RU2591870C1 - Method for adaptive automatic control of gas condensate wells - Google Patents
Method for adaptive automatic control of gas condensate wells Download PDFInfo
- Publication number
- RU2591870C1 RU2591870C1 RU2015114219/03A RU2015114219A RU2591870C1 RU 2591870 C1 RU2591870 C1 RU 2591870C1 RU 2015114219/03 A RU2015114219/03 A RU 2015114219/03A RU 2015114219 A RU2015114219 A RU 2015114219A RU 2591870 C1 RU2591870 C1 RU 2591870C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- control
- adaptive
- time
- well
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области добычи газа, а именно к способам управления режимами работы газодобывающей скважины.The invention relates to the field of gas production, and in particular to methods for controlling the operating modes of a gas producing well.
Известен способ управления режимами работы газовой скважины, в котором добычу газа осуществляют с ограничением отбора газа, поступающего из межтрубного пространства, путем дросселирования с поддержанием постоянного перепада давления с помощью автоматического управляющего комплекса, в котором анализируют полученные данные и подают команду на автоматический регулирующий клапан расхода газа, оптимизируя суммарный дебет скважины в соответствии с определенной зависимостью с учетом фильтрационных сопротивлений скважины (см., например, патент RU №345266, A1 01.01.1972).A known method of controlling the operating modes of a gas well in which gas production is carried out with the restriction of the selection of gas coming from the annulus by throttling while maintaining a constant pressure drop using an automatic control system in which the received data is analyzed and a command is sent to the automatic gas flow control valve optimizing the total debit of the well in accordance with a certain dependence taking into account the filtration resistance of the well (see, for example, atent RU №345266, A1 01.01.1972).
Недостатком известного способа эксплуатации газовых скважин является то, что он не обеспечивает оптимальный уровень управления режимами работы и имеет невысокий ресурс технических средств элементов автоматики.The disadvantage of this method of operating gas wells is that it does not provide an optimal level of control of operating modes and has a low resource of technical means of automation elements.
В качестве прототипа выбран способ для управления потоками в скважине, описанный в патенте RU №2513942 С2, 27.01.2014.As a prototype, a method for controlling flow in a well is described as described in patent RU No. 2513942 C2, 01/27/2014.
В известном способе для управления режимами работы газовой скважины с ограничением отбора газа, поступающего из межтрубного пространства, путем дросселирования с поддержанием постоянного перепада давления с помощью автоматического управляющего комплекса, анализируют полученные данные и подают команды на автоматический регулирующий клапан расхода газа, оптимизируя суммарный дебет скважины в соответствии с определенной зависимостью и с учетом фильтрационных сопротивлений скважины.In the known method for controlling the operating modes of a gas well with the restriction of gas extraction from the annular space by throttling while maintaining a constant pressure drop using an automatic control system, the obtained data are analyzed and commands are sent to the automatic gas flow control valve, optimizing the total debit of the well in according to a certain dependence and taking into account the filtration resistance of the well.
Достоинством прототипа является более высокая точность поддержания постоянства выходных потоков.The advantage of the prototype is a higher accuracy of maintaining the constancy of the output streams.
Недостатком прототипа, так же, как и аналога, является невысокий ресурс технических средств элементов автоматики. Кроме того, в процессе эксплуатации газовой скважины меняются физические характеристики добываемого из скважины газа, меняется давление газа и расход (дебет) скважины. Это требует перенастройки системы управления добычей газа. В аналоге и прототипе это не предусмотрено.The disadvantage of the prototype, as well as the analogue, is the low resource of technical means of automation elements. In addition, during the operation of a gas well, the physical characteristics of the gas produced from the well change, the gas pressure and flow rate (debit) of the well change. This requires reconfiguration of the gas production control system. In the analogue and prototype, this is not provided.
Задачей изобретения является повышение ресурса технических средств элементов автоматики.The objective of the invention is to increase the resource of technical means of automation elements.
Техническим результатом изобретения является оптимизация адаптивной системы автоматического управления газодобывающей скважины с поддержанием требуемой высокой точности давления выходного газа в условиях изменяющегося расхода газа и изменяющихся параметров самой газодобывающей скважины и обеспечение высокого ресурса технических средств элементов автоматики.The technical result of the invention is the optimization of an adaptive system for automatic control of a gas production well while maintaining the required high accuracy of the pressure of the outlet gas under the conditions of a changing gas flow rate and the changing parameters of the gas production itself and ensuring a high resource of technical means of automation elements.
Технический результат достигается за счет того, что в способе управления режимами работы газовой скважины с ограничением отбора газа, поступающего из межтрубного пространства, путем дросселирования с поддержанием постоянства перепада давления с помощью автоматического управляющего комплекса, в котором анализируют полученные данные и подают команды на автоматический регулирующий клапан расхода газа, оптимизируя суммарный дебет скважины в соответствии с определенной зависимостью с учетом фильтрационных сопротивлений скважины, согласно изобретению управление режимами работы газодобывающей скважины формируют на основе адаптивного импульсного регулятора, воздействующего на временной квантователь, в котором происходит фиксация величины управляющего сигнала uимi(t) в течение заданного периода (кванта) времени с последующим воздействием на исполнительный механизм, управляющий регулирующим клапаном, меняющим количество газа, поступающего в коллектор, следя за квантованным сигналом uкв, при этом адаптивный регулятор имеет закон регулированияThe technical result is achieved due to the fact that in the method of controlling the operating modes of a gas well with the restriction of gas extraction coming from the annulus by throttling while maintaining a constant pressure drop using an automatic control complex, in which the received data is analyzed and commands are sent to the automatic control valve gas flow rate, optimizing the total debit of the well in accordance with a certain dependence, taking into account the filtration resistance of the well, according to As per the invention, the control of gas production well operating modes is formed on the basis of an adaptive pulse controller acting on a time quantizer, in which the value of the control signal u ui (t) is fixed for a predetermined period (quantum) of time with subsequent action on the actuator controlling the control valve, changing the amount of gas entering the collector, following the quantized signal u kv , while the adaptive controller has a control law
, ,
где kИ, kД - коэффициенты соответственно интегральной и пропорциональной составляющих ПИД закона регулирования, kП(t) - общий коэффициент передачи, который изменяется в соответствии с уравнениями:where k AND , k D are the coefficients of the integral and proportional components of the PID regulation law, respectively, k P (t) is the total transmission coefficient, which varies in accordance with the equations:
kП(t)=kн+γy(t),k P (t) = k n + γy (t),
Tay′(t)+y(t)=uПИДа,кв(t),T a y ′ (t) + y (t) = u PID, sq (t),
где время фильтрации Та рассчитывается в условных единицах, а kн>0 и γ>0 - настраиваемые параметры адаптивного регулятора.where the filtering time T a is calculated in arbitrary units, and k n > 0 and γ> 0 are the tunable parameters of the adaptive controller.
Управление режимами работы газодобывающей скважины на основе адаптивного импульсного регулятора, воздействующего на временной квантователь, в котором происходит фиксация величины управляющего сигнала uимi(t) в течение заданного периода (кванта) времени с последующим воздействием на исполнительный механизм, управляющим регулирующим клапаном, меняющим количество газа, поступающего в коллектор, следя за квантованным сигналом икв, при котором адаптивный регулятор имеет закон регулирования ,Control of the gas well’s operating modes based on an adaptive pulse controller acting on a time quantizer, in which the value of the control signal uii (t) is fixed for a specified period (quantum) of time with subsequent action on the actuator controlling a control valve that changes the amount of gas entering the collector, following the quantized signal and the square at which the adaptive controller has a control law ,
где kИ, kД - коэффициенты соответственно интегральной и пропорциональной составляющих ПИД закона регулирования, kП(t) - общий коэффициент передачи, который изменяется в соответствии с уравнениями:where k AND , k D are the coefficients of the integral and proportional components of the PID regulation law, respectively, k P (t) is the total transmission coefficient, which varies in accordance with the equations:
kП(t)=kн+γy(t),k P (t) = k n + γy (t),
Tay′(t)+y(t)= uПИДа,кв(t),T a y ′ (t) + y (t) = u PID, sq (t),
где время фильтрации Та рассчитывается в условных единицах, а kн>0 и γ>0 - настраиваемые параметры адаптивного регулятора, позволяет поддерживать требуемую высокую точность давления выходного газа в условиях изменяющегося расхода газа и изменяющихся параметров самой газодобывающей скважины и обеспечивает высокий ресурс технических средств элементов автоматики.where the filtration time T a is calculated in arbitrary units, and k n > 0 and γ> 0 are the adaptive regulator's adjustable parameters, which allows maintaining the required high accuracy of the outlet gas pressure under the conditions of the changing gas flow rate and the changing parameters of the gas producing well and provides a high resource of technical means elements of automation.
Изобретение иллюстрируется 11 фигурами.The invention is illustrated by 11 figures.
На фиг. 1 изображена структурная схема газодобывающей скважины.In FIG. 1 shows a block diagram of a gas production well.
Фиг. 2 демонстрирует принципиальную структурную схему управляющих звеньев.FIG. 2 shows a schematic structural diagram of control links.
На фиг. 3 представлено: (график а) изменение uим - сигнала управления исполнительным механизмом регулирующего клапана при воздействии обычного адаптивного ПИД-регулятора; переходной процесс изменения давления Рк (график b) с дискретизацией 0,01 с в реальном времени t, с.In FIG. 3 presents: (schedule a) the change in u them - the control signal of the actuator of the control valve when exposed to a conventional adaptive PID controller; transient pressure change P k (graph b) with a sampling of 0.01 s in real time t, s.
На фиг. 4 имеется график, аналогичный фиг. 3, переходного процесса при использовании обычного адаптивного ПИД-регулятора с дискретизацией 5 с в реальном времени t, с.In FIG. 4 there is a graph similar to FIG. 3, a transient process using a conventional adaptive PID controller with 5 s sampling in real time t, s.
На фиг. 5 виден переходной процесс при измененных параметрах: uим - сигнала управления исполнительным механизмом (график а); обычного адаптивного ПИД-регулятора и переходной процесс изменения давления Рк (график b) с дискретизацией 0,01 с в реальном времени t, с.In FIG. 5 shows the transient process with changed parameters: u them - the control signal of the actuator (graph a); conventional adaptive PID controller and the transition process of pressure change P k (graph b) with a sampling of 0.01 s in real time t, s.
На фиг. 6 имеется переходной процесс изменения давления рЗПА до заданного значения давления ркз=10 (график b) при начальном uим=0 график (а). Настройки ПИД-регулятора те же, что и на фиг. 5. Временной квантователь работал с дискретизацией 5 с.In FIG. 6 there is a transition process of changing the pressure p ZPA to a predetermined pressure value p kz = 10 (graph b) with the initial u them = 0 graph (a). The settings of the PID controller are the same as in FIG. 5. The time quantizer worked with a sampling time of 5 s.
На фиг. 7 - переходные процессы в реальном времени: (а) для uим при отработке давления (b) рЗПА с измененными параметрами обычного ПИД-регулятора.In FIG. 7 - transients in real time: (a) for u them during pressure testing (b) r ZPA with modified parameters of a conventional PID controller.
На фиг. 8 имеется структурная схема устройства адаптивного управления с ПИД-регулятором, с предлагаемым в данной заявке законом управления.In FIG. 8 there is a block diagram of an adaptive control device with a PID controller, with the control law proposed in this application.
На фиг. 9 дается представление о переходном процессе изменения давления в коллекторе скважины до заданного значения в системе, в которой обычный адаптивный ПИД-регулятор заменен предлагаемым адаптивным регулятором: а) uим - сигнал управления исполнительным механизмом регулирующего клапана; b) Рпд - призабойное давление uим - сигнал управления исполнительным механизмом регулирующего клапана; с) общий коэффициент передачи kп. Процесс показан в реальном времени t, с.In FIG. Figure 9 gives an idea of the transient process of changing the pressure in the well collector to a predetermined value in a system in which the usual adaptive PID controller is replaced by the proposed adaptive controller: a) u it is the control signal for the actuator of the control valve; b) R PD - bottom-hole pressure u them - the control signal of the actuator of the control valve; c) the overall transmission coefficient k p . The process is shown in real time t, s.
На фиг. 10 показан переходной процесс в реальном времени t, с, аналогичный фиг. 9, при отработке давления рк(b) в коллекторе с другими значениями uим(а), kп(с).In FIG. 10 shows a transient in real time t, c, similar to FIG. 9, when working out the pressure p k (b) in the reservoir with other values u them (a), k p (s).
На фиг. 11 представлен переходные процессы изменения давления рк(b) в коллекторе аналогичный фиг. 9 и 10 при измененных начальных значениях uим(а), kп(с).In FIG. 11 shows transients of pressure change p k (b) in a manifold similar to FIG. 9 and 10 with modified initial values of u them (a), k p (s).
Оптимальная система адаптивного автоматического управления газовых и газоконденсатных скважин устроена следующим образом. Поток газа 1 (фиг. 1) из скважины проходит через регулирующий клапан 2, который связан с исполнительным механизмом 3. Последний находится под воздействием реле времени с задержкой включения (РВЗВ) 4 адаптивного регулятора 5 и сглаживающего фильтра 6. В свою очередь, сглаживающий фильтр 6 сочленен с блоком сравнения 7, реагирующего на сигнал с датчика давления 8, находящегося в потоке газа в (коллекторе) 9 после регулирующего клапана и задатчика давления 10. После регулирующего клапана 2 газ поступает в блок переключающей аппаратуры 11. Регулирующий клапан 2 может изменять проходное сечение и, тем самым, изменять количество газа, проходящего по коллектору.The optimal adaptive automatic control system for gas and gas condensate wells is arranged as follows. The gas flow 1 (Fig. 1) from the well passes through a control valve 2, which is connected to the
Адаптивный регулятор 5, в свою очередь, содержит блок адаптации 12 (фиг. 2), блок вычисления ПИД закона управления 13 и фильтр 14. Первым входом блока адаптации 12 является сигнал адаптивного регулятора 5. Выход блока адаптации 12 соединен с входом блока вычисления ПИД - закона управления 13. Выход блока вычисления ПИД - закона управления 13 является выходом адаптивного регулятора 5 и соединен с входом фильтра 14. Выход фильтра 14 подключен ко второму входу блока адаптации 12. Переходные процессы моделировались при различных параметрах обычной системы регулирования с различными параметрами системы управления и при изменении времени дискретизацией дискредитации (фиг. 4, 5, 6, 7).The
Управление системой с адаптивным регулятором с законом регулированияAdaptive controller system control with regulation law
осуществляется на основе структурной схемы, согласно фиг. 8. Общий коэффициент передачи kП(t) изменяется в соответствии с уравнениями:based on the block diagram of FIG. 8. The overall transmission coefficient k P (t) varies in accordance with the equations:
kП(t)=kн+γy(t),k P (t) = k n + γy (t),
Tay′(t)+y(t)=uПИДа,кв(t),T a y ′ (t) + y (t) = u PID, sq (t),
где Ta>50 условных единиц,where T a > 50 conventional units,
kн>0 и γ>0 - настраиваемые параметры адаптивного регулятора, a y(t) - оценка положения исполнительного механизма.k n > 0 and γ> 0 are tunable parameters of the adaptive controller, ay (t) is the assessment of the position of the actuator.
Фигуры 9, 10, 11 дают наглядное представление о том, что переходные процессы проходят более гладко, отсутствуют колебания, а число включений становится на несколько порядков меньше при использовании предлагаемого оптимального адаптивного ПИД-регулятора.Figures 9, 10, 11 give a clear idea that the transition processes go more smoothly, there are no fluctuations, and the number of inclusions becomes several orders of magnitude less when using the proposed optimal adaptive PID controller.
В описании изобретения приняты следующие обозначения:In the description of the invention, the following notation:
Рпд - призабойное давление;R PD - bottom-hole pressure;
Ρс - давление газа перед регулирующим клапаном;Ρ s - gas pressure in front of the control valve;
Рк - давление газа после регулирующего клапана;P to - gas pressure after the control valve;
Ρкз - задание на давление газа;Ρ KZ - task for gas pressure;
Pзпа - давление газа во входном коллекторе ЗПА;P ZPA - gas pressure in the intake manifold ZPA;
qc - расход газа из скважиныq c - gas flow from the well
qк - расход газа после регулирующего клапана;q to - gas flow after the control valve;
uим - сигнал управления исполнительным механизмом регулирующего клапана.u them - the control signal of the actuator of the control valve.
Способ адаптивного автоматического управления газовых и газоконденсатных скважин действует следующим образом. Задатчик давления 10 (фиг. 1, 2) вырабатывает требуемое значение давления газа в коллекторе. В блоке сравнения 7 происходит сравнение заданного значения давления с текущим значением, генерируемым в датчике 8, давления в коллекторе, которое поступает с датчика давления 8, измеряющего давление в коллекторе 9. Сигнал рассогласования (ошибки), полученный в блоке сравнения 7, поступает на сглаживающий фильтр 6, в котором сглаживаются шумы измерения датчика давления 8. Отфильтрованный сигнал рассогласования поступает на вход адаптивного регулятора 5, который вырабатывает сигнал управления. Сигнал управления с выхода адаптивного регулятора 5 поступает на временной квантователь 4, в котором происходит фиксация величины управляющего сигнала в течение заданного периода (кванта) времени. Квантованный управляющий сигнал с выхода временного квантователя 4 поступает на исполнительный механизм 3, который, воздействуя на регулирующий клапан 2, меняет количество газа поступающего в коллектор 9.The adaptive automatic control method of gas and gas condensate wells is as follows. The pressure adjuster 10 (Fig. 1, 2) generates the required value of the gas pressure in the manifold. In the
Оценка эффективности оптимальной системы адаптивного автоматического управления газовых и газоконденсатных скважин проводилась на основе сопоставления с известным автоматическим управляющим комплексом прототипа. Так, на фиг. 3 представлен переходной процесс при отработке давления рк в коллекторе скважины от значения рЗПА, соответствующего uим=0, до заданного значения давления ркз=20. В качестве регулятора использовался ПИД-регулятор с передаточной функцией видаEvaluation of the effectiveness of the optimal adaptive automatic control system for gas and gas condensate wells was carried out on the basis of comparison with the well-known automatic control complex of the prototype. So in FIG. 3 shows a transition process at working pressure p in the reservoir to the wellbore from the PAD value p corresponding to them u = 0, to a predetermined pressure value p = 20 kOe. A PID controller with a transfer function of the form was used as a controller
где kП=0,019, а kИ=0,1, kД=2.where k P = 0.019, and k I = 0.1, k D = 2.
Временной квантователь работал с дискретизацией 0.01 с. При этом число изменений uим, равнялось 110, интегральная ошибка - 3615, время установления давления - 78 с, коэффициент перерегулирование составил - 1,47.The time quantizer worked with a discretization of 0.01 s. At the same time, the number of changes u by them was 110, the integral error was 3615, the time for establishing pressure was 78 s, and the overshoot coefficient was 1.47.
Фиг. 4 показывает как изменится переходной процесс при отработке давления рк в коллекторе скважины от значения рЗПА при uим=0 до заданного значения давления ркз=20. В качестве регулятора использовался также ПИД-регулятор с настройками kП=0,016, а kИ=0,09, kД=2. Временной квантователь работал с дискретизацией 5 с. При этом число изменений uим равнялось 13, интегральная ошибка - 4463, время установления давления - 88 с, коэффициент перерегулирование - 1,27.FIG. 4 shows how the transient will change when working out the pressure p k in the reservoir of the well from the value of p ZPA at u im = 0 to the preset pressure value p kz = 20. A PID controller with settings k П = 0,016, and k И = 0,09, k Д = 2 was also used as a controller. The time quantizer worked with 5 s sampling. In this case, the number of changes u was equal to 13, the integral error was 4463, the time for establishing pressure was 88 s, and the overshoot coefficient was 1.27.
Из сравнения переходных процессов фиг. 3 и фиг. 4 видно, что введение в контур управления временного квантователя позволяет, существенно уменьшив число включений исполнительного органа, практически не ухудшить качественные показатели работы ПИД систем управления.From the transient comparison of FIG. 3 and FIG. 4 it can be seen that the introduction of a temporary quantizer into the control loop allows, by substantially reducing the number of inclusions of the executive body, to practically not worsen the quality performance of PID control systems.
Моделируется работа системы управления с ПИД-регулятором с постоянными настройками при различных значениях технологических параметров.The operation of a control system with a PID controller with constant settings at various values of technological parameters is simulated.
На фиг. 5 - переходной процесс при отработке давления рк в коллекторе скважины от значения рЗПА при uим=0 до заданного значения давления ркз=30. Регулятором был ПИД-регулятор с настройками kП=0,018, а kИ=0,08, kД=2,4. Временной квантователь работал с дискретизацией 5 с.In FIG. 5 - transient at working pressure p in the reservoir to the well by the values of p when u them PAD = 0 to a predetermined pressure value p = 30 kOe. The controller was a PID controller with settings k P = 0.018, and k И = 0.08, k Д = 2.4. The time quantizer worked with 5 s sampling.
На фиг. 6 - переходной процесс при отработке давления рк в коллекторе скважины от значения рЗПА при uим=0 до заданного значения давления ркз=10. Настройки ПИД-регулятора те же, что и на процессах фиг. 5, т.е. kП=0,018, а kИ=0,08, kД=2,4. Временной квантователь работал с дискретизацией 5 с. Из фиг. 6 следует, что при сохранении настроек регулятора в переходном процессе возникают колебания и качество системы управления становится хуже. In FIG. 6 - transient at working pressure p in the reservoir to the well by the values of p when u them PAD = 0 to a predetermined pressure value p = 10 kOe. The settings of the PID controller are the same as in the processes of FIG. 5, i.e. k P = 0.018, and k I = 0.08, k D = 2.4. The time quantizer worked with 5 s sampling. From FIG. 6 it follows that when the controller settings are saved in the transition process, fluctuations occur and the quality of the control system becomes worse.
На фиг. 7 переходной процесс отработки давления рк в коллекторе скважины при ркз=10. В этом случае с целью обеспечения устойчивости в контуре управления настроечные параметры регулятора были взяты равными kП=0,005, а kИ=0,09, kД=2,2. Таким образом, для сохранения качества регулирования нужно менять общий коэффициент усиления в регуляторе.In FIG. 7 transient mining pressure p in the reservoir to the wellbore at p = 10 kOe. In this case, in order to ensure stability in the control loop, the controller tuning parameters were taken equal to k P = 0.005, and k И = 0.09, k D = 2.2. Thus, to maintain the quality of regulation, you need to change the overall gain in the regulator.
Из графиков фиг. 3-7 можно сделать два вывода:From the graphs of FIG. 3-7, two conclusions can be made:
1) введение квантования по времени практически не ухудшило качественных показателей работы рассмотренной системы управления в сравнении с качественными показателями работы обычного ПИД-регулятора с высокой частотой изменения сигнала управления;1) the introduction of time quantization did not practically worsen the quality indicators of the considered control system in comparison with the quality indicators of the operation of a conventional PID controller with a high frequency of control signal change;
2) при уменьшении давления газа в коллекторе существенным образом меняются параметры технологического объекта управления, которые при постоянстве настроек регулятора приводят к потере устойчивости системы управления.2) when the gas pressure in the collector decreases, the parameters of the technological control object change significantly, which, with constant adjustments of the regulator, lead to a loss of stability of the control system.
Из первого вывода следует целесообразность введения в состав системы управления временного квантователя, наличие которого из-за существенного уменьшения числа включений исполнительного механизма, позволит многократно увеличить его ресурс. Из второго вывода следует необходимость использования в контуре управления адаптивного регулятора, который мог бы в процессе эксплуатации технологического процесса оценивать изменяющиеся параметры и по результатам оценок оптимальным образом корректировать настройки регулятора с тем, чтобы во всех возможных режимах работы скважины гарантированно обеспечить устойчивое и качественное регулирование.From the first conclusion it follows the expediency of introducing into the composition of the control system a temporary quantizer, the presence of which, due to a significant decrease in the number of actuators, will significantly increase its resource. The second conclusion implies the need to use an adaptive regulator in the control loop, which could evaluate the changing parameters during the process operation and, based on the results of the evaluations, optimally adjust the regulator settings so that it is guaranteed to ensure stable and high-quality regulation in all possible well operation modes.
Адаптивное управление осуществлялось на основе модели фиг. 8, в которой обычный ПИД-регулятор заменен адаптивным регулятором с законом регулированияAdaptive control was based on the model of FIG. 8, in which the conventional PID controller is replaced by an adaptive controller with a control law
общий коэффициент передачи kП(t), в котором изменяется в соответствии с уравнениями:the total transfer coefficient k P (t), which varies in accordance with the equations:
Tay′(t)+y(t)=uПИДа,кв(t),T a y ′ (t) + y (t) = u PID , sq (t),
где Та>50 условных единиц,where T a > 50 conventional units,
где kн>0 и γ>0 - настраиваемые параметры адаптивного регулятора, a y(t) - оценка положения исполнительного механизма.where k n > 0 and γ> 0 are the adjustable parameters of the adaptive controller, ay (t) is the assessment of the position of the actuator.
На фиг. 8 изображена блок-схема адаптивного ПИД-регулятора, который входит в качестве регулятора в блок-схему фиг. 1.In FIG. 8 is a block diagram of an adaptive PID controller, which is included as a controller in the block diagram of FIG. one.
Проверка использования блока адаптации проводилась на основе моделирование его работы при различных значениях технологических параметров.Checking the use of the adaptation unit was carried out on the basis of modeling its operation at various values of the technological parameters.
На фиг. 9 изображен переходной процесс при отработке давления рк в коллекторе скважины от значения рЗПА при uим=0 до заданного значения давления ркз=10. Начальное значение kн=0,0024, конечное значение, найденное в режиме адаптации, kП(t)=kн+γuПИДа(t)=0,005125. На верхнем графике фиг. 9 изображен сигнал управления uим, на среднем - давления рк, на нижнем - изменение в переходном процессе общего коэффициента регулятора kП(t). Из графиков фиг. 9 следует, что процесс, который при настройках, соответствующих фиг. 6, был неустойчив, за счет адаптации стал не только устойчивым, но и достаточно качественным.In FIG. 9 depicts transient at working pressure p in the reservoir to the well by the values of p when u them PAD = 0 to a predetermined pressure value p = 10 kOe. The initial value k n = 0.0024, the final value found in the adaptation mode, k P (t) = k n + γu PID (t) = 0.005125. In the upper graph of FIG. 9 shows the control signal u them , on average - pressure p to , at the bottom - the change in the transition process of the total coefficient of the controller k P (t). From the graphs of FIG. 9 it follows that the process, which at the settings corresponding to FIG. 6, was unstable, due to adaptation it became not only stable, but also quite high quality.
Время переходного процесса фиг. 9 составляет примерно 170 условных единиц, в то время как оптимально настроенный процесс фиг. 7 длился примерно 200 условных единиц.The transient time of FIG. 9 is approximately 170 conventional units, while the optimally tuned process of FIG. 7 lasted approximately 200 conventional units.
На фиг. 10 - переходной процесс при отработке давления рк в коллекторе куста скважин от значения рЗПА при uим=0 до заданного значения давления ркз=20. Начальное значение kн=0,0024, конечное значение, найденное в режиме адаптации, kП(t)=kн+γua(t)=0,01115. На верхнем графике фиг. 10 - сигнал управления uим, на среднем - давление рк, на нижнем - изменение в переходном процессе общего коэффициента регулятора kП(t). Процессы адаптивного управления, имеющиеся на фиг. 10, в этом случае несколько уступают по быстродействию процессам фиг. 4, т.к. в случае фиг. 4 общий коэффициент усиления kП в начальный момент переходного процесса выбирался из расчета высокого быстродействия системы управления и равнялся 0,016, в то время как в случае адаптивного управления начальное значение kП(0)=0,0024, которое затем в процессе работы увеличилось примерно в 5 раз.In FIG. 10 - transition process at working pressure p in the reservoir wells to the bush from the PAD value p when u = 0 to them to a predetermined value of pressure p = 20 kOe. The initial value of k n = 0.0024, the final value found in the adaptation mode, k P (t) = k n + γu a (t) = 0.01115. In the upper graph of FIG. 10 - control signal u him , on average - pressure p to , at the bottom - a change in the transition process of the total coefficient of the controller k P (t). The adaptive control processes of FIG. 10, in this case, are somewhat inferior in speed to the processes of FIG. 4 since in the case of FIG. 4, the total gain k P at the initial moment of the transition process was selected from the calculation of the high-speed control system and amounted to 0.016, while in the case of adaptive control the initial value k P (0) = 0.0024, which then increased during operation by approximately 5 times.
На фиг. 11 - переходной процесс при отработке давления рк в коллекторе куста скважин от значения рЗПА при uим=0 до заданного значения давления ркз=30. Начальное значение kн=0,0024, конечное значение, найденное в режиме адаптации, kП(t)=kн+γua(t)=0,0185. На верхнем графике фиг. 11 - сигнал управления uим, на среднем - давление рк, на нижнем - изменение в переходном процессе общего коэффициента регулятора kП(t). Процессы адаптивного управления, как и в предыдущем случае, по быстродействию несколько уступают аналогичным процессам фиг. 5 по тем же причинам, о которых говорилось для случая фиг. 10.In FIG. 11 is a transient process when working out the pressure p k in the reservoir of the wellbore from the p value of the ZPA at u im = 0 to the preset pressure value p kz = 30. The initial value of k n = 0.0024, the final value found in the adaptation mode, k P (t) = k n + γu a (t) = 0.0185. In the upper graph of FIG. 11 - control signal u him , on average - pressure p to , at the bottom - a change in the transition process of the total coefficient of the controller k P (t). Adaptive control processes, as in the previous case, are somewhat inferior in speed to similar processes of FIG. 5 for the same reasons discussed for the case of FIG. 10.
Таким образом, введение в состав системы управления газодобывающей скважиной адаптивного регулятора позволило обеспечить высокую эффективность работы этой системы на всех режимах стабилизации давления в коллекторе скважины. Имеет место оптимизация адаптивной системы автоматического управления газодобывающей скважины с поддержанием требуемой высокой точности давления выходного газа в условиях изменяющегося расхода газа и изменяющихся параметров самой газодобывающей скважины и обеспечение высокого ресурса технических средств элементов автоматики.Thus, the introduction of an adaptive regulator into the gas well control system made it possible to ensure high efficiency of this system in all pressure stabilization modes in the well reservoir. There is an optimization of the adaptive system for automatic control of a gas well while maintaining the required high accuracy of the pressure of the outlet gas under the conditions of a changing gas flow rate and the changing parameters of the gas well itself and ensuring a high resource of technical means of automation elements.
Claims (1)
где kИ, kД - коэффициенты соответственно интегральной и пропорциональной составляющих ПИД закона регулирования, kП(t) - общий коэффициент передачи, который изменяется в соответствии с уравнениями:
kП(t)=kн+γy(t),
где время фильтрации Та рассчитывается в условных единицах, а kн>0 и γ>0 - настраиваемые параметры адаптивного регулятора. A method for controlling gas well operating modes with restriction of gas extraction from the annulus by throttling while maintaining a constant pressure drop using an automatic control complex in which the received data is analyzed and commands are sent to the automatic gas flow control valve, optimizing the total well flow rate in accordance with a certain dependence, taking into account the filtration resistance of the well, characterized in that the control of gas production The borehole is formed on the basis of an adaptive pulse controller acting on a time quantizer, in which the control signal u ui (t) is fixed for a given period (quantum) of time with subsequent action on the actuator, controlling a control valve that changes the amount of gas entering to the collector, following the quantized signal u kv , while the adaptive controller has a control law
where k AND , k D are the coefficients of the integral and proportional components of the PID regulation law, respectively, k P (t) is the total transmission coefficient, which varies in accordance with the equations:
k P (t) = k n + γy (t),
where the filtering time T a is calculated in arbitrary units, and k n > 0 and γ> 0 are the tunable parameters of the adaptive controller.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015114219/03A RU2591870C1 (en) | 2015-04-17 | 2015-04-17 | Method for adaptive automatic control of gas condensate wells |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015114219/03A RU2591870C1 (en) | 2015-04-17 | 2015-04-17 | Method for adaptive automatic control of gas condensate wells |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2591870C1 true RU2591870C1 (en) | 2016-07-20 |
Family
ID=56412723
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015114219/03A RU2591870C1 (en) | 2015-04-17 | 2015-04-17 | Method for adaptive automatic control of gas condensate wells |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2591870C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113931621A (en) * | 2020-07-14 | 2022-01-14 | 中国石油天然气股份有限公司 | Method and device for determining gas well accumulated liquid information and storage medium |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3993100A (en) * | 1974-04-29 | 1976-11-23 | Stewart & Stevenson Oiltools, Inc. | Hydraulic control system for controlling a plurality of underwater devices |
SU601393A1 (en) * | 1976-02-16 | 1978-04-05 | Специальное проектно-конструкторское бюро "Промавтоматика" | Device for automatic regulation of yield of gas well groups |
SU667667A1 (en) * | 1978-01-11 | 1979-06-15 | Специальное Проектно-Конструкторское Бюро "Промавтоматика" Министерства Приборостроения,Средств Автоматизации И Систем Управления Ссср | Gas well productivity automatic control system |
SU1529004A1 (en) * | 1987-09-01 | 1989-12-15 | Научно-Производственное Объединение "Промавтоматика" | Automatic system for controlling yield of arrays of gas wells |
RU2455469C2 (en) * | 2010-06-07 | 2012-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Method of automatic adjustment of gas well operation mode |
RU2513942C2 (en) * | 2012-07-17 | 2014-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" | Gas well operation method |
-
2015
- 2015-04-17 RU RU2015114219/03A patent/RU2591870C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3993100A (en) * | 1974-04-29 | 1976-11-23 | Stewart & Stevenson Oiltools, Inc. | Hydraulic control system for controlling a plurality of underwater devices |
SU601393A1 (en) * | 1976-02-16 | 1978-04-05 | Специальное проектно-конструкторское бюро "Промавтоматика" | Device for automatic regulation of yield of gas well groups |
SU667667A1 (en) * | 1978-01-11 | 1979-06-15 | Специальное Проектно-Конструкторское Бюро "Промавтоматика" Министерства Приборостроения,Средств Автоматизации И Систем Управления Ссср | Gas well productivity automatic control system |
SU1529004A1 (en) * | 1987-09-01 | 1989-12-15 | Научно-Производственное Объединение "Промавтоматика" | Automatic system for controlling yield of arrays of gas wells |
RU2455469C2 (en) * | 2010-06-07 | 2012-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Method of automatic adjustment of gas well operation mode |
RU2513942C2 (en) * | 2012-07-17 | 2014-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" | Gas well operation method |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113931621A (en) * | 2020-07-14 | 2022-01-14 | 中国石油天然气股份有限公司 | Method and device for determining gas well accumulated liquid information and storage medium |
CN113931621B (en) * | 2020-07-14 | 2023-08-22 | 中国石油天然气股份有限公司 | Method, device and storage medium for determining gas well hydrops information |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2768684B1 (en) | Compressor circuit for a pneumatic control device of a motor vehicle | |
DE102012001480A1 (en) | Position control device | |
CN103174471A (en) | Parameter-varying load optimization control method of thermal power generating unit | |
EP2975486B2 (en) | Method for filling a container with a fill product by means of a proportional valve | |
CN107577147A (en) | A kind of bilateral PID control method of remote operating based on self-adapting Smith predictor | |
CN108828934A (en) | A kind of fuzzy PID control method and device based on Model Distinguish | |
DE102016113660A1 (en) | Method and device for optimizing mixing by means of a vapor collector and charging by gas turbine in combined cycle power plants | |
RU2591870C1 (en) | Method for adaptive automatic control of gas condensate wells | |
CN103202526A (en) | Water adding and dispersing regulating method for smoked sheet damping machine of high-inertia system | |
CN103415818B (en) | Control device for the method and apparatus of signal filtering and for process | |
EP3642856A1 (en) | Method and device for controlling a part movable by means of a coil, and solenoid valve | |
CN109507870A (en) | The fractional order proportional integration or proportional plus derivative controller design method of structure adaptive | |
RU2643884C1 (en) | Method of automatic control of technological processes of gas and gas condensate wells | |
CN103207562A (en) | Improved proportional integral derivative (PID) algorithm for glass heating under vacuum | |
RU2013115761A (en) | COMPRESSOR CONTROL METHOD | |
JP6268012B2 (en) | Control method of proportional solenoid valve | |
CN105242539B (en) | The predictive compensation method of actuator sluggishness in control loop | |
CN101943888B (en) | Method for controlling output of belt weigher system | |
US10379529B2 (en) | Data processing device and data processing method | |
CN109237111A (en) | A kind of pressure-regulating hydraulic system and its control method of self-balancing pressure regulator valve | |
CN108980438B (en) | Bivalve Staged cotrol method and control device | |
CN103418156A (en) | Automatic control system and method for controlling reflux of light component removal rectifying tower | |
US10719055B2 (en) | Control device with adjustable control behavior | |
DE602006000731T2 (en) | Auto-adaptive adjustment device for position control of actuators in a drive system by means of sliding mode method and corresponding operating method | |
CN104317322A (en) | Automatic pressure regulating type high-pressure helium control system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200418 |