率，计算分离器停留时间内的平均油水界位、出水量累计、出油量累计，作为样本数据，取多组数据，采用BP神经网络算法计算出油含水率与油水界位、出水量累计、出油量累计的神经网络模型，根据当前出水量、出油量、平均油水界面高度计算当前出油含水率；在油水界面高度上下限之间均匀选取n1个点，根据三相分离器出油含水率神经网络模型计算当前出水量、出油量条件下各油水界面高度对应的出油含水率，最小出油含水率对应的油水界面高度作为最优油水界面高度Hopt在出水量5%变化范围内均匀选取n2个点，根据三相分离器出油含水率神经网络模型计算当前油水界面高度、出油量条件下各出水量对应的出油含水率，最小出油含水率对应的出水量作为最优出水量Qopt，可以计算最优出水瞬时流量Fwopt。（二）、建立三相分离器模糊控制规则：原油三相分离器中油水分离过程是一个物理过程，分离前后的总质量不变，当进液含水率不变、出油含水率不变的前提下，油水界面高度、出油量和出水量的比例应当恒定，实际上受到进液量变化、进液含水率、含气量变化以及测量仪表精度的限制，油水分离过程是一个长周期、非平稳过程，采用模糊控制可以兼顾自动控制及人工控制的优点。本专利技术有益效果：本专利技术专利主要是根据人工控制经验设计一种模糊优化控制方案，根据三相分离器设计参数停留时间计算平均油水界面、平均出水量、平均出油量，根据模糊规则计算调节阀的流量，由于采用一段时间的平均值作为计算参数，参数变化较为平稳，调节过程平稳，对油品性质没有要求，控制策略中增加了油水比例影响，当进液量变化时可以提前调整出水量，起到超前调节的作用，油水界面稳定，平均出油含水率低；本专利技术专利设计的控制算法可以避免三相分离器油水界面测量信号波动造成的控制不稳定的现象，抑制三相分离器进液量波动造成的扰动，出液含水率低并且波动小，生产运行平稳，降低了后续加热流程的热负荷及操作人员的工作强度。具体实施方式实施例1该方法包括如下步骤：（一）、建立三相分离器出油含水率神经网络模型：在出水量、出油量、油室液位平稳时化验出油含水率，计算分离器停留时间内的平均油水界位、出水量累计、出油量累计，作为样本数据，取多组数据，采用BP神经网络算法计算出油含水率与油水界位、出水量累计、出油量累计的神经网络模型，根据当前出水量、出油量、平均油水界面高度计算当前出油含水率；在油水界面高度上下限之间均匀选取n1个点，根据三相分离器出油含水率神经网络模型计算当前出水量、出油量条件下各油水界面高度对应的出油含水率，最小出油含水率对应的油水界面高度作为最优油水界面高度Hopt在出水量5%变化范围内均匀选取n2个点，根据三相分离器出油含水率神经网络模型计算当前油水界面高度、出油量条件下各出水量对应的出油含水率，最小出油含水率对应的出水量作为最优出水量Qopt，可以计算最优出水瞬时流量Fwopt。（二）、建立三相分离器模糊控制规则：原油三相分离器中油水分离过程是一个物理过程，分离前后的总质量不变，当进液含水率不变、出油含水率不变的前提下，油水界面高度、出油量和出水量的比例应当恒定，实际上受到进液量变化、进液含水率、含气量变化以及测量仪表精度的限制，油水分离过程是一个长周期、非平稳过程，采用模糊控制可以兼顾自动控制及人工控制的优点。实施例2本专利技术专利是设计一种模糊优化控制方案，根据油水界面、出水量、出油量及人工化验含水率的历史数据建立三相分离器的出油含水率与平均油水界面、平均出水量、平均出油量的神经网络数学模型。建立根据平均油水界面、进液量变化调节出水量的模糊控制规则，利用实时采集的出油流量、出水流量、油室液位数据，以及三相分离器的物理尺寸，计算一段时间内的出油、出水累计值、油水界面变化量，根据模糊控制规则计算出水调节阀开度，国内外尚未见到利用神经网络建立三相分离器出油含水率数学模型，利用模糊控制调节油水界面的研究报道。建立三相分离器出油含水率神经网络模型在出水量、出油量、油室液位较为平稳时化验出油含水率，计算分离器停留时间内的平均油水界位、出水量累计、出油量累计，作为样本数据，取多组数据，采用BP神经网络算法计算出油含水率与油水界位、出水量累计、出油量累计的神经网络模型。根据当前出水量、出油量、平均油水界面高度可以计算当前出油含水率；在油水界面高度上下限之间均匀选取n1个点，根据三相分离器出油含水率神经网络模型计算当前出水量、出油量条件下各油水界面高度对应的出油含水率，最小出油含水率对应的油水界面高度作为最优油水界面高度Hopt。在出水量5%变化范围内均匀选取n2个点，根据三相分离器出油含水率神经网络模型可以计算当前油水界面高度、出油量条件下各出水量对应的出油含水率，最小出油含水率对应的出水量作为最优出水量Qopt，可以计算最优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原油三相分离器油水界面模糊优化控制方法，其特征在于：根据油水界面、出水量、出油量及人工化验含水率的历史数据建立三相分离器的出油含水率与平均油水界面、平均出水量、平均出油量的神经网络数学模型，建立根据平均油水界面、进液量变化调节出水量的模糊控制规则，利用实时采集的出油流量、出水流量、油室液位数据，以及三相分离器的物理尺寸，计算一段时间内的出油、出水累计值、油水界面变化量，根据模糊控制规则计算出水调节阀开度。

【技术特征摘要】
1.一种原油三相分离器油水界面模糊优化控制方法，其特征在于：根据油水界面、出水量、出油量及人工化验含水率的历史数据建立三相分离器的出油含水率与平均油水界面、平均出水量、平均出油量的神经网络数学模型，建立根据平均油水界面、进液量变化调节出水量的模糊控制规则，利用实时采集的出油流量、出水流量、油室液位数据，以及三相分离器的物理尺寸，计算一段时间内的出油、出水累计值、油水界面变化量，根据模糊控制规则计算出水调节阀开度。2.根据权利要求1所述的一种原油三相分离器油水界面模糊优化控制方法，其特征在于：根据当前出水量、出油量、平均油水界面高度计算当前出油含水率；在油水界面高度上下限之间均匀选取n1个点，根据三相分离器出油含水率神经网络模型计算当前出水量、出油量条件下各油水界面高度对应的出油含水率，最小出油含水率对应的油水界面高度作为最优油水界面高度Hopt。3.根据权利要求1或2所述的一种原油三相分离器油水界面模糊优化控制方法，其特征在于：在出水量5%变化范围内均匀选取n2个点，根据三相分离器出油含水率神经网络模型计算当前油水界面高度、出油量条件下各出水量对应的出油含水率，最小出油含水率对应的出水量作为最优出水量Qopt，计...

【专利技术属性】
技术研发人员：董艾平，刘董宇，姜兴伟，隋国勇，陈兴慧，姜春娟，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心，
类型：发明
国别省市：北京,11