一种分布式井口加热设备联机运行性能评价方法技术

本发明专利技术提供了一种分布式井口加热设备联机运行性能评价方法，属于井口制热技术领域。其技术方案为：一种分布式井口加热设备联机运行性能评价方法，通过控制阀门的开关组合改变不同加热设备并联或串联与运行，在串联模式和并联模式下均要在满负荷、50％负荷、最小负荷工况下进行测试，在若干时间段测得若干制热性能参数实测值，采用最小二乘方法建立各负荷工况下的制热性能参数线性方程，根据不同的制热性能参数线性方程并结合实际井口的需求，即可确定出与实际井口适配的加热设备及其联机运行模式，确保加热设备的高效运行。确保加热设备的高效运行。确保加热设备的高效运行。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式井口加热设备联机运行性能评价方法


[0001]本专利技术涉及井口制热
，尤其涉及一种分布式井口加热设备联机运行性能评价方法。

技术介绍

[0002]目前，在能源危机和环境约束下，油田井口采用单一制热设备的方式以及无法满足在节能环保方面的需求，采用多种制热设备互补，尤其是使用清洁能源的制热设备，已成为近年来学术界和工业界探讨的热点，但如何选择配置与现场井口制热需求相匹配的制热设备，这就需要对其进行性能评价，常规性能评价方法也只是针对单一设备进行评价，过多的倾向于一种制热设备提供全部热量，缺乏对分布式制热设备联机运行的研究。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术中的问题，本专利技术的目的在于提供一种分布式井口加热设备联机运行性能评价方法，通过建立分布式井口制热试验平台实现不同工况下的两种加热设备以串联或并联的方式联机运行，根据制热试验平台获取的数据来建立制热性能参数线性方程。
[0004]本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种分布式井口加热设备联机运行性能评价方法，包括如下步骤：
[0005]步骤S1、建立分布式井口制热试验平台，所述井口制热试验平台包括分布式加热系统、模拟热负荷、测控系统；所述分布式加热系统包括通过管路及若干阀门连接的两种加热设备，通过控制阀门的开关组合能够将两种加热设备的连接切换为串联或并联；所述模拟热负荷能够匹配实际井口的热负荷；所述测控系统能够控制所述阀门的开关以及各加热设备的运行功率，并通过传感器采集所述换热介质在不同位置的温度、流量；根据传感器采集到的数据可以计算出各工况各运行模式的制热性能参数。
[0006]步骤S2，控制两种加热设备的联机运行模式为串联，分别在所述模拟热负荷的满负荷、50％负荷、最小负荷三种工况下进行串联模式测试，并应用最小二乘法进行线性拟合，得到在各工况下串联运行时的制热性能参数线性方程；
[0007]步骤S3，控制两种加热设备的联机运行模式为并联，分别在所述模拟热负荷的满负荷、50％负荷、最小负荷三种工况下进行并联模式测试，并应用最小二乘法进行线性拟合，得到在各工况下并联运行时的制热性能参数线性方程；
[0008]步骤S4、根据不同的制热性能参数线性方程并结合实际井口的需求，即可确定出与实际井口适配的加热设备以及运行模式，确保加热设备的高效运行。
[0009]通常情况下，串联运行适合于热负荷需求较高温度的情况，通过串联运行，可以将换热介质进行级联加热以达到所需求的高温，换热介质进入所述分布式加热系统使的温度不变时，设定不同的换热介质被加热后的温度能够线性改变整体的耗能；并联运行则更加适合于热负荷需求较大、流量较大的情况，两种加热设备并联时，可以看作对热负荷进行分
配，设定其中一个加热设备提供50％热负荷，通过根据得到的线性方程和现场热负荷的情况，改变制热设备的功率比会使得整体的耗能线性变化；基于分布式井口制热试验平台，能够获取满足实际井口制热需求的多种方案，基于制热性能参数线性方程能够对各方案进行对比，能够确定出制热效率最高的制热方案，进而为现场井口制热设备提供了准确客观的依据，具有较高的指导意义。
[0010]进一步，所述模拟热负荷包括水箱以及串联在所述水箱的进水端的水塔，所述水箱内设有换热介质，所述换热介质通过水泵加压后继续流入分布式加热系统，经过加热后的所述换热介质流入所述水塔经过散热后重新流回所述水箱，进而形成循环。调节水泵压力控制换热介质的流速、调节水箱内的水量等方式均可以对所述模拟热负荷的大小进行调节。
[0011]进一步，所述步骤S2具体为：
[0012]步骤S21，串联模式下，以换热介质经过所述分布式加热系统加热后的温度作为变量，所述变量对应的输出值为所述分布式井口制热试验平台的制热性能参数；
[0013]步骤S22，在若干个时间段内对变量的同一取值点进行测试，每个时间段均能够获取一个对应的制热性能参数实测值，对所有的制热性能参数实测值进行预处理，剔除其中的离群值，据公式其中X
i
是实测值，是实测值的均值，选取Y
i
>0.2为离群点，将剩余的制热性能参数实测值的平均值作为当前变量的取值点对应的输出值；
[0014]步骤S23，逐步提高变量的取值点，通过步骤S22能够获取一系列对应的输出值；
[0015]步骤S24，通过最小二乘法进行线性拟合，得到对应的制热性能参数线性方程，表示为y＝Ax+B，其中，x是变量，y是制热性能参数，A、B是待定参数；
[0016]其中，X＝[x1,
…
,x
n
]，X中的元素为变量的取值点,Y＝[y1,
…
,y
n
]，Y中的元素为与X相对应的输出值；
[0017]步骤S25，分别在所述模拟热负荷的满负荷、50％负荷、最小负荷三种工况下进行串联模式测试，通过步骤S22～S24获取每种工况的制热性能参数线性方程。
[0018]进一步，所述步骤S3具体为：
[0019]步骤S31，并联模式下，以两种加热设备的输出功率比作为变量，所述变量对应的输出为所述分布式井口制热试验平台的制热性能参数；
[0020]步骤S32，在若干个时间段内对变量的同一取值点进行测试，每个时间段均能够获取一个对应的制热性能参数实测值，对所有的制热性能参数实测值进行预处理，剔除其中的离群值，据公式其中X
i
是实测值，是实测值的均值，选取Y
i
>0.2为离群点，将剩余的制热性能参数实测值的平均值作为当前变量的取值点对应的输出值；
[0021]步骤S33，逐步提高变量的取值点，通过步骤S32能够获取一系列对应的输出值；
[0022]步骤S34，通过最小二乘法进行线性拟合，得到对应的制热性能参数线性方程，表示为y＝Ax+B，其中，x是变量，y是制热性能参数，A、B是待定参数；
[0023]其中，X＝[x1,
…
,x
n
]，X中的元素为变量的取值点,Y＝[y1,
…
,y
n
]，Y中的元素为与X相对应的输出值；
[0024]步骤S35，分别在所述模拟热负荷的满负荷、50％负荷、最小负荷三种工况下进行
并联模式测试，通过步骤S32～S34获取每种工况的制热性能参数线性方程。
[0025]进一步，所述制热性能参数为所述分布式加热系统在当前工作模式下的热效率或能效比。所述热效率以及所述能效比均可以通过传感器采集的数据进行计算，计算结果可以通过测控系统实时计算及展示。
[0026]进一步，所述两种加热设备为PTC、太阳能、双源热泵三种清洁加热设备中的任意两种。
[0027]进一步，所述分布式加热系统还包括能够并联所述模拟热负荷两端的储热设备，所述储热设备的进出端均设有阀门，所述测控系统能够控制换热介质进入所述储热设备进行换热。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式井口加热设备联机运行性能评价方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、建立分布式井口制热试验平台，所述井口制热试验平台包括分布式加热系统、模拟热负荷、测控系统；所述分布式加热系统包括通过管路及若干阀门连接的两种加热设备，通过控制阀门的开关组合能够将两种加热设备的连接切换为串联或并联；所述模拟热负荷能够匹配实际井口的热负荷；所述测控系统能够控制所述阀门的开关以及各加热设备的运行功率，并通过传感器采集所述换热介质在不同位置的温度、流量；步骤S2，控制所述两种加热设备的联机运行模式为串联，分别在所述模拟热负荷的满负荷、50％负荷、最小负荷三种工况下进行串联模式测试，并应用最小二乘法进行线性拟合，得到在各工况下串联运行时的制热性能参数线性方程；步骤S3，控制所述两种加热设备的联机运行模式为并联，分别在所述模拟热负荷的满负荷、50％负荷、最小负荷三种工况下进行并联模式测试，并应用最小二乘法进行线性拟合，得到在各工况下并联运行时的制热性能参数线性方程；步骤S4、根据不同的制热性能参数线性方程并结合实际井口的需求，即可确定出与实际井口适配的加热设备及其联机运行模式。2.根据权利要求1所述的分布式井口加热设备联机运行性能评价方法，其特征在于，所述模拟热负荷包括水箱以及串联在所述水箱的进水端的水塔，所述水箱内设有换热介质，所述换热介质通过水泵加压后继续流入分布式加热系统，经过加热后的所述换热介质流入所述水塔经过散热后重新流回所述水箱，进而形成循环。3.根据权利要求1所述的分布式井口加热设备联机运行性能评价方法，其特征在于，步骤S2具体为：步骤S21，串联模式下，以换热介质经过所述分布式加热系统加热后的温度作为变量，所述变量对应的输出值为所述分布式井口制热试验平台的制热性能参数；步骤S22，在若干个时间段内对变量的同一取值点进行测试，每个时间段均能够获取一个对应的制热性能参数实测值，对所有的制热性能参数实测值进行预处理，剔除其中的离群值，将剩余的制热性能参数实测值的平均值作为当前变量的取值点对应的输出值；步骤S23，逐步提高变量的取值点，通过步骤S22能够获取一系列对应的输出值；步骤S24，通过最小二乘法进行线性拟合，得到对应的制热性能参数线性方程，表示为y＝Ax+B，其中，x是变量，y是制热性能参数，A、B是待定参数；其中，X＝[x1,
…
,x
n
]，X中的元素为变量...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹林，刘杰，宋长山，王贵生，李来俊，孙东，郑炜博，刘绍鹏，李云飞，范路，
申请(专利权)人：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胜利油田检测评价研究有限公司，
类型：发明
国别省市：