一种油气田电磁加热的控制方法及装置与流程

本申请涉及油气田电磁加热的控制，尤其涉及一种油气田电磁加热的控制方法及装置。

背景技术：

1、在油气田开发中，井口温度的精确控制对于保证油井的正常运行、提高原油产量和降低能耗具有重要意义。电磁加热作为一种高效的加热方式，在油气田加热系统中得到了广泛应用。

2、目前，油气田电磁加热控制主要采用传统的pid(比例-积分-微分)控制方法。pid控制方法通过调节控制器的比例系数、积分系数和微分系数，实现对加热功率的精确控制。然而，pid控制方法在处理非线性、时变和不确定性的系统时，往往难以达到理想的控制效果。

3、因此，如何实时调整油气田井口温度，使井口温度保持在设定的初始温度附近成为待解决的问题。

技术实现思路

1、在本申请实施例中，通过提供一种油气田电磁加热的控制方法，解决了如何实时调整油气田井口温度，使井口温度保持在设定的初始温度附近的问题。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种油气田电磁加热的控制方法，该方法包括：设定初始设定温度；执行迭代步骤；所述迭代步骤包括：实时采集油田井口的出口温度，计算所设定的初始设定温度与出口温度的温度误差和误差变化率；使用高斯隶属度函数将温度误差和误差变化率的值分别转换为它们在模糊集中的隶属度；其中，模糊集代表误差的模糊程度和误差变化率的模糊程度；定义模糊输入到模糊输出的映射规则，并将映射规则写入预定义的模糊规则表中；其中，模糊输入为温度误差的隶属度和误差变化率的隶属度，模糊输出为加热功率的模糊集；根据当前时刻的温度误差和误差变化率对应的隶属度和模糊规则表，确定模糊输出的模糊集；其中，所述模糊输出的模糊集包括多个可能输出的加热功率和其对应的隶属度；将模糊输出的模糊集转换为精确的控制值；将控制值输出给电磁加热器以使油田井口的出口温度接近所设定的初始温度；迭代执行迭代步骤，确保油田井口的出口温度持续接近并维持在所设定的初始温度附近。

3、在一种可能的实现方式中，所述计算所设定的初始设定温度与出口温度的温度误差和误差变化率，包括：根据公式r＝t0-t计算所设定的初始设定温度与出口温度的温度误差；其中，r为所设定的初始设定温度与出口温度的温度误差，t0为初始设定温度，t为出口温度；根据公式δr＝r2-r1计算所设定的初始设定温度与出口温度的误差变化率；其中，δr为所设定的初始设定温度与出口温度的误差变化率，r2为当前温度误差，r1为前一时刻的温度误差。

4、在一种可能的实现方式中，所述使用高斯隶属度函数将温度误差和误差变化率的值分别转换为它们在模糊集中的隶属度，包括：根据公式将温度误差和误差变化率的具体数值分别转换为它们在模糊集中的隶属度；其中，x为输入值，输入值为x温度误差r或误差变化率δr，μ为高斯隶属度函数的输出值，表示输入值x对于模糊集的隶属度，c为高斯函数的中心，对应模糊集的中心值，σ是高斯函数的标准差，决定模糊集的宽度。

5、在一种可能的实现方式中，所述将模糊输出的模糊集转换为精确的控制值，包括：创建一个列表，所述列表包含所有隶属度非零的加热功率值和对应的隶属度；对所述列表按照隶属度非零的加热功率值进行排序；判断排序后的列表长度是否为奇数；若排序后的列表长度为奇数，选择中间的加热功率值作为精确的控制值；若排序后的列表长度为偶数，选择中间两个加热功率值的平均值作为精确的控制值。

6、在一种可能的实现方式中，所述将控制值输出给电磁加热器以使油田井口的出口温度接近所设定的初始温度之后，还包括：判断实时采集的油田井口的出口温度是否大于安全阈值；若实时采集的油田井口的出口温度大于安全阈值，采取紧急措施；所述紧急措施包括降低加热功率或关闭加热器；若实时采集的油田井口的出口温度小于或等于安全阈值，不进行紧急处理。

7、第二方面，本申请实施例提供了一种油气田电磁加热的控制装置，该装置包括：设定模块，用于设定初始设定温度；执行迭代步骤模块，用于执行迭代步骤；所述迭代步骤包括：实时采集油田井口的出口温度，计算所设定的初始设定温度与出口温度的温度误差和误差变化率；使用高斯隶属度函数将温度误差和误差变化率的值分别转换为它们在模糊集中的隶属度；其中，模糊集代表误差的模糊程度和误差变化率的模糊程度；定义模糊输入到模糊输出的映射规则，并将映射规则写入预定义的模糊规则表中；其中，模糊输入为温度误差的隶属度和误差变化率的隶属度，模糊输出为加热功率的模糊集；根据当前时刻的温度误差和误差变化率对应的隶属度和模糊规则表，确定模糊输出的模糊集；其中，所述模糊输出的模糊集包括多个可能输出的加热功率和其对应的隶属度；将模糊输出的模糊集转换为精确的控制值；将控制值输出给电磁加热器以使油田井口的出口温度接近所设定的初始温度；迭代执行模块，用于迭代执行迭代步骤，确保油田井口的出口温度持续接近并维持在所设定的初始温度附近。

8、第三方面，本申请实施例提供了一种油气田电磁加热的控制服务器，包括存储器和处理器；所述存储器用于存储计算机可执行指令；所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，以实现第一方面或第一方面任一种可能的实现方式所述的方法。

9、第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有可执行指令，计算机执行所述可执行指令时能够实现第一方面或第一方面任一种可能的实现方式所述的方法。

10、本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果：

11、本申请实施例提供了一种油气田电磁加热的控制方法，通过实时采集油田井口出口温度，并与设定的初始温度进行比较，能够实现精确的温度控制。迭代步骤的执行能够根据实时的温度误差和误差变化率动态调整加热功率，并且能够快速响应任何温度偏离，并通过调整加热功率迅速将温度拉回至初始设定温度，提升响应速度。本申请还能够精确控制加热功率，避免了不必要的能源浪费。只有当需要时，才会调整加热功率，从而提高了能源使用效率，降低了运行成本。模糊逻辑的使用能够处理各种不确定性因素，并且能够自适应地调整控制策略。通过当前时刻的温度误差和误差变化率对应的隶属度和模糊规则表，确定模糊输出的模糊集，实现相对简单，且易于维护和调整。解决了如何实时调整油气田井口温度，使井口温度保持在设定的初始温度附近的问题。

技术特征：

1.一种油气田电磁加热的控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的油气田电磁加热的控制方法，其特征在于，所述计算所设定的初始设定温度与出口温度的温度误差和误差变化率，包括：

3.根据权利要求2所述的油气田电磁加热的控制方法，其特征在于，所述使用高斯隶属度函数将温度误差和误差变化率的值分别转换为它们在模糊集中的隶属度，包括：

4.根据权利要求1所述的油气田电磁加热的控制方法，其特征在于，所述将模糊输出的模糊集转换为精确的控制值，包括：

5.根据权利要求1所述的油气田电磁加热的控制方法，其特征在于，所述将控制值输出给电磁加热器以使油田井口的出口温度接近所设定的初始温度之后，还包括：

6.一种油气田电磁加热的控制装置，其特征在于，包括：

7.一种油气田电磁加热的控制服务器，其特征在于，包括存储器和处理器；

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有可执行指令，计算机执行所述可执行指令时能够实现如权利要求1-5任一项所述的方法。

技术总结本申请公开了一种油气田电磁加热的控制方法及装置，包括：设定初始设定温度；执行迭代步骤；迭代步骤包括：实时采集油田井口的出口温度，计算所设定的初始设定温度与出口温度的温度误差和误差变化率；使用高斯隶属度函数将温度误差和误差变化率的值分别转换为它们在模糊集中的隶属度；定义模糊输入到模糊输出的映射规则，并写入预定义的模糊规则表中；确定模糊输出的模糊集；将模糊输出的模糊集转换为精确的控制值；将控制值输出给电磁加热器以使油田井口的出口温度接近所设定的初始温度；迭代执行迭代步骤，确保油田井口的出口温度维持在所设定的初始温度附近，解决了如何实时调整油气田井口温度，使井口温度保持在设定的初始温度附近的问题。技术研发人员：林本常,陈云峰,冯伟军,颜亚萍,林忠灿受保护的技术使用者：陕西航天德林科技集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12