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60000字论文范文基于单片机理论的油田注水测控系统的研究与分析

论文类型:论文范文
论文字数:60000字
论点:注水,油田,油层
论文概述:

在分析了国内外油田注水监控现状的基础上,从我国油田生产的实际出发,设计了一套基于MSP430的油田注水智能监控系统,以超声波流量计作为测量工具,以 MSP430作为控制中心

论文正文:

第1章螺纹理论

1.1研究背景和意义

石油是国民经济发展的命脉,被称为“工业之血”。中国的石油缺口很大,石油产量不足已成为影响中国经济发展的重要因素。随着中国与世界经济的密切联系,中国对外国石油的依赖将会增加。如何最大限度地利用有限的石油资源,实现最大限度的开发尤为重要。为了维持或补充地下储层压力,利用注水井向储层注水的措施称为注水。地下油层的压力与油田开采时间成反比。开采时间越长,压力越小。随着油层压力的不断降低,原油在地下会大量脱气,粘度会增加,这将大大降低油田的原油产量。如果情况严重,甚至会导致注采停产,油层中大量原油无法提取,形成死油。根据水和油不混溶的原理,向生产原油的油田注水以维持或增加储层压力,从而实现油田的高产稳产,大大提高油田的原油采收率。为了保持油田的长开发周期和原油生产的稳定性,在开发油田时基本上采取了保持地层压力的措施。国家目前正在研究如何通过人工手段维持地下油层的压力。保持地下油层的压力,可以向油层注入介质,达到多产油好产油的目的。
目前,相对成熟的注入介质包括注水、注气和注蒸汽。在这些介质中,利用注水来维持地层压力具有无可比拟的优势。一方面,水源比较广泛,容易获得,注水方法简单经济;另一方面,油和水是不混溶的,可以通过注水排出,所以水是理想的介质。目前,中高含水期油田保持高产稳产的重要研究技术是如何通过“控水”达到“稳油”的目标,即通过控制注水和产量来保持油田长期稳产。这需要分层注水。向不同含水量的油层注入不同量的水,以控制油层的含水量,实现油田注水与生产的平衡。
目前,我国油田的主要水源来自地表水,主要来自河水、湖水、水库水等。这些水含泥量大,溶解氧含量高,容易腐蚀注水设备和管道,缩短使用寿命,造成地层堵塞。因此,这种水只能在沉淀、过滤、灭菌和脱氧后使用。在大多数情况下,这些工艺过程在集中式水源站中进行,然后在压力处理后提供给每个注水室。在注水室内,它们通过主注水道被送到每个注水井。
因此,设计了一种智能油田注水流量检测系统,该系统可以实时监测流量、分层压力、分层温度及其指示曲线的绘制,而不影响正常生产。油田注水智能监控系统集数据采集、监控、优化和控制于一体,通过改变实际参数和软件,实现注水系统各参数的采集、分析、调整和模糊自适应PID控制。同时采用GPRS传输,保证注水系统在合理范围内运行,避免人为因素主观造成的能量损失。它能使工程师和技术人员及时了解分层注水情况,采取相应措施限制或提高注水速度,调整分层注水结构,提高注水效率,并对地面工艺设计和工作系统的制定起到指导作用。
1.2油田注水系统国内外研究现状.........12-14
1.2.1外国研究现状……12-13
1.2.2国内研究现状……13-14
1.3本文的主要研究内容是……14-16
第二章油田注水系统的基本工作原理……16-26 [/BR/] 2.1油田注水系统的结构组成及原理……16
2.2油田注水系统注水工艺……16-19 [/BR/] 2.3注水泵站流程……19-20 [/BR/] 2.4注水系统能耗与控制方法节能的比较.........20-21
2.5系统节能措施……21-22
2.6关键参数……22-25
2.7本章概述……25-26
第三章系统总体规划确定及相关技术……26-35
3.1系统设计要求确定以下总体系统计划……26-27
3.2、行政机制的选择……27-28
3.3及相关技术……28-32
3.4测量和控制系统的原理……32-34
3.5本章概述……34-35
第四章基于MSP430的测控系统设计……35-47
4.1 MSP 430单片机的选择及特点……35-36 [/BR/] 4.2测控系统硬件电路设计……36-43 [/BR/] 4.3软件设计……43-46
4.3.1发展环境……43 [/BR/] 4.3.2控制系统工作流分析……43-44 [/BR/] 4.3.3初始化程序模块……44-45
4.3.4 GPRS模块4……5
4.3.5电机控制程序模块……45-46
4.4上位机……46
4.5本章概述……46-47
第五章模糊自适应PID控制及其仿真……47-62
5.1控制理论……47-53
5.1.1传统PID控制……47-48 [/BR/] 5.1.2模糊控制……48-50[/溴/] 5.1.3模糊自整定PID控制和间歇控制....50-53
5.2控制系统仿真研究……53-61 [/BR/] 5.2.1 SIMULINK简介……53-54 [/BR/] 5.2.2模糊逻辑工具箱……54-55
5.2.3系统仿真研究……55-61
5.3本章概述……61-62
结论

本文在分析国内外油田注水监测现状的基础上,从我国油田生产的实际出发。设计了一种基于MSP430的油田注水智能监控系统。超声波流量计作为测量工具,MSP430作为控制中心,DC电机作为执行机构,实现油田注水的智能调节。同时,利用GPRS技术将采集到的数据传输到远程主机进行历史查询和分析。考虑到目前油田注水的能耗,在系统中引入太阳能供电系统可以有效缓解能源供应。
在研究过程中,主要完成了以下工作:
(1)开发了基于MSP430F5438超低功耗单片机的系统硬件平台,设计了控制系统的硬件模块和电路,实现了数据采集、存储、GPRS传输和DC伺服电机控制。
(2)将模糊自适应辨识控制器引入系统。与油田常用的PID控制相比,它具有调节时间短、鲁棒性强的优点。从节能的角度出发,采用模糊自适应PID控制来达到间歇控制的目的,减少执行结构的动作次数。
由于作者水平、研究时间和实验条件的限制,本课题仍然存在一定的不足,需要进行如下进一步的工作:
(1)本课题侧重于下位机,对上位机没有太多的研究。在实际工程中,需要开发上位机软件系统、设计友好的用户界面、构建数据库、建立动画连接等。
(2)在监控注水系统参数的情况下,根据监控数据对系统注水过程进行改进,降低系统用水量。