智慧化泡排采注管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种智慧化泡排采注管理系统，包括泡排剂添加机、气井水含量检测器、水含量控制器和采气控制器；水含量控制器获取气井预设水含量信号x1后输出控制信号a；采气控制器获取采气速度信号后输出控制信号b；控制信号a与控制信号b作差得到的第一差值信号控制泡排剂的添加量；泡排剂添加机输出的泡排剂添加信号改变水含量信息，水含量信息作为气井机构的水含量输出信号；在水含量控制器的控制信号a送入到模型控制器，该模型控制器的模型预测水含量输出信号与水含量输出信号作差后，得到的第二差值信号与气井预设水含量信号x1作差后送入到水含量控制器。有益效果：闭环控制，多参量控制，控制效果好，鲁棒性好。

【技术实现步骤摘要】
智慧化泡排采注管理系统
本专利技术涉及天然气气井泡排控制
，具体的说是一种智慧化泡排采注管理系统。
技术介绍
在西南地区，天然气气源丰富，在现有技术中，采气挖井后，在井壁上会有水溢出，堵塞气孔，导致天然气无法进入到气井内，无法采气。人们需要长期对气井中的水进行排出，以保证正常采气。然而，对于气井中的水含量的多少，对气井都是有影响的。若水过多，水会造成气孔堵塞，气井周围的气无法进入气井中，导致无法采气。并且在水较多的情况下反复且快速排水时，会造成水向气井流动，水会带动细小的泥沙一起流动，容易堵塞气井边缘的支撑管道上的气孔，气路容易堵塞，天然气无法进入到气井中。若水含量少，气井边缘的泥土容易在气流带动下发生沙化，并堆积在气井井底，久而久之，会造成气井底部泥沙堆积，堵塞气孔，需要提高泥沙清理频率，影响正常采气。在现有技术中，在对气井中的水含量进行控制时，都还没有精确的控制系统来克服上述问题，不能满足自动化采气要求。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种智慧化泡排采注管理系统，对气井中的水含量进行实时控制和调节，结合采气速度和控制泡排剂的添加剂量，对气井中水含量进行智能控制。为达到上述目的，本专利技术采用的具体技术方案如下：一种智慧化泡排采注管理系统，包括气井机构，在该气井机构内设置有泡排剂添加机、气井水含量检测器，其特征在于：还设置有水含量控制器和采气控制器；所述水含量控制器的输入端获取气井预设水含量信号x1，并输出控制信号a；所述采气控制器的输入端获取采气速度信号v，并输出控制信号b；所述控制信号a与所述控制信号b作差后得到第一差值信号c1；该第一差值信号c1控制所述泡排剂添加机改变泡排剂的添加量；所述泡排剂添加机输出的泡排剂添加信号f送入到气井水含量检测器，该气井水含量检测器输出水含量信息d，该水含量信息d作为气井机构的水含量输出信号x2；在所述水含量控制器输出的控制信号a送入到模型控制器，该模型控制器的模型预测水含量输出信号x3与所述水含量输出信号x2作差后，得到第二差值信号c2；该第二差值信号c2与所述气井预设水含量信号x1作差后得到的第三差值信号c3送入到所述水含量控制器。通过上述设计，通过预设定气井中水的含量值，结合水含量控制器的控制信号a与采气控制信号b的差值对泡排剂添加机的添加量进行控制，得到添加后的泡排剂添加信号f，结合气井水含量检测器检测添加后，水含量值；在本方案中，还设计了预测模型，对泡排剂添加过程进行建模估计，并且通过对比实际添加和预测添加泡排剂，得到的差值信号进行反馈控制水含量控制器，实现多路控制和反馈闭环控制，使气井水含量值更加精确。进一步的，还设置有地压干扰模块，所述地压干扰模块的输入端获取地压检测器检测的地压信号e，并将输出地压干扰信号e’与所述水含量信息d作差后得到的第四差值信号c4作为所述水含量输出信号x2，该第四差值信号c4用于与所述模型预测水含量输出信号x3作差。采用上述方案，考虑了由于地层压力给天然气排气速度造成的影响。使控制过程更加精确。再进一步的，还设置有气井深度干扰模块，所述气井深度干扰模块的输入端设置有气井深度检测装置，所述气井深度干扰模块的输入端获取所述气井深度检测装置检测的深度信号h，并输出深度干扰信号h’，所述深度干扰信号h’与所述所述泡排剂添加机的泡排剂添加信号f作差后得到第四差值信号c4，所述第四差值信号c4送入到气井水含量检测器。在加入泡排剂时，由于井壁较深，由于粉剂会粘附在井内壁上，一般采用液剂，但是由于气井一般的深度在几十米到几千米不等，在液剂向下流时，也会有部分液体黏贴在井壁上，造成一定的损失，导致在控制存在偏差。通过设置该气井深度干扰模块，解决气井深度造成的误差。并且在采气时，可能在不同的采气阶段，气井深度也是不同的，则设置气井深度实时监测是有必要的，使控制过程更加精确。再进一步的，所述模型控制器包括内部模型、时滞模型和修正模型；所述内部模型用于获取所述控制信号a后输出内模信号m，该内模信号m经修正模型后输出修正信号z，该修正信号z与所述控制信号a作差后得到第五差值信号c5后送入所述内部模型；所述内模信号m送入所述时滞模型后得到所述模型预测水含量输出信号x3。在建立预测模型时，同时对预设水含量进行实时修正，并对控制过程延时输出，以接近实际控制。再进一步的，所述气井机构包括阶梯井，所述阶梯井为从井口到井底内径依次缩小，所述阶梯井为n级阶梯井，所述阶梯井深度为l。阶梯井内径逐渐缩小，在对水含量预测时，要结合水覆盖的井的内径和高度，对水含量进行预估。使精确度高。再进一步的，所述泡排剂添加机包括泡排剂容纳箱，该泡排剂容纳箱安装在所述气井机构的气井口处，在所述泡排剂容纳箱上连接有泡排剂排出管，在该泡排剂排出管上安装有电磁阀和泡排流量计。通过电磁阀控制对泡排剂的添加过程进行控制，结合泡排流量计对添加量进行监测。进一步的，在所述气井机构气井井口安装有水气分离机，所述油气分离机输入管与所述气井井口连通，所述水气分离机的气体输出管上安装有气体流量计，在所述水气分离机的液体输出管上安装有水流量计。采用上述方案，水气分离机用于对向上排出的水泡沫和天然混合气体分离，通过水流量计得到排出水的水量。再进一步的，所述气井水含量检测器为超声波检测器，设置在气井机构的气井下部。实现气井水量实时检测。再进一步的，所述地压检测器设置在气井机构的气井底部。实现地压干扰实时检测。再进一步的，所述气井深度检测装置设置在气井机构的气井底部。本专利技术的有益效果：通过预设定气井中水的含量值，结合水含量控制器的控制信号a与采气控制信号b的差值对泡排剂添加机的添加量进行控制，得到添加后的泡排剂添加信号f，结合气井水含量检测器检测添加后，水含量值；在本方案中，还设计了预测模型，对泡排剂添加过程进行建模估计，并且通过对比实际添加和预测添加泡排剂，得到的差值信号进行反馈控制水含量控制器，实现多路控制和反馈闭环控制，使气井水含量值更加精确。并且考虑了多个干扰因素对气井水含量的影响，建立内模时，可实时修订，结合了延时因素的影响。实现了对泡排剂的添加量进行智能控制，使气井水含量控制在最佳范围内，保证气井安全和气井采气正常运行。附图说明图1是本专利技术的气井机构系统示意图；图2是本专利技术的水含量控制信号流向示意图一；图3是本专利技术的水含量控制信号流向示意图二；图4是本专利技术的水含量控制信号流向示意图三；图5是本专利技术的水含量控制信号流向示意图四；图6是图1中A的放大示意图；图7是图1中B的放大示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。从图1和图2可以看，作为一种实施方式，一种智慧化泡排采注管理系统，包括气井机构，在该气井机构内设置有泡排剂添加机、气井水含量检测器，其特征在于：还设置有水含量控制器和采气控制器；所述水含量控制器的输入端获取气井预设水含量信号x1，并输出控制信号a；所述采气控制器的输入端获取采气速度信号v，并输出控制信号b；所述控制信号a与所述控制信号b作差后得到第一差值信号c1；该第一差值信号c1控制所述泡排剂添加机改变泡排剂的添加量；所述泡排剂添加机输出的泡排剂添加信号f送入到气井水含量检测器，该气井水含量检测器输出水含量信息d，该水含量信息d作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智慧化泡排采注管理系统，包括气井机构，在该气井机构内设置有泡排剂添加机、气井水含量检测器，其特征在于：还设置有水含量控制器和采气控制器；所述水含量控制器的输入端获取气井预设水含量信号x1，并输出控制信号a；所述采气控制器的输入端获取采气速度信号v，并输出控制信号b；所述控制信号a与所述控制信号b作差后得到第一差值信号c1；该第一差值信号c1控制所述泡排剂添加机改变泡排剂的添加量；所述泡排剂添加机输出的泡排剂添加信号f送入到气井水含量检测器，该气井水含量检测器输出水含量信息d，该水含量信息d作为气井机构的水含量输出信号x2；在所述水含量控制器输出的控制信号a送入到模型控制器，该模型控制器的模型预测水含量输出信号x3与所述水含量输出信号x2作差后，得到第二差值信号c2；该第二差值信号c2与所述气井预设水含量信号x1作差后得到的第三差值信号c3送入到所述水含量控制器。

【技术特征摘要】
1.一种智慧化泡排采注管理系统，包括气井机构，在该气井机构内设置有泡排剂添加机、气井水含量检测器，其特征在于：还设置有水含量控制器和采气控制器；所述水含量控制器的输入端获取气井预设水含量信号x1，并输出控制信号a；所述采气控制器的输入端获取采气速度信号v，并输出控制信号b；所述控制信号a与所述控制信号b作差后得到第一差值信号c1；该第一差值信号c1控制所述泡排剂添加机改变泡排剂的添加量；所述泡排剂添加机输出的泡排剂添加信号f送入到气井水含量检测器，该气井水含量检测器输出水含量信息d，该水含量信息d作为气井机构的水含量输出信号x2；在所述水含量控制器输出的控制信号a送入到模型控制器，该模型控制器的模型预测水含量输出信号x3与所述水含量输出信号x2作差后，得到第二差值信号c2；该第二差值信号c2与所述气井预设水含量信号x1作差后得到的第三差值信号c3送入到所述水含量控制器。2.根据权利要求1所述的智慧化泡排采注管理系统，其特征在于：还设置有地压干扰模块，所述地压干扰模块的输入端获取地压检测器检测的地压信号e，并将输出地压干扰信号e’与所述水含量信息d作差后得到的第四差值信号c4作为所述水含量输出信号x2，该第四差值信号c4用于与所述模型预测水含量输出信号x3作差。3.根据权利要求1所述的智慧化泡排采注管理系统，其特征在于：还设置有气井深度干扰模块，所述气井深度干扰模块的输入端设置有气井深度检测装置，所述气井深度干扰模块的输入端获取所述气井深度检测装置检测的深度信号h，并输出深度干扰信号h’，所述深度干扰信号h’与所述所述泡排剂添加机的泡排剂添加信号f作差后得到第四差值信号c4，所述第四差值信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏伟，陈子玮，韦元亮，陈章文，张庆，刘德华，黄杰，何睿，刘波，周仁，彭均，李晓旭，陈艺才，江阳，张瑜，陈富红，陈依，龙颜，赵俊超，赵勇，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司重庆气矿，
类型：发明
国别省市：重庆,50