【技术实现步骤摘要】
本专利技术设计一种地面试油流程油嘴智能节流压力控制方法，属于涉及工艺控制模型的节流油嘴压力控制方法。
技术介绍
1、随着石油与天然气资源的开采和利用，试油作业在油气田开发中的重要性日益凸显。传统的油嘴节流压力控制方法，主要依赖于现场工人经验，虽然从控制效果来看较为有效，但是控制策略粗放，这类方法在应对复杂工况时显得力不从心，因此，油嘴节流压力控制方法正逐步向智能化转型，以更好地适应油气田开发的新需求。
2、在试油作业中，节流油嘴压力的精确控制对于提高复杂井测试流程的安全性以及减少压力波动至关重要，油嘴智能节流压力控制方法结合了实际工况参数与智能自适应控制方法，提供了一种先进的解决方案。
3、在油嘴智能节流压力控制中，结合实际工况参数极为关键。这些参数包括压力、温度、流体的粘度和组成等，对于最终的控制效果有着直接影响。试油过程中，当油嘴前后压差增大时，固体、液体和气体混合物的流速相应增大，对油嘴的冲蚀磨损严重，甚至可能会产生刺漏现象。更精确的参数同时意味着更加准确的控制模型，进而达到更高的控制精准度。
4、随着人工智能和机器学习技术的快速发展，智能控制算法在油嘴压力控制中的应用越来越广泛。目前试油作业使用的传统pid控制算法，由于简单、直观、易于实现备受青睐。但是油嘴压力控制模型具有非线性、多变量和高度复杂的特点，实际试油作业中并不总是同时使用多级油嘴进行压力控制，在压力变化以及存在外部扰动的情况下，现有控制方法缺乏对油嘴节流级数的考虑，所以传统pid控制算法表现不佳。
5、油嘴智能
技术实现思路
1、为了解决上述提出的问题，本专利技术提供一种地面试油流程油嘴智能节流压力控制方法，将机理模型输出数据和地面试油节流压力数据相结合，可用于优化油嘴压力在不同级数下的精准调节，确保油嘴能够根据工况自适应地调整压力，从而实现更精准、更快速、更稳定的控制性能。
2、本专利技术所提出的一种地面试油流程油嘴智能节流压力控制方法具体步骤如下：
3、步骤s10、使用流体力学软件进行油嘴流场-压力场建模仿真，结合地面试油现场节流压力数据得到不同规格油嘴对应放喷时压降情况，确定单级油嘴节流前后压力比阈值；
4、步骤s20、设计模糊自适应控制器，将操作人员以及专家的调节经验作为知识库，得到模糊规则以在线实时调整pid参数；
5、步骤s30、设计油嘴节流级数决策模型，通过界定压力范围进行最优级数决策；
6、步骤s40、确定节流级数后，控制模型通过控制器调节所使用的油嘴开度，以控制不同级油嘴节流压力保持在所界定油嘴前后压力比阈值范围内。
7、进一步的技术方案是，所述步骤s10的具体过程为：对油嘴管汇进行压力场-流场建模仿真，并通过仿真计算流体力学软件输出不同油嘴的压降数据，结合已有不同规格油嘴压降情况，通过包法定理，得到出油嘴节流上下级压力比阈值范围：
8、
9、其中，为相邻两级油嘴压差，、分别为上下级油嘴流速，为重力加速度，k为无量纲经验系数。
10、进一步的技术方案是，所述步骤s20的具体过程为：确定控制目标为油嘴压力，性能指标为稳态误差、调节时间、超调量；使用马丹尼法进行模糊推理，具体步骤为：模糊化-模糊规则定义-设计推理机制-去模糊化。
11、进一步的技术方案是，所述步骤s30的具体过程为：提出了一种新的节流级数决策模型，基于已知的油嘴设计参数和压力-节流级数数据，使用局部加权回归方法估计压力和节流级数之间的关系；本专利技术同时提出一种新的多目标优化函数以在考虑工况限制的前提下寻找最优节流级数。
12、进一步的技术方案是，所述步骤s40的具体过程为：设计用于基本流量和压力控制的pid控制器，这个控制器负责处理系统的常态操作和轻微的扰动，将设计的模糊控制器用于处理系统动态变化和大范围扰动的模糊pid控制器；模糊控制器根据地面试油节流压力数据动态调整pid参数，提高控制系统的适应性和灵敏度。
13、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
14、本专利技术通过结合仿真计算流体力学软件模拟与实际油嘴节流压力数据，能够更准确地确定油嘴前后压力比阈值，从而为油嘴智能节流控制提供了科学依据，确保了可靠性。
15、本专利技术模型中引入了一种新的油嘴节流级数决策模型，模型能够根据实时工况和实际油嘴节流压力数据动态选择最优节流级数，从而实现对油嘴压力的精确控制；该决策模型考虑了不同工况，通过智能分析确定最佳的节流级数，从而优化油嘴的工作性能。
16、本专利技术提出了一种新的多级油嘴智能压力控制方法，这种方法允许系统精细地在线调节油嘴开度，以维持油嘴节流压力在较为理想的范围内；所使用控制系统结构具有三个独特的子系统以模拟多级油嘴节流，这种设计允许存在三个同时/单独传递输入实时压力，这与试油现场作业的实际工况相吻合；与传统方法相比，这种精确的压力比阈值设定和维持机制显著提高了控制的精度和系统的稳定性，减少了过调和稳态误差，确保了压力调节的连续性和有效性。
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1.一种地面试油流程油嘴智能节流压力控制方法，其特征在于，将油嘴建模仿真输出压力数据和地面试油节流压力数据相结合后使用控制算法进行油嘴智能节流压力控制，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种地面试油流程油嘴智能节流压力控制方法，其特征在于：在步骤S10中，针对油嘴建立流场-压力场模型，通过使用仿真计算流体力学软件对不同规格的油嘴进行模拟计算，结合仿真数据与已有油嘴-压力关系，扩充现有的油嘴压力数据，得出多级油嘴节流前后压力比的阈值为2.8~3.5倍。
3.如权利要求1所述的一种地面试油流程油嘴智能节流压力控制方法，其特征在于：在步骤S20中，输入变量为油嘴节流压力P，输出变量为油嘴开度；分析历史数据，收集操作人员以及专家在调节过程中的经验和策略后将模糊变量按照由低到高的顺序划分为第一、第二、第三、第四和第五共五种状态，用e表示压力误差，表示误差变化率，表示误差变化率的一阶导数；
4.如权利要求1所述的一种地面试油流程油嘴智能节流压力控制方法，其特征在于：在步骤S30中，设计油嘴节流级数决策模型的具体方法为：基于已知的油嘴设计参数和压力-节流
5.如权利要求1所述的一种地面试油流程油嘴智能节流压力控制方法，其特征在于：在步骤S40中，在决策模型确定节流方式后，地面试油节流压力数据输入油嘴压力控制器对应油嘴进行节流，实时压力输入模块负责通过API接口接收试油节流压力数据；压力输入模块提供的压力数据作为节流级数决策模型的输入，确定所需的油嘴级数；一旦决策模型确定了所需的油嘴级数，数据将进入对应级数的油嘴压力控制器，油嘴压力控制器负责根据决策模型的结果自适应地调节每个油嘴的开度，以保持输出压力在目标范围内，控制器根据反馈信号，通过开度调节模块来调节流量，从而控制输出压力；
...【技术特征摘要】
1.一种地面试油流程油嘴智能节流压力控制方法，其特征在于，将油嘴建模仿真输出压力数据和地面试油节流压力数据相结合后使用控制算法进行油嘴智能节流压力控制，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种地面试油流程油嘴智能节流压力控制方法，其特征在于：在步骤s10中，针对油嘴建立流场-压力场模型，通过使用仿真计算流体力学软件对不同规格的油嘴进行模拟计算，结合仿真数据与已有油嘴-压力关系，扩充现有的油嘴压力数据，得出多级油嘴节流前后压力比的阈值为2.8~3.5倍。
3.如权利要求1所述的一种地面试油流程油嘴智能节流压力控制方法，其特征在于：在步骤s20中，输入变量为油嘴节流压力p，输出变量为油嘴开度；分析历史数据，收集操作人员以及专家在调节过程中的经验和策略后将模糊变量按照由低到高的顺序划分为第一、第二、第三、第四和第五共五种状态，用e表示压力误差，表示误差变化率，表示误差变化率的一阶导数；...
【专利技术属性】
技术研发人员：苟靖林，胡泽，牟强，刘星宇，孟鑫，杜浩鑫，李成磊，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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