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1、10申请公布号CN102996105A43申请公布日20130327CN102996105ACN102996105A21申请号201210339348422申请日2012091411181610420110916EPE21B43/1220060171申请人韦特柯格雷控制系统有限公司地址英国布里斯托尔72发明人JM温加特74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人肖日松谭祐祥54发明名称设定井的操作参数的值57摘要设定井的操作参数的值的方法包括提供与参数的实际值有关的量度；设定用于所述量度的最大极限；设定用于所述量度的最小极限；设定用于所述参数的要求值CPD；和如果要求值使得它将导致。
2、所述量度超过所述最大极限或低于所述最小极限，则自动地忽略要求值以产生用于所述参数的实际值9，其导致所述量度不超过所述最大极限并且不低于所述最小极限。30优先权数据51INTCL权利要求书2页说明书4页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书4页附图2页1/2页21一种设定井的操作参数的值的方法，所述方法包括提供与所述参数的实际值有关的量度；设定用于所述量度的最大极限；设定用于所述量度的最小极限；设定用于所述参数的要求值；和如果所述要求值使得它将导致所述量度超过所述最大极限或低于所述最小极限，则自动地忽略所述要求值以产生用于所述参数的实际值，其导致所述量度不超。
3、过所述最大极限并且不低于所述最小极限。2根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述忽略包括比较所述量度和所述最大极限，并且由所述量度和所述最大极限之间的最大极限误差产生用于所述参数的第一值，所述方法使得所述第一值随着所述要求值增大而增大，以便如果所述要求值将导致所述量度位于所述最大极限处，则所述第一值将导致所述量度位于所述最大极限处；选定所述要求值和所述第一值中的较低者；比较所述量度和所述最小极限，并且由所述量度和所述最小极限之间的最小极限误差产生用于所述参数的第二值，所述方法使得所述第二值随着所述要求值减小而减小，以便如果所述要求值将导致所述量度位于所述最小极限处，则所述第二值将导致所述量度。
4、位于所述最小极限处；和将所述参数的实际值设定为所述第一值和所述第二值中的较高者。3根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述第一值通过将所述最大极限误差乘以恒定因数以导致添加于动态滞后形式的实际要求值的比例最大极限误差而产生；和所述第二值通过将所述最小极限误差乘以恒定因数以导致添加于动态滞后形式的实际要求值的比例最小极限误差而产生。4根据任何前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述操作参数为可促动部件的参数。5根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述部件包括节流阀。6根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，与所述参数的实际值有关的所述量度为所述部件处的流体压力，所述参数为所述部件的位置。7根。
5、据任何前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述井为烃生产或注入井。8一种计算机程序，其适合于执行根据任何前述权利要求所述的方法。9一种井的控制系统，用于设定所述井的操作参数的值，所述系统包括用于提供与所述参数的实际值有关的量度的装置；用于设定用于所述量度的最大极限的装置；用于设定用于所述量度的最小极限的装置；用于设定用于所述参数的要求值的装置；和装置，如果所述要求值使得它将导致所述量度超过所述最大极限或低于所述最小极限，则所述装置自动地忽略所述要求值以产生用于所述参数的实际值，其导致所述量度不超过所述最大极限并且不低于所述最小极限。权利要求书CN102996105A2/2页310根据权利要求9。
6、所述的系统，其特征在于，所述忽略装置包括装置，其用于比较所述量度和所述最大极限，并且由所述量度和所述最大极限之间的最大极限误差产生用于所述参数的第一值，所述比较装置使得所述第一值随着所述要求值增大而增大，以便如果所述要求值将导致所述量度位于所述最大极限处，则所述第一值将导致所述量度位于所述最大极限处；用于选定所述要求值和所述第一值中的较低者的装置；装置，其用于比较所述量度和所述最小极限，并且由所述量度和所述最小极限之间的最小极限误差产生用于所述参数的第二值，所述比较装置使得所述第二值随着所述要求值减小而减小，以便如果所述要求值将导致所述量度位于所述最小极限处，则所述第二值将导致所述量度位于所述。
7、最小极限处；和用于将所述参数的实际值设定为所述第一值和所述第二值中的较高者的装置。11根据权利要求10所述的系统，其特征在于所述比较装置适合于通过将所述最大极限误差乘以恒定因数以导致添加于动态滞后形式的实际要求值的比例最大极限误差而产生所述第一值；和所述比较装置适合于通过将所述最小极限误差乘以恒定因数以导致添加于动态滞后形式的实际要求值的比例最小极限误差而产生所述第二值。12根据权利要求9至11中的任一项所述的系统，其特征在于，所述操作参数为可促动部件的参数。13根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述部件包括节流阀。14根据权利要求12或13所述的系统，其特征在于，与所述参数的实际值有关。
8、的所述量度为所述部件处的流体压力，所述参数为所述部件的位置。15根据权利要求9至14中的任一项所述的系统，其特征在于，所述井为烃生产或注入井。权利要求书CN102996105A1/4页4设定井的操作参数的值技术领域0001本发明涉及设定诸如烃生产或注入井的井的操作参数的值。背景技术0002离岸油井或气井的安全且有效的操作依靠储蓄器RESERVOIR特性的知识和控制来自井的流体流的能力。来自储蓄器的流体流借助于定位在井内通常位于各个储蓄器区域的深度处的液压操作阀或节流阀CHOKE控制，以便流体可根据需要从每个区域抽吸到主井钻孔中。井头处的节流阀控制来自井本身的流体流。来自井的流体流的速率取决于各。
9、种参数，诸如上游及下游的井流体压力和操作条件。当在任何一个时侯确定最佳流动要求时，必须考虑这些参数，并且还必须确保不超过海底控制系统和整个系统的设计参数。出于这些原因，显著的操作者时间量被花费，从而将节流阀人工地定位成优化生产，同时不超过流体流过其中的系统的设计极限和操作极限。0003控制和确定节流阀位置的本方法使用复杂优化算法来为操作者设定节流阀或推荐节流阀位置。最大和最小极限添加为对优化解决方案的约束。这些算法在数字上是复杂的，难以调节并且对系统操作的改变而言通常是不健壮ROBUST的。发明内容0004根据本发明从一个方面，提供一种设定井的操作参数的值的方法，该方法包括提供与所述参数的实际。
10、值有关的量度MEASURE；设定用于所述量度的最大极限；设定用于所述量度的最小极限；设定用于所述参数的要求值；和如果要求值使得它将导致所述量度超过所述最大极限或低于所述最小极限，则自动地忽略OVERRIDE要求值以产生用于所述参数的实际值，其导致所述量度不超过所述最大极限并且不低于所述最小极限。0005所述忽略可包括比较所述量度和所述最大极限，并且由所述量度和所述最大极限之间的最大极限误差产生用于所述参数的第一值，该方法使得所述第一值随着所述要求值增大而增大，以便如果所述要求值将导致所述量度位于所述最大极限处，则第一值将导致所述量度位于所述最大极限处；选定所述要求值和所述第一值中的较低者；比较。
11、所述量度和所述最小极限，并且由所述量度和所述最小极限之间的最小极限误差产生用于所述参数的第二值，该方法使得所述第二值随着所述要求值减小而减小，以便如果所述要求值将导致所述量度位于所述最小极限处，则第二值将导致所述量度位于所述最小极限处；和将所述参数的实际值设定为所述第一值和所述第二值中的较高者。说明书CN102996105A2/4页50006在以上情况下，优选地所述第一值通过将所述最大极限误差乘以恒定因数以导致添加于动态滞后形式的实际要求值的比例最大极限误差而产生；和所述第二值通过将所述最小极限误差乘以恒定因数以导致添加于动态滞后形式的实际要求值的比例最小极限误差而产生。0007所述操作参数典。
12、型地为例如节流阀的可促动部件的参数。与参数的实际值有关的所述量度可为部件处的流体压力，所述参数为部件的位置。0008典型地，井为烃产生或注入井。0009本发明还包括一种适合于执行根据本发明的方法的计算机程序。0010根据本发明从另一个方面，提供一种井的控制系统，其用于设定井的操作参数的值，该系统包括用于提供与所述参数的实际值有关的量度的装置；用于设定用于所述量度的最大极限的装置；用于设定用于所述量度的最小极限的装置；用于设定用于所述参数的要求值的装置；和装置，如果要求值使得它将导致所述量度超过所述最大极限或低于所述最小极限，则该装置自动地忽略要求值以产生用于所述参数的实际值，其导致所述量度不超。
13、过所述最大极限并且不低于所述最小极限。0011本发明的下列实施例使用算法，其自动地限制海底生产或注入节流阀的人工或自动节流阀要求。极限施加成使得最终节流阀要求不导致分别超过最大井或装备极限或下降成低于最小井或装备极限。0012在实施例中，提供确定节流阀的最佳位置的技术上简单且健壮的方法，以使操作者能够控制来自井的烃流体流并且因此横跨一定范围的流动条件优化生产速率，同时仍确保不超过设计和操作参数。这通过使用闭合环路算法而实现，该闭合环路算法提供面对改变流动条件而保持极限的能力。该算法可由诸如可编程逻辑装置的合适硬件或由在处理器中操作的软件实施。其他极限的实例可利用本发明应用，服从处于适当位置的仪。
14、器，该其他极限的实例为井下降极限；下游装备最大和最小压力极限；和下游装备最大和最小流动速率。附图说明0013图1是示出根据本发明的实施例的控制系统的方块图；和图2示出了图1的方块中的一个的细节。具体实施方式0014在图1中示出本发明的实施例，其包括烃生产或注入井的控制系统，该系统使用算法以自动地限制海底生产或注入节流阀的人工和/或自动节流阀要求，以确保不超过最大流体压力，并且不下降成低于最小流体压力。在实施例中，操作参数是节流阀的位置，并说明书CN102996105A3/4页6且与参数的实际值有关的量度是节流阀流体压力。0015参考图1，节流阀处的实际流体压力的反馈由节流阀流体压力传感器1提供。
15、。该反馈与最大压力极限2和最小压力极限3比较，并且在每种情况下，计算误差压力差，以分别提供最大环路误差4和最小环路误差5。在每种情况下借助于比例加积分PI函数8，这些误差转换成最大环路节流阀位置要求6即，用于节流阀的位置的第一值，其随着节流阀位置要求降低而减小和最小环路节流阀位置要求7即，用于节流阀的位置的第二值，其随着节流阀位置要求提高而增大。每个函数8充当所谓的“抗饱和ANTIWINDUP函数”，函数8考虑实际节流阀位置要求9，以便实现该要求。0016当由传感器1检测的节流阀流体压力等于最大压力极限2时，最大环路误差4为0，并且当由传感器1检测的节流阀流体压力等于最小压力极限3时，最小环路。
16、误差5为0。在每种情况下，要求6或7将等于滞后形式的要求9。0017可自动地设定或由操作者人工地设定的节流阀位置要求CPD10最初与最大环路节流阀要求6比较，并且基于最低赢逻辑11，如果节流阀位置要求CPD10将使节流阀移动到如下位置，即该位置导致由传感器1检测的节流阀流体压力低于最大压力极限2，则它将仅被允许不变地经过。否则，通过最大要求6。0018接着，逻辑11的输出在最高赢逻辑12中与最小节流阀环路要求7比较，并且如果逻辑11的输出使节流阀移动到如下位置，即该位置导致由传感器1检测的节流阀流体压力高于最小压力极限3，则它将被允许经过。否则，通过最小要求7。0019由每个比例加积分抗饱和函。
17、数8施加的传递函数在图2中图解地示出为与最大环路误差4有关，对于最小环路误差5，相似的情况出现，该传递函数将环路误差信号压力转换为节流阀位置要求信号。函数8由比例控制器13加上积分控制器14提供。方块起到传统比例加积分PI控制器的作用，基于压力传感器反馈，确保最大和最小压力极限之间的零稳定状态误差并且提供相位超前PHASEADVANCE。更具体地，环路误差乘以恒定因数K以导致添加于动态滞后形式的实际要求9的比例最大或最小环路误差。如果在每种情况下环路误差4或5是大的，则相应方块8表现为类似于基于K的简单增益GAIN，系统处于“被动”模式中，并且方块8的积分控制器14不起作用。然而，每个方块8的。
18、设计使得如果相应环路误差4或5减小到具体预定水平，则因为检测的压力接近最大或最小极限，所以控制器14变得起作用，系统处于“主动”模式，以防止压力超过最大极限或降低成低于最小极限。0020因此，假如节流阀位置要求导致在最大极限和最小极限内的反馈压力，则系统将允许要求不变地通过。仅在节流阀的位置使得将要超过最大极限或将要低于最小极限时，系统将忽略节流阀要求。极限施加成使得最终节流阀要求不超过井或装备极限。0021下面是可如何使用以上实施例的描述。0022考虑下列情况。管理来自油井的生产的工程师通过人工地设定生产节流阀的位置而控制井的流输出和压力输出。这样做时，他试图确保不超过与井和它的相关装备相关。
19、的各种物理极限。假定例如节流阀下游的压力必须保持低于150巴。在具体生产运行期间，工程师设定导致100巴的下游压力的具体节流阀位置。当生产运行继续时，他可能逐渐地打开增大提升节流阀以导致下游压力超过150巴并且可能损坏下游管道。0023现在考虑以上系统位于适当位置的情况。在该情况下，节流阀的提升通常由生产说明书CN102996105A4/4页7工程师设定。当他逐渐地人工地增大提升时，井的下游压力将增大。当下游压力接近极限150巴时，系统将变得起作用并且忽略工程师的人工节流阀命令。接着，系统算法将推导出节流阀提升以使下游压力保持在150巴处而不管增大提升的人工命令。同样地，系统防止下游压力随着要。
20、求降低而降低成低于最小极限，但是如果必要的话，使其保持处于最小极限处。算法使用积分闭合环路控制以推导出节流阀提升，该节流阀提升对阻止压力超过150巴极限或降低成低于最小极限而言是必要的。该积分闭合环路控制算法以两种模式主动和被动操作。在主动模式下，积分控制器是运转的，并且在被动模式下，工程师人工地设定命令。抗饱和逻辑确保从被动模式到主动模式的过渡是平滑且无扰动的并且在适当时候即，在下游压力达到最大或最小极限之前的预定点处发生。0024使用本发明的优点本发明使技术上简单的实施和调节成为可能，该实施和调节横跨一组流动条件是健壮的；在知道算法将保护以免于节流阀的定位过高/过低的情况下，允许操作者设定节流阀位置；可分离地用作限制器以忽略人工设定点，或者与其他的闭合环路控制算法串联地放置；和可适合于实施一组极限，并且不限制于简单的最大和/或最小极限，而是如果需要，可组合压力极限、流动极限、温度极限。0025在商业上，它为操作者添加重要安全特征和机会以优化生产速率。说明书CN102996105A1/2页8图1说明书附图CN102996105A2/2页9图2说明书附图CN102996105A。