一种兼顾杀菌与缓蚀效果的药剂用量均衡优化方法及系统与流程

本发明涉及石油工程药剂投加控制，尤其涉及到一种兼顾杀菌与缓蚀效果的药剂用量均衡优化方法及系统。

背景技术：

1、在石油工程现场作业过程中，油井酸化解堵、酸洗维护、修井措施和增产改造作业后，通常会产生一定量的酸化返排液。该类酸化返排液在现场具有明显的批段性和时效性，往往需要在较短时间内完成转输、处理或并入油田水处理单元。特别是在边远井区、低产井组、小型站点、临时措施作业区以及移动泵撬作业现场，酸化返排液的独立收集、长期储存和单独处理条件较为有限，现场通常需要将其按照一定比例并入正在运行的油田水处理流程中进行处理。

2、酸化返排液不同于常规油田水体，其通常表现出酸度偏高、铁离子含量偏高、腐蚀产物夹带量较高、作业液残留复杂以及药剂有效成分消耗速度较快等特点。当酸化返排液进入油田水处理单元后，管线、泵体、阀组、缓冲设备、井口部件以及后续水体接触部件均可能在短时间内受到酸性批段的影响。在此过程中，若缓蚀剂未能提前或及时形成基础保护，则酸性批段可能使局部腐蚀速率升高；若杀菌剂仅按照常规固定比例投加，则可能因酸返批段对有效成分的占用而导致实际杀菌作用不足。

3、现有油田水处理过程中的杀菌剂和缓蚀剂投加方式通常包括固定浓度投加、固定比例投加和基于单项指标的经验调节。固定浓度投加方式一般根据处理水量直接计算药剂用量；固定比例投加方式一般根据杀菌剂与缓蚀剂的经验比例进行配置；基于单项指标的经验调节方式一般在菌活性升高时增加杀菌剂，在腐蚀指示升高时增加缓蚀剂。上述方式在水质平稳、处理流量稳定、药剂作用环境变化较小的常规场景下具有一定适用性。

4、然而，在酸化返排液临时并入油田水处理单元的场景中，传统投加方式存在明显不足。其一，酸化返排液的混入比例不同，会导致酸性批段对整体水体的影响程度不同，若仅根据总处理水量投加药剂，无法体现酸返批段占比带来的额外影响。其二，酸度强度不同，会导致药剂有效成分的消耗程度不同，若仅根据菌活性或腐蚀指示单独调整药剂，容易忽略酸返批段对有效用量的占用。其三，缓蚀剂的保护作用不仅取决于总量，还与酸性批段进入时是否具有基础成膜条件有关，若缓蚀剂未获得基础保护用量，则可能在酸返初期产生局部腐蚀风险。其四，边远井区和临时作业现场的药剂储备通常有限，若为了保险而同时提高杀菌剂和缓蚀剂投加量，容易造成药剂浪费，并可能影响后续处理稳定性。

5、因此，在酸化返排液并入油田水处理单元的使用场景下，需要一种能够基于酸化返排液混入比例、酸度强度、菌活性指标、腐蚀指示指标和本周期可用药剂量等关键数据，对杀菌剂和缓蚀剂的用量进行均衡确定的方法。该方法应当能够识别酸返批段对杀菌剂有效用量和缓蚀剂成膜用量的同步影响，并能够输出适合现场执行的药剂投加执行数据，以减少杀菌不足、缓蚀不足和药剂过量使用的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种兼顾杀菌与缓蚀效果的药剂用量均衡优化方法及系统，以至少解决现有固定浓度或固定比例加药方式在酸化返排液并入油田水处理单元时，无法识别酸返批段对杀菌剂有效用量和缓蚀剂成膜用量的同步影响，导致杀菌剂与缓蚀剂用量分配偏离实际需求的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种兼顾杀菌与缓蚀效果的药剂用量均衡优化方法，所述方法包括以下步骤：

3、获取酸化返排液并入油田水处理单元的周期基础数据，并基于所述周期基础数据形成酸返并入周期数据单元；

4、基于所述酸返并入周期数据单元生成酸返占用系数、菌活性处理量和腐蚀处理量，并基于所述酸返占用系数、所述菌活性处理量和所述腐蚀处理量分别生成杀菌需求量和缓蚀需求量；

5、基于本周期可用药剂等效浓度、所述腐蚀处理量和所述酸返占用系数生成缓蚀剂成膜保留量，并生成杀菌剂初步浓度和缓蚀剂初步浓度；

6、基于所述酸返占用系数对所述杀菌剂初步浓度和所述缓蚀剂初步浓度分别进行有效用量折算，并基于有效用量折算结果执行杀菌覆盖与缓蚀覆盖的均衡修正，以获得推荐杀菌剂浓度和推荐缓蚀剂浓度；

7、基于所述推荐杀菌剂浓度、所述推荐缓蚀剂浓度、所述缓蚀剂成膜保留量和本周期总处理水量生成药剂投加执行数据和周期处理记录。

8、可选的，获取酸化返排液并入油田水处理单元的周期基础数据，并基于所述周期基础数据形成酸返并入周期数据单元，具体包括：

9、获取当前酸返并入周期内的酸化返排液体积、总处理水量、混合水样酸度检测值、稳定水样参考酸度、菌活性指标、腐蚀指示指标以及本周期可用药剂总质量；

10、基于所述酸化返排液体积和所述总处理水量生成酸化返排液混入比例；

11、基于所述稳定水样参考酸度和所述混合水样酸度检测值生成酸度强度；

12、基于所述本周期可用药剂总质量和所述总处理水量生成本周期可用药剂等效浓度；

13、将所述酸化返排液混入比例、所述酸度强度、所述菌活性指标、所述腐蚀指示指标、所述本周期可用药剂等效浓度和所述总处理水量组合为酸返并入周期数据单元。

14、可选的，基于所述酸返并入周期数据单元生成酸返占用系数、菌活性处理量和腐蚀处理量，具体包括：

15、从所述酸返并入周期数据单元中提取酸化返排液混入比例和酸度强度；

16、基于预设酸度影响参考值和预设酸返批段影响强度，对酸化返排液进入后的药剂有效性占用程度进行组合计算，以生成酸返占用系数；

17、从所述酸返并入周期数据单元中提取菌活性指标和腐蚀指示指标；

18、基于预设菌活性参考值对所述菌活性指标进行尺度转换，以生成菌活性处理量，基于预设腐蚀指示参考值对所述腐蚀指示指标进行尺度转换，以生成腐蚀处理量。

19、可选的，基于所述酸返占用系数、所述菌活性处理量和所述腐蚀处理量分别生成杀菌需求量和缓蚀需求量，具体包括：

20、基于所述菌活性处理量和所述酸返占用系数，生成酸返修正后的杀菌需求量；

21、基于所述腐蚀处理量、所述酸返占用系数、所述菌活性处理量和所述酸度强度，生成酸返修正后的缓蚀需求量。

22、可选的，基于本周期可用药剂等效浓度、所述腐蚀处理量和所述酸返占用系数生成缓蚀剂成膜保留量，并生成杀菌剂初步浓度和缓蚀剂初步浓度，具体包括：

23、基于本周期可用药剂等效浓度、预设缓蚀剂基础保留比例、所述腐蚀处理量、所述酸返占用系数、腐蚀处理影响强度和酸返占用影响强度，生成缓蚀剂成膜保留量；

24、基于预设保留上限对所述缓蚀剂成膜保留量进行限幅处理，以使所述缓蚀剂成膜保留量不超过所述本周期可用药剂等效浓度的预设比例；

25、基于限幅处理后的缓蚀剂成膜保留量和所述本周期可用药剂等效浓度，生成剩余可分配药剂等效浓度；

26、将所述剩余可分配药剂等效浓度传递至后续药剂初步浓度生成过程。

27、可选的，生成杀菌剂初步浓度和缓蚀剂初步浓度，具体包括：

28、基于所述杀菌需求量和所述缓蚀需求量之间的相对大小，生成杀菌剂分配比例；

29、基于所述剩余可分配药剂等效浓度和所述杀菌剂分配比例，生成杀菌剂初步浓度；

30、基于所述缓蚀剂成膜保留量、所述剩余可分配药剂等效浓度和所述杀菌剂分配比例，生成缓蚀剂初步浓度。

31、可选的，基于所述酸返占用系数对所述杀菌剂初步浓度和所述缓蚀剂初步浓度分别进行有效用量折算，具体包括：

32、基于所述酸返占用系数和杀菌剂有效浓度折减强度，对所述杀菌剂初步浓度进行折算，以生成杀菌剂有效浓度；

33、基于所述酸返占用系数和缓蚀剂有效浓度折减强度，对所述缓蚀剂初步浓度进行折算，以生成缓蚀剂有效浓度；

34、基于所述杀菌剂有效浓度和所述杀菌需求量生成杀菌覆盖值，基于所述缓蚀剂有效浓度和所述缓蚀需求量生成缓蚀覆盖值；

35、基于所述杀菌覆盖值和所述缓蚀覆盖值生成覆盖差值。

36、可选的，基于有效用量折算结果执行杀菌覆盖与缓蚀覆盖的均衡修正，以获得推荐杀菌剂浓度和推荐缓蚀剂浓度，具体包括：

37、在所述杀菌覆盖值低于所述缓蚀覆盖值且所述覆盖差值超过预设差值范围的情况下，从所述缓蚀剂初步浓度中扣除不超过缓蚀剂非成膜部分的预设小剂量浓度，并将扣除的预设小剂量浓度增加至所述杀菌剂初步浓度；

38、在所述缓蚀覆盖值低于所述杀菌覆盖值且所述覆盖差值超过预设差值范围的情况下，从所述杀菌剂初步浓度中扣除预设小剂量浓度，并将扣除的预设小剂量浓度增加至所述缓蚀剂初步浓度；

39、在每次完成预设小剂量浓度调整后，重新生成杀菌剂有效浓度、缓蚀剂有效浓度、杀菌覆盖值、缓蚀覆盖值和覆盖差值；

40、在所述覆盖差值进入所述预设差值范围，或者任一药剂浓度达到对应最低保障浓度的情况下，停止均衡修正；

41、将停止均衡修正时的杀菌剂浓度确定为推荐杀菌剂浓度，并将停止均衡修正时的缓蚀剂浓度确定为推荐缓蚀剂浓度。

42、可选的，基于所述推荐杀菌剂浓度、所述推荐缓蚀剂浓度、所述缓蚀剂成膜保留量和本周期总处理水量生成药剂投加执行数据和周期处理记录，具体包括：

43、基于所述推荐杀菌剂浓度和所述缓蚀剂成膜包流量，依据本周期总处理水量，生成杀菌剂总投加质量和缓蚀剂前置投加质量；

44、基于所述推荐缓蚀剂浓度、所述缓蚀剂成膜保留量和本周期总处理水量，生成缓蚀剂维持投加质量；

45、基于所述杀菌剂总投加质量、所述缓蚀剂前置投加质量和所述缓蚀剂维持投加质量，生成包含投加阶段、投加顺序、投加质量和投加说明的药剂投加执行数据；

46、基于本周期可用药剂总质量对所述药剂投加执行数据进行用量校验；

47、将所述酸返并入周期数据单元、所述酸返占用系数、所述杀菌需求量、所述缓蚀需求量、所述推荐杀菌剂浓度、所述推荐缓蚀剂浓度和所述药剂投加执行数据进行关联存储，以形成周期处理记录。

48、此外，为了实现上述目的，本发明还提供了一种兼顾杀菌与缓蚀效果的药剂用量均衡优化系统，包括：

49、数据获取模块，用于获取酸化返排液并入油田水处理单元的周期基础数据，并基于所述周期基础数据形成酸返并入周期数据单元；

50、第一生成模块，用于基于所述酸返并入周期数据单元生成酸返占用系数、菌活性处理量和腐蚀处理量，并基于所述酸返占用系数、所述菌活性处理量和所述腐蚀处理量分别生成杀菌需求量和缓蚀需求量；

51、第二生成模块，用于基于本周期可用药剂等效浓度、所述腐蚀处理量和所述酸返占用系数生成缓蚀剂成膜保留量，并生成杀菌剂初步浓度和缓蚀剂初步浓度；

52、均衡修正模块，用于基于所述酸返占用系数对所述杀菌剂初步浓度和所述缓蚀剂初步浓度分别进行有效用量折算，并基于有效用量折算结果执行杀菌覆盖与缓蚀覆盖的均衡修正，以获得推荐杀菌剂浓度和推荐缓蚀剂浓度；

53、执行记录模块，用于基于所述推荐杀菌剂浓度、所述推荐缓蚀剂浓度、所述缓蚀剂成膜保留量和本周期总处理水量生成药剂投加执行数据和周期处理记录。

54、本发明的有益效果在于：提出了一种兼顾杀菌与缓蚀效果的药剂用量均衡优化方法及系统，通过将酸化返排液并入油田水处理单元时的酸化返排液混入比例、酸度强度、菌活性指标、腐蚀指示指标和可用药剂量整合到同一数据处理流程中，使杀菌剂与缓蚀剂的用量不再仅依赖固定比例或单项指标。同时，在进行药剂浓度配置之前生成缓蚀剂成膜保留量，使酸性批段进入时缓蚀剂能够获得基础保护配置，再通过有效用量折算和覆盖均衡修正，使最终推荐浓度能够同时反映酸返批段占用、菌活性需求、腐蚀保护需求和药剂总量限制。由此，本发明能够解决现有固定浓度或固定比例加药方式在酸化返排液并入油田水处理单元时，无法识别酸返批段对杀菌剂有效用量和缓蚀剂成膜用量的同步影响，导致杀菌剂与缓蚀剂用量分配偏离实际需求的问题，减少杀菌不足、缓蚀不足以及药剂过量投加的情况。