CN102191931A - 一种油气田作业的数据采集计算系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油气田作业的数据采集计算系统，克服现有的油气田作业中防砂施工及酸化施工各自独立的缺陷。该系统包括：所述采集模块，用于通过变送器采集防砂施工过程中的防砂作业数据以及酸化施工过程中的酸化作业数据；所述计算模块，用于根据所述防砂作业数据进行砂比实时计算，获得砂比计算结果，或者用于根据所述酸化作业数据进行酸化实时计算，获得酸化计算结果；所述存储模块，用于存储所述砂比计算结果和酸化计算结果；所述显示模块，用于显示所述砂比计算结果及酸化计算结果。本发明可应用在完井防砂施工和完井酸化施工作业中。

Description

一种油气田作业的数据采集计算系统

技术领域

本发明涉及油气田作业技术，尤其涉及一种油气田作业的数据采集计算系统。

背景技术

防砂施工是油气田开发等阶段对油气层进行保护以有效阻止地层中砂粒随地层液体进入井筒的完井工艺。早期防砂施工大多采用手工计算方式，不但作业效率低，而且可靠性较差。现有的防砂施工一般采用化学防砂、机械防砂等，这些防砂工艺需要准确采集过程参数，及时协调控制各种动力设备，否则会造成防砂效果差、设备损毁等危险后果。

酸化技术是海上油田增产的重要技术。地层特质不同导致酸化过程及所使用的酸化工艺有很大差异。在酸化处理过程中，酸化处理效果的判断对酸化处理的效率、质量都有着极其重要的影响。由此可见，酸化处理过程中的数据采集及实时运算，对酸化处理的质量也有着重要影响。

目前，公知的防砂数据采集系统和酸化数据采集系统各自独立，系统柔性较差，没有实现相互之间相互通讯的功能，并且设备体积庞大，不适合于移动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是需要提供一种数据采集计算系统，克服现有的油气田作业中防砂施工及酸化施工各自独立的缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种油气田作业的数据采集计算系统，包括采集模块、计算模块、存储模块及显示模块，其中：

所述采集模块，用于通过变送器采集防砂施工过程中的防砂作业数据以及酸化施工过程中的酸化作业数据；

所述计算模块，用于根据所述防砂作业数据进行砂比实时计算，获得砂比计算结果，或者用于根据所述酸化作业数据进行酸化实时计算，获得酸化计算结果；

所述存储模块，用于存储所述砂比计算结果和酸化计算结果；

所述显示模块，用于显示所述砂比计算结果及酸化计算结果。

优选地，所述采集模块包括第一采集箱和第二采集箱，所述第一采集箱和第二采集箱均可用于采集所述防砂作业数据或酸化作业数据；所述第一采集箱与所述第二数据采集箱单独或联合采集所述防砂作业数据或酸化作业数据。

优选地，所述第一采集箱和第二采集箱均包含超声波液位传感子模块，用于利用超声波定位技术采集所述酸化施工过程中酸化罐中液体的液位信号。

优选地，所述采集模块用于采用六芯信号插头连接所述变送器，所述六芯信号分别为供电、模拟信号正、脉冲信号正、信号地、备用针脚以及系统地；

其中所述防砂作业数据和酸化作业数据中的模拟量使用所述六芯信号中的供电、模拟信号正以及信号地，脉冲量使用所述六芯信号中的脉冲信号正以及信号地。

优选地，该系统进一步包括：

分类模块，用于根据所述变送器的参数类型将所述防砂作业数据及所述酸化作业数据进行分类，得到分类结果；

分离模块，用于根据所述分类结果，将所述防砂作业数据中的物理量与对应的物理通道进行分离，将酸化作业数据中的物理量与对应的物理通道进行分离。

优选地，该系统进一步包括：

切换模块，用于根据所述防砂作业数据中的物理量与对应的物理通道之间非确定的对应关系以及所述酸化作业数据中的物理量与对应的物理通道之间非确定的对应关系，生成切换信号；

其中，所述计算模块用于根据所述切换信号，在所述砂比实时计算及所述酸化实时计算之间进行切换。

与使用现有技术相比，不同的作业用户在使用本发明的数据采集技术时，仅需要选择防砂或者酸化施工种类就可以实现不同的作业功能，最大限度地减少防砂及酸化数据采集的区别，达到了防砂、酸化技术人员及设备资源共享，较大程度地提高了设备利用率，可应用在完井防砂施工和完井酸化施工作业中。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一实施例数据采集计算系统的组成示意图；

图2是本发明另一实施例数据采集计算系统的组成示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

首先，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。

实施例一、油气田作业的数据采集计算系统

如图1所示，本实施例主要包括采集模块110、计算模块120、存储模块130及显示模块140，其中：

采集模块110，用于通过变送器采集防砂施工过程中的防砂作业数据和酸化施工过程中的酸化作业数据；

计算模块120，与采集模块110相连，用于根据防砂作业数据进行砂比实时计算，获得砂比计算结果（包括物理量砂比）；或者用于根据酸化作业数据进行酸化实时计算，获得酸化计算结果；并将该砂比计算结果即酸化计算结果发送给存储模块130及显示模块140；

存储模块130，与计算模块120相连，用于存储砂比计算结果和酸化计算结果；

显示模块140，与计算模块120相连，用于显示砂比计算结果及酸化计算结果。

在本发明的实施例中，上述采集模块110可以同时采集防砂或者酸化这两种作业的数据，但是计算模块120在某一时刻，要么进行砂比计算，要么进行酸化计算。

本实施例中，上述采集模块110主要包含两部分，此两部分分别为第一采集箱和第二采集箱，第一采集箱和第二采集箱均可单独用于采集防砂施工过程中的防砂作业数据或者酸化施工过程中的酸化作业数据。第一采集箱具备24路数据采集的能力，第二数据采集箱具备8路数据采集的能力。二者一起工作时，具备32路数据采集能力。依据现场施工规模的大小即接入变送器的多少，来确定具体使用哪个采集箱，或者是否采用二者联合一起工作。由此，本发明的技术方案将防砂作业数据和酸化作业数据的采集进行了融合，为防砂施工和酸化施工的融合奠定了基础。

上述第一采集箱和第二采集箱均可以单独使用，也即本实施例的防砂施工和酸化施工可以独立地进行。在二者一起使用时，可以通过有线或者无线方式实现数据的协同采集。并且，二者进行数据的协同采集时，上位机通过第一采集箱接收第一采集箱和第二采集箱所采集的数据，也即第二采集箱采集的数据先发送到第一采集箱，由第一采集箱进行整合后发送给上位机。

如图2所示，本发明的其他实施例，还可以包含分类模块250及分离模块260，其中：

分类模块250，用于预先根据变送器的参数类型将防砂施工过程中的防砂作业数据和酸化施工过程中的酸化作业数据进行分类，分为模拟量和脉冲量，得到分类结果；

分离模块260，与分类模块250及计算模块120相连，用于根据分类模块250所获得的分类结果，将防砂作业数据的物理量与对应的物理通道进行分离，将酸化作业数据中的物理量与对应的物理通道进行分离，如此使得物理量和物理通道形成非确定的对应关系；计算模块120可以根据分离后的物理量进行前述的砂比实时计算和酸化实时计算。

本发明的其他实施例，还可以进一步包含切换模块270，其与分离模块260及计算模块120相连，用于根据防砂作业数据中的物理量与对应的物理通道之间非确定的对应关系以及酸化作业数据中的物理量与对应的物理通道之间非确定的对应关系，生成切换信号发送给计算模块120；计算模块120用于根据该切换信号在砂比实时计算及酸化实时计算之间进行切换。

这样，计算模块120可以根据物理量与物理通道的非确定的对应关系快速实现防砂施工和酸化施工之间的切换，提升了工作效率。

在防砂施工和酸化施工中，同一物理通道可以采集不同的物理量，不同物理量的名称和其调校值均不相同。在现有的技术方案中，无论是防砂施工，还是酸化施工，数据采集的物理通道和所采集的物理量是固定且一一对应的，无法实现快速切换。

本实施例同时采集防砂数据及酸化数据，在硬件上使用通用六芯快速接头，将模拟量和脉冲量的每一个通道，与物理量分离。使得可直接选择物理量，并根据物理量的参数自动计算每一通道。在实际施工中，系统可根据用户需要，由用户自行预置通道-物理量对应表，来满足两种不同施工的需要。

通过上述物理量和物理通道的分离，通过一个设备即可采集防砂施工的物理量也可采集酸化施工的物理量，达到了用户可以在防砂和酸化施工时随意切换硬件通道并获取所对应的物理量。这样，即使现场在施工作业中，某路硬件通道出现问题，也可在最短时间切换至其他硬件通道，达到了尽量不丢失采集数据且不需停工维护的目的。

在本发明中，整合设计了防砂变送器（如泵压变送器、清水流量变送器、返出流量变送器、泵冲变送器以及密度变送器等等）和酸化变送器（如泵压变送器、清水流量变送器、泵冲变送器以及液位测量变送器等等）的硬件接口定义。在本发明的实施例中，将所有变送器整合归类为六芯信号插头，六芯信号分别为24V供电（A针脚，其他实施例中也可以是其他电压的供电）、模拟信号正（B针脚）、脉冲信号正（C针脚）、信号地（D针脚）、备用针脚（E针脚）以及系统地（F针脚）。

六芯信号插头可同时兼容两线制、三线制变送器，实现了防砂变送器和酸化变送器的快速切换，解决了防砂和酸化两种作业的变送器的切换问题。

本发明实施例通过六芯插头设计，不仅解决了防砂和酸化两种作业的变送器的切换问题，而且还实现了快速切换变送器的目的，节省了接线时间，配合箱体内接线实现了即使模拟变送器和脉冲变送器相互之间插错位置也不会烧毁变送器的技术效果，降低了用户接线出错导致变送器烧毁的问题。

防砂作业数据和酸化作业数据中的模拟量使用六芯信号的24V供电（A）、模拟信号正（B）以及信号地（D）这三个针脚，而防砂作业数据和酸化作业数据中的脉冲量使用脉冲信号正（C）以及信号地（D）这两个针脚，因为模拟量和脉冲量共用信号地（D）针脚，所以即便变送器安装位置有误，也不会对变送器及采集箱产生影响。

防砂施工和酸化施工都含有泵排量、泵压等参数的采集在本发明的实施例中可通过同一种型号的变送器得到，节约了硬件成本，增强了设备的通用性，便于维护。

本实施例中的第二采集箱112包括超声波液位传感子模块，用于利用超声波定位技术采集酸化罐中液体的液位信号；超声波液位传感子模块包括超声波发射子模块和超声波接收子模块，超声波发射子模块和超声波接收子模块均安装在酸化罐容器的顶部，超声波发射子模块所发射的超声波在相界面被发射，由超声波接收子模块接收反射信号，通过计算超声波从发射到接收的时间差，可以获得相应的液位信号。相应地，第一采集箱111中也包含同样作用的超声波液位传感子模块。计算模块120用于根据液位信号计算酸化罐液位。

现在使用的酸化罐形众多，规格型号不统一。在配置酸液和计算的过程中，酸化罐的体积一般是由人眼目测液位，然后依据液位/体积对照表估算出来的。由于酸液有腐蚀性，现有方式对观测人的人身安全造成影响的问题。本发明技术方案采用超声波液位传感子模块来获得酸化罐液位，解决了现场液位观测不便的问题，并提高了准确度。

上述计算模块120根据蛟龙转速、混合液流量以及砂密度等防砂作业数据进行砂比实时计算，获得砂比计算结果。现有技术中的砂比计算，通过用户手工抄写这些作业数据并进行手动计算。本发明砂比计算与现有技术不同的是利用计算设备进行自动计算，实时性好，计算精确度高，并通过显示模块140的实时显示，有利于用户实时对比现砂比和设计砂比的偏差，以随时调整防砂施工，达到有效防止地层出砂等目的。

本发明技术方案区别于以往的数据采集技术，可以同时采集防砂施工和酸化施工的变送器信号。另外，本发明技术方案中的防砂作用和酸化施工也可以单独进行。

本发明的技术方案能实时采集施工现场压力、流量、液位等变送器信号，分别针对模拟信号和脉冲信号进行有效处理，准确反映施工过程中压力、砂比、排量等重要参数的实时数据，可完成报表、曲线和施工报告的打印，并能准确监测到现场的超压故障，从而对作业进行有效的控制。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种油气田作业的数据采集计算系统，其特征在于，包括采集模块、计算模块、存储模块及显示模块，其中：

所述采集模块，用于通过变送器采集防砂施工过程中的防砂作业数据以及酸化施工过程中的酸化作业数据；

所述计算模块，用于根据所述防砂作业数据进行砂比实时计算，获得砂比计算结果，或者用于根据所述酸化作业数据进行酸化实时计算，获得酸化计算结果；

所述存储模块，用于存储所述砂比计算结果和酸化计算结果；

所述显示模块，用于显示所述砂比计算结果及酸化计算结果。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述采集模块包括第一采集箱和第二采集箱，所述第一采集箱和第二采集箱均可用于采集所述防砂作业数据或酸化作业数据；

所述第一采集箱与所述第二数据采集箱单独或联合采集所述防砂作业数据或酸化作业数据。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：

所述第一采集箱和第二采集箱均包含超声波液位传感子模块，用于利用超声波定位技术采集所述酸化施工过程中酸化罐中液体的液位信号。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述采集模块用于采用六芯信号插头连接所述变送器，所述六芯信号分别为供电、模拟信号正、脉冲信号正、信号地、备用针脚以及系统地；

其中所述防砂作业数据和酸化作业数据中的模拟量使用所述六芯信号中的供电、模拟信号正以及信号地，脉冲量使用所述六芯信号中的脉冲信号正以及信号地。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括：

分类模块，用于根据所述变送器的参数类型将所述防砂作业数据及所述酸化作业数据进行分类，得到分类结果；

分离模块，用于根据所述分类结果，将所述防砂作业数据中的物理量与对应的物理通道进行分离，将酸化作业数据中的物理量与对应的物理通道进行分离。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括：

切换模块，用于根据所述防砂作业数据中的物理量与对应的物理通道之间非确定的对应关系以及所述酸化作业数据中的物理量与对应的物理通道之间非确定的对应关系，生成切换信号；

其中，所述计算模块用于根据所述切换信号，在所述砂比实时计算及所述酸化实时计算之间进行切换。

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