智能注水井单层段控制策略研究

《智能注水井单层段控制策略研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、智能注水井单层段控制策略研究摘要：针对采汕工程智能注水工艺中单层段流量测调过程具有强非线性、层间干扰、时变性、模型复杂等特点，采用传统的基丁模型控制策略无法满足控制耍求，捉岀了新型双核结构的变间距口适应模糊控制策略，以流量误差和流量误差变化率作为控制器输入端，通过子模糊控制器在线修正主模糊控制器的输入和输出论域的伸缩因子，实现控制量论域随变量参数进行变间距调节，并简化了变论域模糊控制器的设计和实现。仿真实验表明，该控制策略应用于智能注水井单层段流量控制系统屮，使系统获得了较好的控制性能，缩短了响应吋I'可，减小了

2、超调量。关键词：御能注水井变间距自适应模糊控制1引言现阶段我国汕出的己经处于特高含水采汕期，该时期的特点为采油产量逐年减少，原油水含量逐年升高⑴。特高含水期给注水采油工程带來如下矛盾：随着注水井数量和注水层数的增加，测调工作量的不断增人，现有的测调人员和设备难以满足测调要求［叫注水层各层间才厉越来越严重，无法达到合格的注水要求⑶；现采用的注水工艺不能实现对井下工作参数的长期监控，无法实现对注水流量的实时调配，不利于开采剩余油藏⑷。为了实现特高含水开发期“长期稳产”的口标,不仅需要对注采结构进行了调整，而且需要一套

3、适合于特高含水期的有效注水工艺配套技术，因此，大庆油FH研制了一套注水井智能测调工艺技术，即将数字化多信息测试与流量控制结合成统一整体置于井下，长期自动对各分注层段的工作状况进行监控，在自定义的调配周期内迓行同步动态流量调配t5Jo但该工艺具有强非线性、层间干扰、时变性、模型复杂等特点，采川传统的基丁•模型控制策略无法满足控制要求。随着控制技术的发展，模糊控制以模仿人类思维形成一种智能化控制方法，得到广泛应用⑹。0前，在模糊控制规则的自调整技术方曲已开展了许多研究工作，设计了不同类型的模糊控制器，如参数模糊向整定

4、PID控制器⑺、口适应模糊控制器⑻、基于遗传算法模糊控制器［9】、自调整因子的模糊控制器等。其屮，变论域自适应模糊控制具有对模型无准确要求、响应快速、鲁棒性好、适应性强等优点。鉴于此，针对分层注水工艺流量控制要求，本文设计了基于变论域自适应模糊算法单层段流量控制器，以提高测调系统的响应速度及减小超调量，缩短测调时间，在井下电能一定的条件下，有效地缩短测条周期。2智能注水井单层段控制工艺分析注水井每层段需根据地质配注要求周期性的监控和测调注入流量，具体为各层段基于高精度同步吋钟技术同吋唤醒各层段控制器，然）fi开启

5、流量闭环控制模块进行测调，以达到标定流量，同时记录测调过程的历史工艺参数（流量、温度及压力值），若在标定时间内没有达到标定流量，则放弃控制执行电机，进入下次休眠状态，以保障电量的合理使用；若判断电机驱动电流过大，则进入止反转测调,以解决堵塞口有异物等现象。该测调工艺属典型的非线性、时变性及动态耦合系统，测调时间往往都达到了标定时间，在电池组功率一定的前提下，严重晒牲了测调次数，其影响因素有以下儿点：①注水层数一般大于4层，各层段的测调过程注水压力的变化影响管线主通道压力的变化，导致严重的层间干扰；②不同注水井井压

6、等工艺参数存在不确定性，传统PID流量闭坏控制适应性差，易出现较大超调量及振荡现彖；③各层段吸水能力随注入量的增加体现出不确定变化；④堵塞器的开口为楔形螺旋结构，对执行机构为电机而言，转动角度与注水调整童呈典型的强非线性;⑤系统采川涡街流量计进行注入量的检测，其检测原理决定了系统的滞后性（涡街流量计需稳定的液体流场）。可见，注水井单层段测调工艺控制需设计一-种不依赖于模型、适应性强控制器满足注水工艺的要求，具体表现为：①测调工艺过程的实时性要求，快速的分析测调工艺参数（实际注入量）和调整堵塞器的开口度调幣关系；②

7、测调工艺过程的时变、非线性控制要求，控制器总能根据当前的检测工艺参数情况自行寻求一组最合适的调整值，并能实现非线性映射的逼近，即控制器木身也必然具备结构及参数可变的特征；③测调工艺过程动态解耦要求，即在完成注入量精确跟踪的前提下实现相对动态值的寻优，同吋要严格控制其超调量，以防止出现憋压或泻压等现象的发生。3单层段流量控制策略设计模糊控制器本质上就是插值器。文献11逐一证明了目前常用的模糊控制模型如Mamdani模型、Mizumoto模型、Sugeno模型、Takagi模型等均可归结为某种插值函数。在插值的意义下

8、，作为表示模糊推理前提的模糊集恰为插值的基函数，由插值得到的控制函数是否充分地逼近真实控制函数，取决于模糊集峰点之间的距离，因而形成了变论域的概念。本为基于这一思想设计的智能注水工艺单层段流量控制策略方案如图1所示。变论域模糊控制器调整原理为：子模糊控制器根据不同时刻的e和ec的大小，通过工程技术知识及实际操作经验得出仲缩因子规则库，推理计算出输入伸缩因子少、E，输出伸缩