CN104948173A - 压裂现场数据远程实时监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种压裂现场数据远程实时监测方法及系统，该方法包括：采集步骤，采集压裂现场数据；转换步骤，将压裂现场数据转换成WITSML字符串，WITSML字符串包括排量、砂比、套压、油压、总砂量和总液量中的至少一种元素；发送步骤，发送WITSML字符串；接收步骤，接收WITSML字符串。采用本发明，不仅实现专家的远程指挥，提高压裂施工监测的效果，而且在将压裂现场数据发送给远程终端之前，将压裂现场数据转换成WITSML字符串，提高了压裂现场数据的通用性。

Description

压裂现场数据远程实时监测方法及系统

技术领域

本发明涉及油气井压裂技术领域，具体涉及一种压裂现场数据远程实时监测方法及系统。

背景技术

压裂是指采油或采气过程中，利用水力作用，使油气层形成裂缝的一种方法，又称水力压裂。油气层压裂工艺过程用压裂车，把高压大排量具有一定粘度的液体挤入油层，当把油层压出许多裂缝后，加入支撑剂（如石英砂等）充填进裂缝，提高油气层的渗透能力，以增加注入量或产油量。

随着老油田进入勘探开发后期，产量快速递减，低渗透、非常规油气藏所占比例越来越多，增产改造技术的作用愈加突出，已经成为稳定并提高单井产量的关键技术。面对二十一世纪非常规油气藏的快速发展，储量有效动用及开发的难度不断加大，储层改造技术不断面临新的挑战，需要积极创新理念、加速技术攻关，全力推动油气藏压裂改造技术进步，以满足非常规油气资源勘探开发的需求。

压裂施工过程中，为了保证重点井施工的顺利进行，提高压裂成功性，一般要选派少数技术人员或者专家赶赴现场，利用压裂仪表车上的压裂监测软件进行施工监测和决策指挥，处理压裂过程中可能出现的复杂情况，现场施工水平和处理复杂情况的能力受到现场技术人员经验和能力的制约。

目前，压裂现场数据的监测，通常直接将压裂现场数据上传给远程监测模块，而没有考虑压裂现场数据在上传过程中的通用性、安全性和完整性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种压裂现场数据远程实时监测方法及系统，以解决压裂现场数据在上传过程中的通用性较低的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种压裂现场数据远程实时监测方法，包括：

采集步骤，采集压裂现场数据；

转换步骤，将所述压裂现场数据转换成WITSML字符串，所述WITSML字符串包括排量、砂比、套压、油压、总砂量和总液量中的至少一种元素；

发送步骤，发送所述WITSML字符串；

接收步骤，接收所述WITSML字符串。

在本发明的一个实施例中，在所述转换步骤之后，还包括：

加密步骤，对所述WITSML字符串进行加密。

在本发明的一个实施例中，在所述发送步骤之后，还包括：

判断步骤，判断所述WITSML字符串是否发送成功；

断点续传步骤，在判断所述WITSML字符串未发送成功时，对所述WITSML字符串进行断点续传，直至所述WITSML字符串发送成功。

在本发明的一个实施例中，在所述转换步骤之前，还包括：

格式检验步骤，检验所述压裂现场数据的格式是否正确：如果格式正确，则执行所述转换步骤。

在本发明的一个实施例中，在所述接收步骤之后，还包括：

解密步骤，对所述WITSML字符串进行解密；

第二WITSML字符串转换步骤，将解密后的所述WITSML字符串转换成结构化数据并存储至压裂施工数据库中；

第二数据资源转换步骤，将所述压裂施工数据库中的结构化数据转换成数据资源，所述数据资源为一个元素集合，所述元素集合包括采集时间、排量、砂比、套压、油压、总砂量和总液量中的至少一个元素；

数据资源导入步骤，将所述数据资源导入数据资源池中，所述数据资源池为正在处理的所述数据资源的集合；

数据资源读取步骤，从所述数据资源池中读取所述数据资源。

在本发明的一个实施例中，在所述数据资源读取步骤之后，还包括：

显示步骤，将读取的所述数据资源中的数据显示出来。

在本发明的一个实施例中，在所述显示步骤之后，还包括：

预警步骤，将读取的所述数据资源中的数据与安全阈值进行比较，并在所述数据超过所述安全阈值时，做出预警响应。

在本发明的一个实施例中，所述采集步骤包括：从所述压裂仪表车的串口，实时采集所述压裂现场数据。

在本发明的一个实施例中，所述转换步骤，包括：

第一数据资源转换步骤，将所述压裂现场数据转换成数据资源，所述数据资源为一个元素集合，所述元素集合包括采集时间、排量、砂比、套压、油压、总砂量和总液量中的至少一个元素；

数据资源导入步骤，将所述数据资源导入数据资源池中，所述数据资源池为正在处理的所述数据资源的集合；

数据资源读取步骤，从所述数据资源池中读取所述数据资源；

第一WITSML字符串转换步骤，将读取的所述数据资源转换成WITSML字符串。

在本发明的一个实施例中，所述数据资源读取步骤，包括：

采用多线程技术，从所述数据资源池中读取所述数据资源：

判断当前线程的游标是否指向所述数据资源：

在判断当前线程的游标指向所述数据资源时，表示成功读取所述数据资源；在判断当前线程的游标未指向所述数据资源时，则将所述数据资源的读取操作挂起，并等待至所述数据资源的读取轮询时间到期之后，再利用当前线程从所述数据资源池中读取所述数据资源。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种压裂现场数据远程实时监测系统，其采用上述压裂现场数据远程实时监测方法，对压裂现场数据进行监测。

本发明的有益效果是：

1、本发明将压裂现场数据发送给远程终端，可以实现专家的远程指挥，提高压裂施工监测的效果，并且在将压裂现场数据发送给远程终端之前，将压裂现场数据转换成WITSML字符串，保证了压裂现场数据文本格式的通用性；

2、本发明通过对WITSML字符串进行加密，保证了压裂现场数据的安全性；

3、本发明通过对未发送成功的WITSML字符串进行断点续传，保证了压裂现场数据的完整性；

4、本发明在将压裂现场数据转换成WITSML字符串之前，对压裂现场数据进行格式验证，能够保证压裂现场数据的准确性；

5、本发明在远程终端，对接收到的WITSML字符串进行解密并转换成数据资源，保证了压裂现场数据存储结构的通用性；

6、本发明在远程终端，将数据资源中的现场数据与安全阈值进行比较，实现了压裂现场数据的预警；

7、本发明先从压裂仪表的串口实时采集压裂现场数据，无需利用压裂仪表车车载工控机来上传压裂现场数据，不仅省去了不必要的改造成本，而且保证了压裂仪表车的正常工作；

8、本发明首先将所有的压裂现场数据均转换成数据资源，再将数据资源转换成WITSML字符串，能够方便压裂现场数据的传输和管理，并有效屏蔽底层数据格式的差异，进一步提高了压裂现场数据的通用性；

9、本发明在将数据资源转换成WITSML字符串之前，先将数据资源导入数据资源池中，以适应压裂现场数据采集速度和上传速度不一致的情况，由此，提高了该压裂现场数据监测方法的适用范围；

10、本发明采用多线程技术，从数据资源池中并发读取数据资源，提高了数据的读取速度，从而提高了压裂现场数据转换成WITSML字符串的速度。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

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，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1显示了本发明的实施例1提供的压裂现场数据远程实时监测系统的系统结构图；

图2显示了本发明的实施例2提供的压裂现场数据远程实时监测方法的流程图；

图3显示了WITSML字符串的扩展元素的示意图；

图4显示了数据资源的实现类的表示形式的示意图；

图5显示了数据资源池的实现类的表现形式的示意图；

图6显示了本发明的实施例3提供的压裂现场数据远程实时监测方法的流程图。

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。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

实施例1

图1示出了本发明的实施例1提供的压裂现场数据远程实时监测系统的系统结构图，其包括数据采集模块、数据接收模块和数据监测模块。

该数据采集模块包括数据采集器、格式检验器、第一数据资源转换器、第一多线程读取器、第一WITSML（Wellsite Information Transfer Standard Mark—upLanguage，井场信息传递标准标记语言）格式转换器、数据加密器和数据发送器。

数据采集器，与压裂仪表车的串口通信，用于从该压裂仪表车的串口实时采集压裂现场数据。

格式检验器，与该数据采集器通信，用于检验该压裂现场数据的格式是否正确，并在格式正确时，将该压裂现场数据发送给第一数据资源转换器。

第一数据资源转换器，与该格式检验器通信，用于将该压裂现场数据转换成数据资源，并将该数据资源导入数据资源池中，该数据资源为一个元素集合，该元素集合包括采集时间、排量、砂比、套压、油压、总砂量和总液量中的至少一个元素，该数据资源池为正在处理的所述数据资源的集合。

第一多线程读取器，与该第一数据资源转换器通信，用于采用多线程技术，从数据资源池中读取数据资源。

第一WITSML格式转换器，与该多线程读取器通信，用于将读取的数据资源转换成WITSML字符串，该WITSML字符串包括排量、砂比、套压、油压、总砂量和总液量中的至少一种元素。

数据加密器，与该WITSML格式转换器通信，用于对该WITSML字符串进行加密。

数据发送器，与该数据加密器通信，用于发送加密后的WITSML字符串。

该数据接收模块包括数据接收器、数据解密器和第二WITSML格式转换器。

数据接收器，通过互联网与上述数据发送器通信，用于接收加密后的WITSML字符串。

数据解密器，与该数据接收器通信，用于对WITSML字符串进行解密。

第二WITSML格式转换器，与该数据解密器通信，用于将解密后的WITSML字符串转换成结构化数据并存储至压裂施工数据库中。

该数据监测模块包括第二数据资源转换器、第二多线程读取器、数据显示器和数据预警器。

第二数据资源转换器，通过互联网与该压裂施工数据库通信，用于将压裂施工数据库中的结构化数据转换成数据资源，并将该数据资源导入数据资源池中。

第二多线程读取器，与该第二数据资源转换器通信，用于采用多线程技术，从数据资源池中读取数据资源。

数据显示器，与该第二多线程读取器通信，用于将读取的数据资源中的数据显示出来。

数据预警器，与该第二多线程读取器通信，用于将读取的数据资源中的数据与安全阈值进行比较，并在数据超过所述安全阈值时，做出预警响应。

实施例2

图2示出了本发明的实施例2提供的压裂现场数据远程实时监测方法的流程图，其包括以下步骤。

S100、采集步骤，采集压裂现场数据。

优选地，从压裂仪表车的串口（诸如内壁串口或工控机串口），实时采集该压裂现场数据。

在采集压裂现场数据时，如果直接由压裂仪表车上传压裂现场数据，则需要对压裂仪表车进行改造，诸如增加传输单元等，改造成本较大并且操作繁琐。此外，若直接由压裂仪表车的车载工控机上传压裂现场数据，可能导致工控机出现蓝屏等故障，从而影响正常的压裂施工。

本发明先从压裂仪表车的串口，实时采集压裂现场数据，也就是说，采用其他装置来上传压裂现场数据，而并非采用压裂仪表车来上传压裂现场数据，不仅省去了不必要的改造成本，而且保证了压裂仪表车的正常工作。

S200、转换步骤，将该压裂现场数据转换成WITSML字符串，该WITSML字符串包括排量、砂比、套压、油压、总砂量和总液量中的至少一种元素。

WITSML是为了实现井场服务公司和油公司之间信息的实时无缝连接而提出的一个标准，WlTSML是基于XML的，使用WITSML标准，我们可以使用预先定义的格式表示井场数据，实现数据无缝交换，达到数据共享的目的。WITSML标准的目标是在各种组织（包括油公司、服务公司、钻井承包商、应用程序提供商）之间实现数据流的实时无缝传输。

本发明对WITSML标准进行了扩展，在WITSML标准模式的基础上，扩展了以下至少一种元素：排量、砂比、套压、油压、总砂量和总液量。

WITSML字符串的扩展元素的描述如图3所示，排量的助记符为DISP，字节长度为4，单位为m³/min；砂比的助记符为SANR，字节长度为4，单位为%；套压的助记符为CASP，字节长度为4，单位为MPa；油压的助记符为OILP，字节长度为4，单位为MPa；总砂量的助记符为TSAN，字节长度为4，单位为m³；总液量的助记符为TLIQ，字节长度为4，单位为m³。

本发明通过将压裂现场数据转换成WITSML字符串，提高了压裂现场数据的通用性。

优选地，步骤S200包括：

S210、第一数据资源转换步骤，将压裂现场数据转换成数据资源，该数据资源为一个元素集合，该元素集合包括采集时间、排量、砂比、套压、油压、总砂量和总液量中的至少一种元素，数据资源的实现类的表示形式，如图4所示；

S220、数据资源导入步骤，将该数据资源导入数据资源池中，该数据资源池为正在处理的数据资源的集合，数据资源池的实现类的表示形式，如图5所示；

S230、数据资源读取步骤，从数据资源池中读取数据资源；

S240、第一WITSML字符串转换步骤，将读取的数据资源转换成WITSML字符串。

在压裂施工过程中，由于现场仪器设备的生产厂家和型号不同，压裂现场数据的格式也有所不同。本发明首先将所有的压裂现场数据均转换成数据资源，再将数据资源转换成WITSML字符串，能够方便压裂现场数据的传输和管理，并有效屏蔽底层数据格式的差异，进一步提高了压裂现场数据的通用性。

此外，实际上，压裂现场数据的采集速度和上传速度可能存在不一致的情况，如果将压裂现场数据转换成数据资源之后，直接将数据资源转换成WITSML字符串，则不适用于上述情况。

本发明在将数据资源转换成WITSML字符串之前，先将数据资源导入数据资源池中，以适应压裂现场数据采集速度和上传速度不一致的情况，由此，提高了该压裂现场数据监测方法的适用范围。

优选地，步骤S230，包括：

S231、采用多线程技术，从数据资源池中读取数据资源；

S232、判断当前线程的游标是否指向数据资源；

在判断当前线程的游标指向数据资源时，表示成功读取该数据资源，执行上述第一WITSML字符串转换步骤；

在判断当前线程的游标未指向数据资源时，将该数据资源的读取操作挂起（即数据资源的读取操作进入后台等待操作），并等待至该数据资源的读取轮询时间到期之后，再采用当前线程，从数据资源池中读取资源数据。

本发明采用多线程技术，从数据资源池中并发读取数据资源，提高了数据的读取速度，从而提高了压裂现场数据转换成WITSML字符串的速度。

S300、发送步骤，发送WITSML字符串。

S400、接收步骤，接收WITSML字符串。

目前，在监测压裂现场数据时，通常选派技术人员到施工现场，利用压裂仪表车上的压裂数据监测软件，对压裂施工进行监测。受到选派技术人员的经验和能力的限制，压裂施工监测的效果并不明显，无法实现专家的远程指挥。

综上所述，本发明将压裂现场数据发送给远程终端，可以实现专家的远程指挥，提高压裂施工监测的效果。

实施例3

图6示出了本发明的实施例3提供的压裂现场数据远程实时监测方法。图6中标号与图2中相同的步骤具有相同的功能，为简明起见，省略对这些步骤的详细描述。

如图6所示，图6所示的压裂现场数据远程实时监测方法与图2所示的压裂现场数据远程实时监测方法的主要区别在于，在步骤S200之前，还包括：S500、格式检验步骤，检验压裂现场数据的格式是否正确：如果格式正确，则执行步骤S200，否则结束操作。本发明在将压裂现场数据转换成WITSML字符串之前，对压裂现场数据进行格式验证，能够保证压裂现场数据的准确性。

在本发明的一个实施例中，在步骤S200之后，还包括：S600、加密步骤，对该WITSML字符串进行加密。由此，本发明保证了压裂现场数据传输的安全性。

在本发明的另一实施例中，在步骤S300之后，还包括：

S700、判断步骤，判断WITSML字符串是否发送成功；

S800、断点续传步骤，在判断该WITSML字符串未发送成功时，对该WITSML字符串进行断点续传，直至所述WITSML字符串发送成功。

由此，本发明保证了数据传输的完整性。

在本发明的另一实施例中，在步骤S400之后，还包括：

S900、解密步骤，对WITSML字符串进行解密；

S1000、第二WITSML字符串转换步骤，将解密后的WITSML字符串转换成结构化数据，并存储至压裂施工数据库中，一组结构化数据对应于一条施工记录；

S1100、第二数据资源转换步骤，将该压裂施工数据库中的结构化数据转换成数据资源，该数据资源为一个元素集合，该元素集合包括采集时间、排量、砂比、套压、油压、总砂量和总液量中的至少一个元素；

S1200、数据资源导入步骤，将数据资源导入数据资源池中，该数据资源池为正在处理的数据资源的集合；

S1300、数据资源读取步骤，从数据资源池中读取数据资源。

优选地，上述步骤S1300包括：

S1310、采用多线程技术，从数据资源池中读取数据资源；

S1320、判断当前线程的游标是否指向所述数据资源；

在判断当前线程的游标指向数据资源时，表示成功读取该数据资源；

在判断当前线程的游标未指向数据资源时，暂停该数据资源的读取操作，并等待至该数据资源的读取轮询时间到期之后，再采用该线程，从数据资源池中读取数据资源。

本发明采用多线程技术，从数据资源池中读取数据资源，提高了数据的读取速度，从而提高了专家远程获悉压裂现场数据的速度。

在本发明的另一实施例中，在步骤S1300之后，还包括：S1400、显示步骤，将读取的数据资源中的数据显示出来。诸如，将数据资源中的数据解析成一组坐标点，绘制在实时施工曲线图上。由此，本发明实现了压裂现场数据的显示。

在本发明的另一实施例中，在步骤S1400之后，还包括：S1500、预警步骤，将读取的数据资源中的数据与安全阈值进行比较，并在数据超过安全阈值时，做出预警响应。由此，本发明实现了压裂现场数据的预警。

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 (11)

1.一种压裂现场数据远程实时监测方法，其特征在于，包括：

采集步骤，采集压裂现场数据；

转换步骤，将所述压裂现场数据转换成WITSML字符串，所述WITSML字符串包括排量、砂比、套压、油压、总砂量和总液量中的至少一种元素；

发送步骤，发送所述WITSML字符串；

接收步骤，接收所述WITSML字符串。

2.根据权利要求1所述的压裂现场数据远程实时监测方法，其特征在于，在所述转换步骤之后，还包括：

加密步骤，对所述WITSML字符串进行加密。

3.根据权利要求1或2所述的压裂现场数据远程实时监测方法，其特征在于，在所述发送步骤之后，还包括：

判断步骤，判断所述WITSML字符串是否发送成功；

断点续传步骤，在判断所述WITSML字符串未发送成功时，对所述WITSML字符串进行断点续传，直至所述WITSML字符串发送成功。

4.根据权利要求3所述的压裂现场数据远程实时监测方法，其特征在于，在所述转换步骤之前，还包括：

格式检验步骤，检验所述压裂现场数据的格式是否正确：如果格式正确，则执行所述转换步骤。

5.根据权利要求4所述的压裂现场数据远程实时监测方法，其特征在于，在所述接收步骤之后，还包括：

解密步骤，对所述WITSML字符串进行解密；

第二WITSML字符串转换步骤，将解密后的所述WITSML字符串转换成结构化数据并存储至压裂施工数据库中；

第二数据资源转换步骤，将所述压裂施工数据库中的结构化数据转换成数据资源，所述数据资源为一个元素集合，所述元素集合包括采集时间、排量、砂比、套压、油压、总砂量和总液量中的至少一个元素；

数据资源导入步骤，将所述数据资源导入数据资源池中，所述数据资源池为正在处理的所述数据资源的集合；

数据资源读取步骤，从所述数据资源池中读取所述数据资源。

6.根据权利要求5所述的压裂现场数据远程实时监测方法，其特征在于，在所述数据资源读取步骤之后，还包括：

显示步骤，将读取的所述数据资源中的数据显示出来。

7.根据权利要求6所述的压裂现场数据远程实时监测方法，其特征在于，在所述显示步骤之后，还包括：

预警步骤，将读取的所述数据资源中的数据与安全阈值进行比较，并在所述数据超过所述安全阈值时，做出预警响应。

8.根据权利要求1所述的压裂现场数据远程实时监测方法，其特征在于，所述采集步骤包括：从所述压裂仪表车的串口，实时采集所述压裂现场数据。

9.根据权利要求1所述的压裂现场数据远程实时监测方法，其特征在于，所述转换步骤，包括：

第一数据资源转换步骤，将所述压裂现场数据转换成数据资源，所述数据资源为一个元素集合，所述元素集合包括采集时间、排量、砂比、套压、油压、总砂量和总液量中的至少一个元素；

数据资源导入步骤，将所述数据资源导入数据资源池中，所述数据资源池为正在处理的所述数据资源的集合；

数据资源读取步骤，从所述数据资源池中读取所述数据资源；

第一WITSML字符串转换步骤，将读取的所述数据资源转换成WITSML字符串。

10.根据权利要求4或9所述的压裂现场数据远程实时监测方法，其特征在于，所述数据资源读取步骤，包括：

采用多线程技术，从所述数据资源池中读取所述数据资源：

判断当前线程的游标是否指向所述数据资源：

在判断当前线程的游标指向所述数据资源时，表示成功读取所述数据资源；在判断当前线程的游标未指向所述数据资源时，则将所述数据资源的读取操作挂起，并等待至所述数据资源的读取轮询时间到期之后，再利用当前线程从所述数据资源池中读取所述数据资源。

11.一种压裂现场数据远程实时监测系统，其特征在于，采用权利要求1至10中任一项所述的压裂现场数据远程实时监测方法，对压裂现场数据进行监测。