CN110630236B - 一种基于压裂工艺的压裂泵机组过程控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于压裂工艺的压裂泵机组过程控制方法,将压裂泵机组作业过程划分为多个作业阶段,并对压裂泵机组在每一个作业阶段的作业参数进行设置;压裂泵机组按顺序执行各作业阶段任务,当前作业阶段完成后,自动切换至下一阶段;压裂泵机组执行任务时,根据作业参数变化,执行阶段保持及恢复、阶段跳转或修改作业参数过程。过程控制系统执行前述方法,可以融于压裂泵控制系统之中,提高了压裂作业的可靠性,根据工艺需求自动调整施工作业量,使机组根据施工作业表进行按量顺序施工。大大降低了操作人员工作量,提升施工作业效率,也避免了人工成本及设备成本的额外损耗的问题,大幅度节省了施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及石油勘探压裂作业领域,尤其涉及一种基于压裂工艺的压裂泵机组过程控制方法及系统。
背景技术
页岩气是保留在生油岩层中的天然气,是“非常规天然气”的一种,与“煤层气”、“致密气”同属一类。作为新兴的能源学科的一种,页岩气研究和发展起来并非易事。受勘探开发理论和技术上的瓶颈制约,目前,国际上除了美国对页岩气大量商业化开发利用外,其他国家仍处于研究开发阶段。随着勘探开发技术的发展,非常规天然气将成为未来我国重要的低碳资源。
由于压裂作业的需要,往往使用多台电动压裂泵机组同时进行作业,由于压裂施工过程中具有多种不同工艺需求,不同的施工工艺段需要电动压裂泵机组匹配不同的排量任务,所以电动压裂泵机组排量会随着工艺段产生变化,对施工操作人员要求高,需要非常熟悉施工工况及设备情况,从而不断调整电动压裂泵机组排量。若施工工艺临时修改或者排出压力突升时,会造成操作员工作量增加,或者造成误操作。所以在压裂泵运行过程中,电动压裂泵机组运行时的简易化过程化控制将是一个安全生产的重要问题。
现有的压裂车机组操作基本为单机和泵组集控模式,并没有根据实际工艺过程自动控制设备操作。这种控制模式完全基于指挥操作人员对设备进行实时操作控制,自动化程度低,需从压裂工艺角度出发,并由自动化控制系统方向同时着手,减少操作人员对施工过程的介入,提升设备自动化程度,减少操作人员的工作量。因此研发一种针对压裂工艺生成的机组过程自动控制系统将变得愈加重要和迫切。
发明内容
为了解决上述问题,本发明的一个目的是提出一种基于压裂工艺的压裂泵机组过程控制方法,将压裂泵机组作业过程划分为多个作业阶段,并对压裂泵机组在每一个作业阶段的作业参数进行设置;压裂泵机组按顺序执行各作业阶段任务,当前作业阶段完成后,自动切换至下一阶段;压裂泵机组执行任务时,根据作业参数变化,执行阶段保持及恢复、阶段跳转或修改作业参数过程。
进一步的,所有作业阶段完成后,若未停止作业,则循环执行原作业阶段。
进一步的,所述阶段保持及恢复过程包括保持过程和恢复过程:
所述保持过程:维持当前阶段容积,原作业任务持续退后;
所述恢复过程为:终止当前阶段容积保持过程,执行原作业任务。
进一步的,根据所述保持过程的执行长度对原作业阶段长度进行修改 。
进一步的,所述阶段跳转过程为:当前阶段作业的剩余作业任务作废,将当前阶段长度对应的容积作为当前阶段容积,立即执行下一阶段作业任务。
进一步的,所述修改作业参数过程为:修改阶段长度;重新定义各阶段长度位置对应的控制容积;压裂泵机组执行修改后的作业参数。
进一步的,被修改阶段为当前作业阶段时,当前长度位置对应的容积立即修改,按修改后作业参数执行当前阶段剩余任务。
本发明的另一个目的在于提出一种基于压裂工艺的压裂泵机组过程控制系统,所述系统执行前述所述方法,还包括:
开始作业控制模块,用于启动压裂泵机组作业;
终止作业控制模块,用于终止压裂泵机组作业;
阶段保持及恢复控制模块,用于执行保持过程和恢复过程;
作业阶段控制模块,用于执行阶段跳转过程;
作业参数控制模块,用于执行修改作业参数过程。
本发明的有益效果在于:木发明提出的方法及系统,不但可以融于压裂泵控制系统之中,而且提高了压裂作业的可靠性、快速准确的对施工阶段进行自动切分,并根据工艺需求自动调整施工作业量,使机组根据施工作业表进行按量顺序施工。大大降低了操作人员工作量,提升施工作业效率,也避免了人工成本及设备成本的额外损耗的问题,大幅度节省了施工成本。
附图说明
图1是压裂泵控制系统示意图;
图2是阶段保持及恢复过程示例图;
图3是阶段跳转过程示例图;
图4是修改作业参数过程示例图。
具体实施方式
为使本发明实施例的日的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
一种基于压裂工艺的压裂泵机组过程控制方法,将压裂泵机组作业过程划分为多个作业阶段,并对压裂泵机组在每一个作业阶段的作业参数进行设置;压裂泵机组按顺序执行各作业阶段任务,当前作业阶段完成后,自动切换至下一阶段;压裂泵机组执行任务时,根据作业参数变化,执行阶段保持及恢复、阶段跳转或修改作业参数过程。
在本实施例中,本发明提出了一种基于压裂工艺的压裂泵机组过程控制系统,所述系统执行前述所述方法,还包括:开始作业控制模块,用于启动压裂泵机组作业;终止作业控制模块,用于终止压裂泵机组作业;阶段保持及恢复控制模块,用于执行保持过程和恢复过程;作业阶段控制模块,用于执行阶段跳转过程;作业参数控制模块,用于执行修改作业参数过程。
如图1所示,过程控制系统用于执行前述控制方法,且融合于泵控系统中,与集控系统、单机控制系统组成压裂泵控制系统。
过程自动系统可设置20个作业阶段,预存20组作业参数,作业设置可通过设置的触摸屏上进行输入并显示这些作业参数。自动控制开始前,把每个作业阶段参数值进行配置,一般从阶段1开始按顺序输入,如某阶段没有配置,则程序默认直接跳过该阶段,在配置完成后,将作业阶段设置为阶段自动,则程序将会从第一阶段开始执行。作业过程中,一个阶段作业完成后,作业将会自动进入下一个阶段。在运行到第20个阶段时,系统将会提示操作人员是否从新设置阶段参数。在第20阶段完成后,若操作人员没有停止阶段运行,系统将会默认循环到第一阶段开始执行。
过程自动系统执行所述阶段保持及恢复过程包括保持过程和恢复过程:所述保持过程:维持当前阶段容积,原作业任务持续退后;所述恢复过程为:终止当前阶段容积保持过程,执行原作业任务。
如图2所示,纵坐标是施工排量,横坐标为累积液量,保持和恢复功能对斜坡的影响,虚线为原定曲线,1.2-1.6体积的斜坡为第二阶段作业任务。在控制容积第50个单位处,执行保持过程。阶段保持时,阶段末尾以及作业末尾都会随之持续推后。在第100个单位处,执行恢复过程,作业继续,恢复正常作业。此时,保持过程会修改阶段控制容积长度的实际程序值。
过程自动系统执行所述阶段跳转过程为:当前阶段作业的剩余作业任务作废,将当前阶段长度对应的容积作为当前阶段容积,立即执行下一阶段作业任务。
如图3所示,阶段二最初设计有100个单位。在阶段进行到一半时,执行阶段跳转。阶段二容积变为50单位,并且阶段三立即开始执行。同时,作业终止值也由175单位变为125单位。阶段二最初设计有100个单位;但作业结束时,阶段二实际只有50个单位。
过程自动系统执行所述修改作业参数过程为:修改阶段长度;重新定义各阶段长度位置对应的控制容积;压裂泵机组执行修改后的作业参数。
更改尚未开始运行的作业阶段使其在运行时生效,被修改阶段为当前作业阶段时,当前长度位置对应的容积立即修改,按修改后作业参数执行当前阶段剩余任务。
如果某一斜波阶段在中间被更改,此时斜率被重新计算为从原始起点到新终点的直线。如图4所示,阶段二斜波最初容积为100单位。控制容积长度在75单位处被修改延伸至200单位。目标值立即跳至1.3处,也就是当作业有200单位时应当所处的位置。改变阶段的起点和终点密度也可以达到相似的效果。
需要说明的是,对于前述的各个方法实施例,为了简单描述,故将其都表述为一系列的动作组合,但是本领域技术人员应该知悉,本申请并不受所描述的动作顺序的限制,因为依据本申请,某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次,本领域技术人员也应该知悉,说明书中所描述的实施例均属于优选实施例,所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详细描述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (5)
1.一种基于压裂工艺的压裂泵机组过程控制方法,其特征在于,将压裂泵机组作业过程划分为多个作业阶段,并对压裂泵机组在每一个作业阶段的作业参数进行设置;压裂泵机组按顺序执行各作业阶段任务,当前作业阶段完成后,自动切换至下一阶段;压裂泵机组执行任务时,根据作业参数变化,执行阶段保持及恢复、阶段跳转或修改作业参数过程;
所述阶段保持及恢复过程包括保持过程和恢复过程:
所述保持过程:维持当前阶段容积,原作业任务持续退后;
所述恢复过程为:终止当前阶段容积保持过程,执行原作业任务;
所述阶段跳转过程为:当前阶段作业的剩余作业任务作废,将当前阶段长度对应的容积作为当前阶段容积,立即执行下一阶段作业任务;
所述修改作业参数过程为:修改阶段控制容积长度;重新定义各阶段控制容积长度位置对应的控制容积;压裂泵机组执行修改后的作业参数。
2.根据权利要求1所述的一种基于压裂工艺的压裂泵机组过程控制方法,其特征在于,所有作业阶段完成后,若未停止作业,则循环执行原作业阶段。
3.根据权利要求1所述的一种基于压裂工艺的压裂泵机组过程控制方法,其特征在于,根据所述保持过程的执行长度对原作业阶段长度进行修改。
4.根据权利要求1所述的一种基于压裂工艺的压裂泵机组过程控制方法,其特征在于,被修改阶段为当前作业阶段时,当前控制容积长度位置对应的容积立即修改,按修改后作业参数执行当前阶段剩余任务。
5.一种基于压裂工艺的压裂泵机组过程控制系统,其特征在于,执行权利要求1-4任意一项所述方法,包括:
开始作业控制模块,用于启动压裂泵机组作业;
终止作业控制模块,用于终止压裂泵机组作业;
阶段保持及恢复控制模块,用于执行保持过程和恢复过程;
作业阶段控制模块,用于执行阶段跳转过程;
作业参数控制模块,用于执行修改作业参数过程。
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