【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及原油开采领域，具体是一种能够自适应生产波动，以最小化用电成本为目标，对原油开采井站一体化协同生产过程进行动态调节的生产优化方法。
技术介绍
1、在原油开采的工业生产过程中，油井与联合站在工艺流程上存在紧密的协作关系，油井抽采获得的油水混合物需要输送至联合站进行分离处理，随后沉降、过滤得到的水将再度注入地层驱油，形成原油开采的注采闭环。
2、目前，多数采油及联合站工作制度的优化手段仍依赖于人工调控，然而在面对井站一体化协同这类大规模优化问题时，人工经验的优化效果有限，油井生产能力与联合站处理能力难以良好匹配。进一步地，由于油井与联合站包含大量用电负载，使得在错峰用电的背景下，因井站协同不当导致的能耗浪费问题也日益凸显。
3、随着油井自动化、信息化建设水平的提升，油井和联合站正大力实施数字化转型建设，这也为建立井站一体化生产模型及自动优化生产提供了先决条件。如南京富岛油气智控科技有限公司在先申请的“一种原油开采企业井站一体化协同生产优化方法”(申请号：cn202310066532.4)，通过建立油井与联合站生产模型，实现井站一体化协同生产优化。但该方法所采用的静态优化手段同样存在着自适应能力弱，难以实时应对诸如油井供液能力变化、装置异常等带来的生产波动问题。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术公开了一种动态调节的原油开采井站一体化协同生产优化方法，该方法采用滚动优化的方式，以最小化生产用电成本为目标对油井与联合站一体化生产模型进行优化求解，
2、1)将一段生产周期分解为t个长度为δτ的滚动优化周期；
3、2)依据油井与联合站的生产工艺流程以及历史生产数据，建立油井与联合站的生产模型：
4、
5、其中为油井o(o＝1,2,...,no，no为油井总量)采油机在第t个优化周期内的耗电量，为联合站分离器s(s＝1,2,...,ns，ns为分离器总量)在第t个优化周期内的耗电量；为联合站污水沉降罐w(w＝1,2,...,nw，nw为污水沉降罐总量)在第t个优化周期内的耗电量；及分别为联合站粗滤水罐c(c＝1,2,...,nc，nc为粗滤水罐总量)与精滤水罐f(f＝1,2,...,nf，nf为精滤水罐总量)在第t个优化周期内的耗电量，函数均由油井采油机与联合站装置的历史生产数据拟合得出，分别为第t个优化周期内油井采油机产液流量、分离器分离流量以及污水沉降罐流出流量的均值，分别为第t个优化周期内粗滤水罐与精滤水罐的流入流出流量的均值，且各项流量均值均满足：
6、
7、其中x(t)指代瞬时流量，具体包括：油井o采油机产液流量xo,o(t)、分离器s分离流量xs,s(t)、污水沉降罐流w出流量xwo,w(t)、粗滤水罐c流入流量xci,c(t)、粗滤水罐c流出流量xco,c(t)、精滤水罐f流入流量xfi,f(t)、精滤水罐f流出流量xfo,f(t)；
8、3)以最小化用电成本为目标，构建井站一体化协同生产优化的目标函数j：
9、
10、其中，θt为第t个优化周期内的电价；
11、4)定义井站一体化协同生产优化问题中的决策变量nt及约束条件cons(t)，其中决策变量nt具体为：
12、nt＝{xo,o(tδτ),xs,s(tδτ),xwo,w(tδτ),xci,c(tδτ),xco,c(tδτ),xfi,f(tδτ),xfo,f(tδτ)}
13、约束条件cons(t)具体包括：
14、4-1)油井产液量目标约束
15、油田在一段生产周期中的产液量必须达到的既定目标，具体为：
16、
17、其中xo,min为所有油井在一段生产周期内所应当达到的最低产液量；
18、4-2)电价约束
19、油田所在地区的分时电价规则，即将一天的时间长度依照不同的电价时段进行划分，具体为：
20、
21、其中{p1,p2,…,pn}为一天时间中n个电价不同的收费时段，为其各自对应的电价水平；
22、4-3)物料进出口平衡约束
23、井站一体化协同生产各环节之间的物料守恒关系，以及输液管线发生分流时的物料进出口平衡原则，具体为：
24、
25、其中为油田所有油井产液中的平均含水率；
26、4-4)输液管线流量约束
27、输液管线物理尺寸对其可承载流量大小的限制，具体为：
28、xmin≤x(tδτ)≤xmax
29、其中xmin与xmax分别代表了井站一体化工艺流程中所有输液管线的瞬时流量下限与瞬时流量上限；
30、4-5)油井供液能力约束
31、实际生产过程中因油井供液能力的强弱而对其产液流量造成的约束，即将所有油井根据各自的供液能力划分为产量可调控油井与产量不可调控油井，具体为：
32、
33、xsco,o,min≤xo,o,var(tδτ)≤xsco,o,max
34、其中ovar为产量可调控油井集合，oconst为产量不可调控油井集合，产量可调控油井o的产液流量xo,o(tδτ)具有可调区间[xsco,o,min,xsco,o,max]，产量不可调控油井o的产液流量xo,o(tδτ)恒等于xo,o,const，其中，xsco,o,min、xsco,o,max、xo,o,const需要通过对油井o采油机示功图的实时监控与分析获得；
35、4-6)装置储液量约束
36、联合站污水沉降罐、粗滤水罐和精滤水罐的有限容积对其流入流出流量造成的约束，具体为：
37、
38、
39、
40、vw,w,min≤vw,w(t)≤vw,w,max,
41、vc,c,min≤vc,c(t)≤vc,c,max,
42、vf,f,min≤vf,f(t)≤vf,f,max
43、其中，vw,w(t)、vc,c(t)与vf,f(t)分别为污水沉降罐、粗滤水罐与精滤水罐在tδτ时刻的储液体积；
44、5)初始化滚动优化轮次t＝1；
45、6)依据初始时刻的约束条件cons(0)，求解最优决策变量并执行决策，其中最优决策变量表示由本方法在tδτ时刻给出的井站一体化协同生产优化决策，具体为：
46、
47、7)求解(t-1)δτ时刻最优决策变量并结合油井与联合站生产模型，预测第t个优化周期内井站一体化生产过程的用电成本
48、8)获取第t个优化周期内的实际用电成本jt以及tδτ时刻决策变量的实际值nt；
49、9)对比与nt以及与jt，判断是否需要对tδτ时刻的井站一体化协同生产过程进行实时优化，其中无需进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种动态调节的原油开采井站一体化协同生产优化方法，其特征在于通过建立油井与联合站一体化生产模型，采用滚动优化方法，在保证油井总产量基础上以最小化用电成本为目标，对原油开采井站一体化协同生产过程进行实时优化，具有以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种动态调节的原油开采井站一体化协同生产优化方法，其特征在于油井与联合站的生产模型具体为：
3.根据权利要求2所述的一种动态调节的原油开采井站一体化协同生产优化方法，其特征在于最小化井站一体化协同生产优化的目标函数J：
4.根据权利要求2所述的一种动态调节的原油开采井站一体化协同生产优化方法，其特征在于井站一体化协同生产优化问题的决策变量Nt具体为：
5.根据权利要求2所述的一种动态调节的原油开采井站一体化协同生产优化方法，其特征在于井站一体化协同生产优化问题的约束条件CONs(t)具体为：
6.根据权利要求4所述的一种动态调节的原油开采井站一体化协同生产优化方法，其特征在于最优决策变量区别于决策变量Nt，表示由滚动优化方法在tΔτ时刻对井站一体化协同生产优化问题进行求解的结
7.根据权利要求2所述的一种动态调节的原油开采井站一体化协同生产优化方法，其特征在于无需对tΔτ时刻的井站一体化协同生产过程进行实时优化的条件具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种动态调节的原油开采井站一体化协同生产优化方法，其特征在于通过建立油井与联合站一体化生产模型，采用滚动优化方法，在保证油井总产量基础上以最小化用电成本为目标，对原油开采井站一体化协同生产过程进行实时优化，具有以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种动态调节的原油开采井站一体化协同生产优化方法，其特征在于油井与联合站的生产模型具体为：
3.根据权利要求2所述的一种动态调节的原油开采井站一体化协同生产优化方法，其特征在于最小化井站一体化协同生产优化的目标函数j：
4.根据权利要求2所述的一种动态调节的原油开采井站一体化协同生产优化方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈夕松，张恒，曹兴广，涂娟，姜磊，
申请(专利权)人：南京富岛油气智控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。