一种地面测试流程油咀管汇自动切换的控制方法与流程

本发明涉及一种地面测试流程油咀管汇自动切换的控制方法，属于石油天然气勘探开发领域。

背景技术：

1、地层测试是在钻井工程建立起地层通道之后，通过一定的措施使地层流体流入井筒返出地面，搞清流体性质，通过在地面流程更换油嘴调整工作制度，以取得不同工作制度下的地层产能、温压参数等资料的整个工艺过程。

2、在测试地面流程中主要是通过更换油咀管汇的固定油咀来调整测试工作制度。更换固定油嘴时，需要进行固定油嘴流程和可调油嘴流程之间的切换操作。目前，油咀管汇固定油咀流程和可调油咀流程的倒阀切换依然通过人工操作的方式进行。

3、当油咀流程需要进行更换时，需两人配合对两个油咀侧的阀门进行一开一关的操作协同作业，通过观察油咀上游压力表显示的压力变化，调整两个阀门操作人员的开关速度，以实现油咀压力平稳的效果。

4、由于操作阀门的两人动作不可能实现同步，此种方式很难保证油咀上下游压力的平稳。现发明一种控制双阀门协调动作的控制方法，通过此方法，使流程切换在规定的压力波动范围内实现平稳。

技术实现思路

1、本发明设计开发了一种地面测试流程油咀管汇自动切换的控制方法，在测试流程油咀管汇需要更换油咀时，能够控制双阀门协调动作，使流程切换在规定的压力波动范围内平稳过渡，提高油咀管汇操作安全，减少人员工作量。

2、本发明提供的技术方案为：

3、一种地面测试流程油咀管汇自动切换的控制方法，包括：

4、在当前测试流程处于稳定阶段时，控制单元控制第一阀门和第二阀门的动作信号输出4ma，使其处于停止状态；读取此时阀门的角度信号分别为：第一阀门的开度为20ma，第二阀门的开度为4ma，读取当前压力数据进行缓存，判断当前管道压力值是否超过设定的大小压力界限值；

5、其中，第一阀门位于第一管道上，第二阀门位于第二管道上；设定最大压力界限值为70mpa，最小压力界限值为0；

6、当第一管道切换到第二管道或第二管道切换到第一管道且进行小压力切换时：

7、读取初始压力值pi，计算允许波动的压力最大值pmax和最小值pmin；

8、开始切换，给定第一阀门反转信号进行关闭阀门动作，关闭速度信号设定12ma，给定第二阀门正转信号进行开启阀门动作，速度信号设定12ma；动作过程中，快速采集压力计信号，并实时计算当前压力值p与初始压力值pi的差值δp；

9、当δp＜0时，开始加速关闭第一阀门，保持第二阀门打开速度不变；

10、当δp＞0时，开始减速关闭第一阀门，保持第二阀门打开速度不变；

11、当δp＝0时，保持第一阀门与第二阀门动作速度不变；

12、或

13、当第一管道切换到第二管道或第二管道切换到第一管道且进行大压力切换时：

14、读取当前压力值p，此为保持值；

15、开始切换，给定第一阀门反转信号进行关闭阀门动作，关闭速度信号设定8ma，给定第二阀门正转信号进行开启阀门动作，速度信号设定8ma；

16、读取第一阀门与第二阀门角度电流信号并转换为0-90°的角度值θ1、θ2，初始时，θ1＝90、θ2＝0，

17、动作过程中以100ms采集间隔采集压力计信号，并实时计算当前压力与初始压力差值；

18、当采集到的实时压力与初始压力不相等时，对正在开启的第二阀门进行速度调节，完成切换。

19、优选的是，允许波动的压力最大值pmax和最小值pmin的计算公式分别为：

20、pmax＝p*(1+e/100)；

21、pmin＝p*(1-e/100)；

22、式中，e为允许压力波动的范围。

23、优选的是，当进行小压力切换，当压力值小于初始值时，输出控制打开阀门速度公式为：

24、

25、式中，io为输出控制阀门开启速度的电流输出值，r为综合阻尼系数，vt为空载下最大电流阀门打开的速度。

26、优选的是，当进行小压力切换，当压力值大于初始值时，输出控制打开阀门速度公式为：

27、

28、式中，io为输出控制阀门开启速度的电流输出值，r为综合阻尼系数，vt为空载下最大电流阀门打开的速度。

29、优选的是，当进行大压力切换，当采集到的实时压力与初始压力值不等时，对正在开启的第二阀门开启速度进行调节，调节公式为：

30、

31、式中：io为输出控制阀门开启速度的电流输出值，kp为比例增益，ki为为积分增益，kd为微分增益，e为压力误差值。

32、本发明所述的有益效果：

33、本发明能够提高油咀管汇操作安全，油咀管汇处于地面测试流程的上游，工作压力较高，该方法可以实现远程操作，降低人员操作风险；

34、本发明能够减少人员工作量，油咀管汇处于地面测试流程的上游，工作压力较高，高压阀门带压操作通常需要2-4人进行，该方法可以通过电动执行机构进行，减少操作人员工作量；

35、确保测试数据资料录取准确，人工操作阀门不当通常会造成上下游压力波动较大，造成下游分离器等压力容器设备压力不稳，可能导致地层流体求产不准确，或者地层压差变化较大；该方法通过实时监测上下游压力并反馈电动执行机构，确保上下游压力稳定。

36、本发明提供的地面测试流程油咀管汇自动切换的控制方法，能够提高测试流程切换的效率，避免人工操作压力波动大的情况，减少主管道在流程切换过程中由于下游压力波动产生的瞬时憋压情况，减少人工成本，避免人员操作时下游突然泄压引起的安全事故。

技术特征：

1.一种地面测试流程油咀管汇自动切换的控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的地面测试流程油咀管汇自动切换的控制方法，其特征在于，允许波动的压力最大值pmax和最小值pmin的计算公式分别为：

3.根据权利要求2所述的地面测试流程油咀管汇自动切换的控制方法，其特征在于，当进行小压力切换，当压力值小于初始值时，输出控制打开阀门速度公式为：

4.根据权利要求3所述的地面测试流程油咀管汇自动切换的控制方法，其特征在于，当进行小压力切换，当压力值大于初始值时，输出控制打开阀门速度公式为：

5.根据权利要求1所述的地面测试流程油咀管汇自动切换的控制方法，其特征在于，当进行大压力切换，当采集到的实时压力与初始压力值不等时，对正在开启的第二阀门开启速度进行调节，调节公式为：

技术总结本发明公开了一种地面测试流程油咀管汇自动切换的控制方法，包括：在当前测试流程处于稳定阶段时，控制单元控制第一阀门和第二阀门的动作信号输出4mA，使其处于停止状态；读取此时阀门的角度信号分别为：第一阀门的开度为20mA，第二阀门的开度为4mA，读取当前压力数据进行缓存，判断当前管道压力值是否超过设定的大小压力界限值；当第一管道切换到第二管道或第二管道切换到第一管道时，通过双阀门控制自动进行小压力切换或大压力切换。在测试流程油咀管汇需要更换油咀时，能够控制双阀门协调动作，使流程切换在规定的压力波动范围内平稳过渡，提高油咀管汇操作安全，减少人员工作量。技术研发人员：魏剑飞,谭振兴,何玉发,张烨,程浩,刘志楠,郭兴旺,柳嘉,张传政受保护的技术使用者：中海艾普油气测试（天津）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15