本發(fā)明涉及油田地面工程，具體為基于云邊協(xié)同的智能摻水方法。

背景技術(shù)：

1、油氣開采過程中，部分油田原油具有較高的含蠟量、凝固點與黏度，且高緯度油田環(huán)境溫度較低，極易發(fā)生管網(wǎng)結(jié)蠟堵塞現(xiàn)象，為油田安全和高效生產(chǎn)帶來挑戰(zhàn)。為了解決這一問題，油田往往采用摻入熱水的方法給原油加熱。其中環(huán)狀摻水集油的工藝被廣泛應(yīng)用，即在一座計量閥組間中，由供熱設(shè)備統(tǒng)一供應(yīng)熱水，通過一條管線上的不同閥組摻入各個油井來液管線，多口油井混合后的生產(chǎn)液串聯(lián)到一個集油管匯上，向下游輸送。該工藝降低了建設(shè)投資和運行費用，且運行過程中的事故發(fā)生概率也較低。但實際應(yīng)用中卻存在能量消耗高、摻水控制難度大、系統(tǒng)運行不平穩(wěn)等諸多問題。因此，各油田借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開展摻水自動控制研究，以實現(xiàn)系統(tǒng)高效平穩(wěn)運行。

2、經(jīng)檢索，公開號cn110928215b的專利文獻，公開了一種油田摻水管網(wǎng)智能控制系統(tǒng)及其控制方法，對單井閥門開度、加熱爐功率和加壓泵功率進行建模，形成能夠感知摻水管網(wǎng)的運行狀態(tài)，并基于運行狀態(tài)制定控制動作空間的智能體，該智能體能夠在執(zhí)行一個控制動作之后能夠得到至少一個獎懲值r，使得運行狀態(tài)能夠轉(zhuǎn)移至新的運行狀態(tài)，并具備在線自學(xué)習(xí)的參數(shù)迭代機制，實時更新動作后的獎懲值，然而上述專利依賴設(shè)備的過度控制，不能保證摻水系統(tǒng)穩(wěn)定運行，且不能識別運行狀態(tài)和風(fēng)險事件，從而大大降低生產(chǎn)單位風(fēng)險管控能力，為此本領(lǐng)域技術(shù)人員提出基于云邊協(xié)同的智能摻水方法來解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了基于云邊協(xié)同的智能摻水方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)依賴設(shè)備的過度控制，不能保證摻水系統(tǒng)穩(wěn)定運行，且不能識別運行狀態(tài)和風(fēng)險事件，從而大大降低生產(chǎn)單位風(fēng)險管控能力的問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：基于云邊協(xié)同的智能摻水方法，包括以下步驟：

3、s1、高頻采集集油間相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)，其中包括集油管線總壓力、集油管線總溫度、摻水匯管總壓力、摻水匯管總溫度、集油環(huán)摻水壓力、集油環(huán)摻水瞬時流量、集油環(huán)摻水設(shè)定流量和集油環(huán)回油溫度；

4、s2，對高頻采集數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，根據(jù)數(shù)據(jù)特點，采用兩次濾波處理；

5、s3、以集油環(huán)回油溫度、摻水匯管總壓力、集油環(huán)摻水壓力作為支撐，進行運行狀態(tài)分區(qū)，分為事故區(qū)、風(fēng)險區(qū)、工作區(qū)和耗能區(qū)，其中區(qū)分依據(jù)由工藝人員根據(jù)原油物性，工藝條件，設(shè)備要求等確定；

6、s4，調(diào)取s1中集油環(huán)回油溫度，集油環(huán)摻水壓力歷史數(shù)據(jù)，進行趨勢判斷和組合，對s3中的風(fēng)險區(qū)和工作區(qū)的運行狀態(tài)進一步判斷；

7、s5、基于s3、s4中的運行狀態(tài)判斷，確定響應(yīng)方式，進行控制指令下發(fā)或報警信息上傳，其中在控制指令下發(fā)前，應(yīng)根據(jù)運行工藝確定反饋延時時間，確定最短調(diào)節(jié)周期和指令調(diào)節(jié)量程；

8、s6、云平臺展示實時數(shù)據(jù)、報警信息和運行狀態(tài)。

9、優(yōu)選的，所述s1步驟中具體包括以下步驟：

10、s101、在相關(guān)位置設(shè)置傳感器，以實時監(jiān)測和采集各項參數(shù)數(shù)據(jù)；

11、s102、確定采集數(shù)據(jù)的設(shè)備和系統(tǒng)，其中包括數(shù)據(jù)采集儀器或監(jiān)控系統(tǒng)，用于實時記錄和存儲各項參數(shù)數(shù)據(jù)；

12、s103、確保采集到的數(shù)據(jù)能夠通過網(wǎng)絡(luò)或其他方式進行傳輸，并存儲到數(shù)據(jù)庫或云平臺中，以便后續(xù)的分析和處理；

13、s104、對采集到的數(shù)據(jù)進行質(zhì)量控制，包括校準(zhǔn)傳感器、排除異常值、確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性；

14、s105、對采集到的原始數(shù)據(jù)進行標(biāo)定和單位轉(zhuǎn)換，以符合系統(tǒng)要求并便于后續(xù)的分析處理。

15、優(yōu)選的，所述s2步驟中兩次濾波處理的具體方式為：首次濾波使用中位值平均濾波法，二次濾波采用中位值加權(quán)平均濾波法。

16、優(yōu)選的，所述s3步驟中事故區(qū)、風(fēng)險區(qū)、工作區(qū)和耗能區(qū)具體包括以下要項：

17、s31、事故區(qū)，摻水匯管壓力與集油環(huán)摻水壓力之差小于限值或集油管線回油溫度低于等于最低限值；

18、s32、風(fēng)險區(qū)，將集油管線回油溫度低于最佳溫度區(qū)間，高于事故區(qū)溫度；

19、s33、工作區(qū)，將集油管線回油溫度位于最佳溫度區(qū)間內(nèi)；

20、s34、耗能區(qū)，將集油管線回油溫度高于最佳溫度上限。

21、優(yōu)選的，所述s4步驟中具體包括以下步驟：

22、s41，調(diào)取歷史數(shù)據(jù)，對照異常情況，選取持續(xù)上升或下降的正常波動的最大變化時間，結(jié)合經(jīng)驗值，確定監(jiān)測周期，同時，根據(jù)歷史運行經(jīng)驗，確定監(jiān)測時間窗口；

23、s42，利用s41確定的監(jiān)測周期和監(jiān)測時間窗口，計算變化率，引入k線圖分析法，進行正態(tài)分布分析，對照歷史異常，確定趨勢變化閾值；

24、s43，利用s41確定的監(jiān)測周期和監(jiān)測時間窗口計算變化值，對比趨勢變化閾值；

25、s44，組合集油環(huán)回油溫度和集油環(huán)摻水壓力趨勢變化，進一步確定工作運行狀態(tài)。

26、優(yōu)選的，所述s33中工作區(qū)的集油環(huán)回油溫度為30.1～34.5℃，壓差大于0.2mpa，所述s31事故區(qū)摻水匯管總壓力與集油環(huán)摻水壓力差值<0.2mpa，且集油環(huán)回油溫度≤30℃，所述s32中集油環(huán)回油溫度在30～33℃之間，所述s34中集油環(huán)回油溫度在夏季時需要大于36℃，在冬季時，集油環(huán)回油溫度大于37℃。

27、優(yōu)選的，所述步驟s5中具體包括以下步驟：

28、s501、確定運行工藝的要求：詳細了解所涉及的運行工藝的特點、控制要求以及允許的波動范圍，確保確定的參數(shù)符合實際工藝需求；

29、s502、識別關(guān)鍵控制參數(shù)：確定在運行工藝中需要監(jiān)測和控制的關(guān)鍵參數(shù)，其中包括溫度、壓力、流量等，以便為這些參數(shù)確定相應(yīng)的反饋延時時間、最短調(diào)節(jié)周期和指令調(diào)節(jié)量程；

30、s503、進行系統(tǒng)動態(tài)特性分析：通過模擬或?qū)嶒?，對系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性進行分析，包括傳遞函數(shù)、階躍響應(yīng)等方面的評估，以便更好地理解系統(tǒng)的動態(tài)特性；

31、s504、確定反饋延時時間：基于系統(tǒng)動態(tài)特性分析的結(jié)果，結(jié)合運行工藝的要求，確定合適的反饋延時時間，即在發(fā)出控制指令后，系統(tǒng)需要等待多長時間才能獲得有效的反饋信息；

32、s505、確定最短調(diào)節(jié)周期：根據(jù)系統(tǒng)的動態(tài)特性、控制要求和運行工藝的特點，確定最短可接受的調(diào)節(jié)周期，即控制系統(tǒng)在兩次調(diào)節(jié)之間的最短時間間隔；

33、s506、驗證和調(diào)整：將確定的參數(shù)應(yīng)用于實際系統(tǒng)中，并進行驗證和調(diào)整，以確保它們能夠滿足運行工藝的實際需求；

34、s507、設(shè)定報警閾值：需要設(shè)定相應(yīng)的報警閾值，當(dāng)監(jiān)測到異常情況時及時上傳報警信息，以保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

35、優(yōu)選的，s6步驟中具體包括以下步驟：

36、s601、在云平臺上建立數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，將存儲采集到的實時數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)能夠被高效地存儲，并進行必要的數(shù)據(jù)處理；

37、s602、根據(jù)用戶需求和監(jiān)控要求，設(shè)計數(shù)據(jù)展示界面，利用前端技術(shù)和后端服務(wù)，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的展示功能，確保實時數(shù)據(jù)能夠在用戶界面上實時更新，并支持用戶自定義視圖和參數(shù)設(shè)置；

38、s603、在云平臺上配置報警規(guī)則，設(shè)定實時數(shù)據(jù)的閾值和觸發(fā)條件，當(dāng)數(shù)據(jù)超出設(shè)定范圍時，系統(tǒng)將觸發(fā)報警并通知相關(guān)人員；

39、s604、結(jié)合云平臺提供的消息推送服務(wù)或集成第三方通知服務(wù)，實現(xiàn)報警信息的實時推送，其中包括通過郵件、短信、app推送等方式將報警信息及時通知到相關(guān)人員；

40、s605、根據(jù)設(shè)備或系統(tǒng)的狀態(tài)變化，實時監(jiān)測并展示其運行狀態(tài)，其中包括設(shè)備在線和離線狀態(tài)、工作模式、故障狀態(tài)等，以便用戶及時了解設(shè)備的運行情況。

41、優(yōu)選的，所述s2步驟中傳感器包括壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器等，用于采集集油系統(tǒng)和摻水系統(tǒng)中的各項參數(shù)數(shù)據(jù)。

42、優(yōu)選的，所述s43步驟中參數(shù)變化趨勢包括上升趨勢，下降趨勢以及不波動三種。

43、本發(fā)明提供了基于云邊協(xié)同的智能摻水方法。具備以下有益效果：

44、1、本發(fā)明通過自動化控制和邊緣數(shù)據(jù)分析使得生產(chǎn)過程更加智能化和自適應(yīng)，使得系統(tǒng)能夠根據(jù)實時數(shù)據(jù)和環(huán)境變化做出及時調(diào)整，從而提高了生產(chǎn)過程的靈活性和適應(yīng)性，有助于應(yīng)對復(fù)雜多變的生產(chǎn)環(huán)境。同時取代一摻多環(huán)狀集油工藝人工調(diào)節(jié)流量的方式，實現(xiàn)了自動控制。

45、2、本發(fā)明消除了原有技術(shù)對設(shè)備的過度控制，使摻水系統(tǒng)穩(wěn)定運行，使得邊緣側(cè)進行數(shù)據(jù)分析和控制，使響應(yīng)更加及時，保證了摻水作業(yè)質(zhì)量，另外消除過度控制和穩(wěn)定運行也降低了設(shè)備的磨損和能耗，延長了設(shè)備的使用壽命，減少了維護成本，提高了生產(chǎn)設(shè)備的整體效益和可持續(xù)性。