CN112901111A - 固井施工实时监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种固井施工实时监测系统,包括防爆采集箱、远程监测端以及采集器。采集器能够采集实时固井施工数据。防爆采集箱包括防爆壳体以及安装在防爆壳体内的主控电路板、数据采集模块、数据传输模块和电源模块。电源模块为防爆采集箱供电,数据采集模块能够获取固井施工数据并传递给主控电路板,主控电路板能够通过数据传输模块将固井施工数据传递给远程监测端。远程监测端能够对固井施工数据进行转换、显示、储存、上传网络等处理。本发明的有益效果可包括:能够实时监测固井施工过程中的固井施工数据;能够对采集的固井施工数据进行转换、显示、储存、上传网络,方便技术人员充分利用实时固井施工数据;能够降低作业人员的工作量。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻探领域,具体来讲,涉及一种固井施工实时监测系统。
背景技术
在石油钻探领域固井施工作业过程中,为了监测施工情况,需要采集固井施工过程中的施工参数。传统的施工参数采集方法为有线数据采集,现场工作人员劳动强度高,数据传输方式和距离较为局限,工作效率较低,实时的固井施工数据得不到充分利用。同时,由于现阶段深井超深井大尺寸套管固井越来越多,双立柱甚至多立柱固井方法应用越来越广,传统的固井施工监测系统无法同时完成支管线流量及总流量监测,在现场操作中易造成替空的施工事故。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如,现场工作人员劳动强度高,数据传输方式和距离较为局限,工作效率较低,实时的固井施工数据得不到充分利用的不足。
为了实现上述目的,本发明的一方面提供了一种固井施工实时监测系统,可包括防爆采集箱、远程监测端以及采集器。采集器可包括压力传感器、流量传感器和密度传感器中的至少一项。压力传感器设置在钻台五通上和/或主管线上,能够采集施工管线内部的压力数据;流量传感器设置在主管线和/或支管线上,能够采集固井施工过程中总的流量数据或支管线的流量数据;密度传感器设置在水泥车上,能够采集固井工作液的密度数据。防爆采集箱可包括防爆壳体以及安装在防爆壳体内的主控电路板、数据采集模块、数据传输模块和电源模块。电源模块能够为主控电路板、数据采集模块和数据传输模块供电;数据采集模块能够与采集器连接并获取由压力数据、流量数据和密度数据中的至少一项组成固井施工数据,数据采集模块能够将固井施工数据传递给主控电路板。主控电路板能够通过数据传输模块将固井施工数据传递给远程监测端。远程监测端能够对固井施工数据进行处理,该处理可包括转换、显示、储存和上传网络中的至少一种。
本发明的另一方面提供了另一种固井施工实时监测系统,可包括第一防爆采集箱、第二防爆采集箱、远程监测端、以及采集器。采集器可包括压力传感器、流量传感器和密度传感器中的至少一项,压力传感器设置在钻台五通上和/或主管线上,能够采集施工管线内部的压力数据;流量传感器设置在主管线和/或支管线上,能够采集固井施工过程中总的流量数据或支管线的流量数据;密度传感器设置在水泥车上,能够采集固井工作液的密度数据。第一防爆采集箱可包括第一防爆壳体以及安装在第一防爆壳体内的第一主控电路板、第一数据采集模块、第一数据传输模块和第一电源模块。第一电源模块能够为第一主控电路板、第一数据采集模块和第一数据传输模块供电;第一数据采集模块能够与压力传感器和流量传感器中的至少一种连接并获取由压力数据和/或流量数据组成第一固井施工数据,第一数据采集模块能够将第一固井施工数据传递给第一主控电路板,第一主控电路板能够通过第一数据传输模块将第一固井施工数据传递给远程监测端。第二防爆采集箱可包括第二防爆壳体以及安装在第二防爆壳体内的第二主控电路板、第二数据采集模块、第二数据传输模块和第二电源模块。第二电源模块能够为第二主控电路板、第二数据采集模块和第二数据传输模块供电;第二数据采集模块能够与压力传感器和流量传感器中的至少一种连接并获取由压力数据和/或流量数据组成第二固井施工数据,第二数据采集模块能够将第二固井施工数据传递给第二主控电路板,第二主控电路板能够通过第二数据传输模块将第二固井施工数据传递给远程监测端。远程监测端能够对第一和第二固井施工数据进行处理,该处理可包括转换、显示、储存和上传网络中的至少一种。
进一步地,第一固井施工数据可包括1~3组压力数据和2~6组流量数据,第二固井施工数据包括1~3组密度数据。例如,第一固井施工数据可包括2组压力数据和4组流量数据,第二固井施工数据包括2组密度数据。
与现有技术相比,本发明的有益效果可包括:能够同时监测4路流量、2路压力以及2路密度数据;能够实时监测固井施工过程中不同支管线的流量和/或总流量、注替浆施工压力以及不同水泥车上的固井工作液密度;能够对采集的固井施工数据进行转换、显示、储存、上传网络,方便在现场的技术人员和远程的技术专家充分利用实时固井施工数据;携带方便,能够降低作业人员的工作量。
附图说明
图1示出了本发明的一个示例性实施例中防爆采集箱的结构示意图;
图2示出了本发明的另一个示例性实施例中固井施工实时监测系统的连接示意图。
主要标记说明:
1-防爆壳体,2-主控电路板,3-数据采集模块,4-电源模块,5-数据传输模块,6-无线传输模块,7-有线传输模块,8-压力传感器,9-流量传感器,10-密度传感器,11-第一防爆采集箱,12-第二防爆采集箱,13-无线接收端,14-工控机,15-固井施工实时监测系统。
具体实施方式
在下文中,将结合示例性实施例来详细说明本发明的固井施工实时监测系统。本文中,“第一”、“第二”等仅仅是为了方便描述和便于区分,而不能理解为指示或暗示相对重要性或具有严格的顺序性。
实施例1
在本示例性实施例中,所述固井施工实时监测系统可包括防爆采集箱、远程监测端以及采集器。
采集器可包括压力传感器、流量传感器和密度传感器中的至少一项。例如,采集器包括2只压力传感器、4只流量传感器、以及2只密度传感器。
压力传感器可以设置在钻台五通上,还可以设置在主管线上,能够采集施工管线内部的压力数据。
流量传感器可以设置在主管线上,还可以设置在支管线上,当流量传感器安装在在主管线上时,测量的为固井施工过程中总的流量数据,当流量传感器安装在在支管线上时,测量的为固井施工过程中某一支管线的流量数据。
密度传感器可以设置在水泥车上,用于采集固井工作液的密度数据,所述固井工作液可以是例如冲洗液、前隔离液、水泥浆或后隔离液等。
防爆采集箱可包括防爆壳体以及安装在防爆壳体内的主控电路板、数据采集模块、数据传输模块和电源模块。数据采集模块、数据传输模块和电源模块均与主控电路板电连接。
在本实施例中,如图1所示,防爆采集箱可包括防爆壳体1以及安装在防爆壳体1内的主控电路板2、数据采集模块3、电源模块4和数据传输模块5。其中,数据采集模块3、电源模块4和数据传输模块5均与主控电路板2电连接。其中,电源模块4能够为主控电路板2、数据采集模块3和数据传输模块5供电。电源模块4可通过与市电连接获取电源。
进一步地,所述固井施工实时监测系统还可包括防爆电池,防爆电池与电源模块连接并能够为电源模块供电,以确保在无法使用市电的情况下所述系统能够工作。
所述防爆电池可以是配至在防爆外壳内的电池组,例如,锂电池组,锂电池组能够通过设置在防爆外壳上的充电接口进行充电,还能够通过设置在防爆外壳上的电源输出接口与防爆采集箱的电源模块连接并为电源模块供电。
在本实施例中,数据采集模块能够与采集器连接并获取由压力数据、流量数据和密度数据中的至少一项组成固井施工数据。数据采集模块还能够将固井施工数据传递给主控电路板。例如,数据采集模块被配置为具有8路输入口的采集模块,相应的,防爆采集箱的壳体上配置有与数据采集模块的8路输入口相连接的8路数据接口。所述数据接口均能够通过专用线缆与采集器电连接。
主控电路板能够通过数据传输模块将固井施工数据传递给远程监测端。进一步地,数据传输模块可包括无线传输模块和/或有线传输模块,例如可包括图1所示的无线传输模块6和有线传输模块7,无线传输模块6和有线传输模块7均能够将固井施工数据传递给远程监测端。
在本实施例中,所述无线传输模块与远程监测端之间可以采用多对一的数传电台传输模式,以提高无线信号的绕障能力、抗干扰能力和传输距离,确保信号稳定,数据丢失率低,确保本发明的现场实用性较强。
在本实施例中,所述无线传输模块可以是无线信号发射模块和天线的组合,能够通过无线信号与远程监测端进行通信。所述有线传输模块能够通过网线与远程监测端进行通信,例如,有线传输模块通过配置RJ45网口连接网线。
在本实施例中,远程监测端能够对固井施工数据进行处理,该处理可包括转换、显示、储存和上传网络中的至少一种。例如,对不同支管线的流量数据进行加减得到主管线的流量数据、在远程监测端上实时显示固井施工数据、将固井施工数据存储、将固井施工数据上传内部网络。进一步地,所述远程监测端包括数据接收终端和工控机,数据接收终端能够接收所述数据传输模块传输的固井施工数据并通过网线与工控机通信,工控机能够对所述固井施工数据进行所述处理。
实施例2
在本示例性实施例中,所述固井施工实时监测系统,可包括第一防爆采集箱、第二防爆采集箱、远程监测端、以及采集器。
采集器可包括压力传感器、流量传感器和密度传感器中的至少一项。例如,采集器包括1~3只压力传感器、2~6只流量传感器、以及1~3只密度传感器。
压力传感器可以设置在钻台五通上,还可以设置在主管线上,能够采集施工管线内部的压力数据。
流量传感器可以设置在主管线上,还可以设置在支管线上,当流量传感器安装在在主管线上时,测量的为固井施工过程中总的流量数据,当流量传感器安装在在支管线上时,测量的为固井施工过程中某一支管线的流量数据。
密度传感器可以设置在水泥车上,用于采集固井工作液的密度数据,所述固井工作液可以是例如冲洗液、前隔离液、水泥浆或后隔离液等。
第一防爆采集箱可包括第一防爆壳体以及安装在第一防爆壳体内的第一主控电路板、第一数据采集模块、第一数据传输模块和第一电源模块。
第一电源模块能够为第一主控电路板、第一数据采集模块和第一数据传输模块供电。
第一数据采集模块能够与压力传感器和流量传感器中的至少一种通过专用连接并获取由压力数据和/或流量数据组成第一固井施工数据。
所述第一固井施工数据可以包括由1~3只压力传感器所采集的1~3组压力数据和由2~6只流量传感器所采集的2~6组流量数据。
第一数据采集模块能够将第一固井施工数据传递给第一主控电路板。第一主控电路板能够通过第一数据传输模块将第一固井施工数据传递给远程监测端。
第一防爆采集箱可以设置在钻台上,还可以设置在靠近压力传感器和/或流量传感器的地方,便于采集压力数据和/或流量数据成第一固井施工数据。
第二防爆采集箱可包括第二防爆壳体以及安装在第二防爆壳体内的第二主控电路板、第二数据采集模块、第二数据传输模块和第二电源模块。
第二电源模块能够为第二主控电路板、第二数据采集模块和第二数据传输模块供电。
第二数据采集模块能够与压力传感器和流量传感器中的至少一种连接并获取由压力数据和/或流量数据组成第二固井施工数据。
所述第二固井施工数据可包括由1~3只密度传感器所采集的1~3组密度数据。
第二数据采集模块能够将第二固井施工数据传递给第二主控电路板,第二主控电路板能够通过第二数据传输模块将第二固井施工数据传递给远程监测端。
第二防爆采集箱可以设置在地面上,还可以设置在靠近密度传感器的地方,便于采集密度数据。
进一步地,所述第一防爆采集箱和第二防爆采集箱还可以被配置为完全一样的功能和结构,也就是说,所述第一防爆采集箱和第二防爆采集箱均能够与压力传感器、流量传感器和密度传感器中的至少一种连接并获取压力数据、流量数据和密度数据组成固井施工数据,用户可以根据需要获取的数据配置防爆采集箱。由于在固井施工作业现场,压力传感器和流量传感器的安装位置一般在作业现场的一端,而密度传感器的安装位置一般在作业现场的另一端,相差90~110米,例如100米。所以获取压力数据和获取流量数据的防爆采集箱可以使用同一个,获取密度数据的防爆采集箱可以单独使用。
远程监测端能够对第一和第二固井施工数据进行处理,该处理包括转换、显示、储存和上传网络中的至少一种。
为了更好的理解本发明的上述实施例,下面结合具体示例对其进行进一步说明。
示例1
在固井施工作业现场,连接好地面施工管线,包括但不限于:注浆管线、立柱、替浆管线、返浆管线、钻台五通、水泥头、水泥车。
如图2所示,在固井施工实时监测系统15中,将压力传感器8安装至钻台五通上和/或主管线上,压力传感器的数量可以为1~3个,例如2个。
将流量传感器9安装至主管线和/或支管线上,流量传感器9的数量可以为2~6个,例如4个。
将第一防爆采集箱11放至钻台等靠近压力传感器8和/或流量传感器9的地方,采用即插电缆连接市电或防爆电池通电。
将密度传感器10安装在水泥车上测量固井工作液的密度,密度传感器10的数量可以为安装在单一水泥车上的1个或安装在不同的2~3个水泥车上的2~3个。
将第二防爆采集箱12放至地面等靠近水泥车或密度传感器10的地方,采用即插电缆连接市电或防爆电池通电。
将压力传感器8和/或流量传感器9通过信号电缆上的快速接头与第一防爆采集箱11连接,将密度传感器10通过信号电缆上的快速接头与第二防爆采集箱12连接。
在图2所示的固井施工实时监测系统15中,第一防爆采集箱11和第二防爆采集箱12与无线接收端13采用多对一的数传电台的方式进行通信。
将无线接收端13与外置天线连接。
将无线接收端13采用USB的方式与工控机14连接。
将第一防爆采集箱11和第二防爆采集箱12上的无线信号发送模块与外置天线连接。
打开工控机14上的固井施工数据无线监测软件,测试信号是否正常。
在工控机14上处理本次固井施工数据,并对本次固井施工进行远程监控。
固井施工实时监测系统15中的所以设备均可以通过市电或防爆电池供电。
综上所述,与现有技术相比,本发明的有益效果可包括:
(1)能够现有固井施工现场有线采集与信息传输方式,可降低现场工作人员劳动强度,降低安全作业风险;
(2)能够实现无线监测,将实时监测数据远程传输,在井场外或办公室即可掌握井场内的施工情况,推动了现场固井施工的信息化发展;
(3)能够有效采集固井施工过程中固井工作液密度、固井施工排量、固井施工压力三个参数数据;
(4)能够采用多对一的数传电台传输模式,绕障能力和抗干扰能力强,传输距离远,信号稳定,数据丢失率低,现场实用性较强。
尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明,但是本领域普通技术人员应该清楚,在不脱离权利要求的精神和范围的情况下,可以对上述实施例进行各种修改。
Claims (10)
1.一种固井施工实时监测系统,其特征在于,包括防爆采集箱、远程监测端以及采集器,其中,
采集器包括压力传感器、流量传感器和密度传感器中的至少一项,压力传感器设置在钻台五通上和/或主管线上,能够采集施工管线内部的压力数据;流量传感器设置在主管线和/或支管线上,能够采集固井施工过程中总的流量数据或支管线的流量数据;密度传感器设置在水泥车上,能够采集固井工作液的密度数据;
防爆采集箱包括防爆壳体以及安装在防爆壳体内的主控电路板、数据采集模块、数据传输模块和电源模块,其中,
电源模块能够为主控电路板、数据采集模块和数据传输模块供电;数据采集模块能够与采集器连接并获取由压力数据、流量数据和密度数据中的至少一项组成固井施工数据,数据采集模块能够将固井施工数据传递给主控电路板,
主控电路板能够通过数据传输模块将固井施工数据传递给远程监测端;
远程监测端能够对固井施工数据进行处理,该处理包括转换、显示、储存和上传网络中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的固井施工实时监测系统,其特征在于,所述数据传输模块包括无线传输模块和/或有线传输模块。
3.根据权利要求2所述的固井施工实时监测系统,其特征在于,所述无线传输模块包括无线传输距离大于500米的防爆数传电台。
4.根据权利要求1所述的固井施工实时监测系统,其特征在于,所述固井施工实时监测系统还包括防爆电池,防爆电池与电源模块连接并能够为电源模块供电。
5.根据权利要求1所述的固井施工实时监测系统,其特征在于,所述固井工作液包括冲洗液、前隔离液、水泥浆以及后隔离液中的至少一项。
6.根据权利要求1所述的固井施工实时监测系统,其特征在于,所述远程监测端包括数据接收终端和工控机,
数据接收终端能够接收所述数据传输模块传输的固井施工数据并通过网线与工控机通信;
工控机能够对所述固井施工数据进行所述处理。
7.一种固井施工实时监测系统,其特征在于,包括第一防爆采集箱、第二防爆采集箱、远程监测端、以及采集器,其中,
采集器包括压力传感器、流量传感器和密度传感器中的至少一项,压力传感器设置在钻台五通上和/或主管线上,能够采集施工管线内部的压力数据;流量传感器设置在主管线和/或支管线上,能够采集固井施工过程中总的流量数据或支管线的流量数据;密度传感器设置在水泥车上,能够采集固井工作液的密度数据;
第一防爆采集箱包括第一防爆壳体以及安装在第一防爆壳体内的第一主控电路板、第一数据采集模块、第一数据传输模块和第一电源模块,其中,第一电源模块能够为第一主控电路板、第一数据采集模块和第一数据传输模块供电;第一数据采集模块能够与压力传感器和流量传感器中的至少一种连接并获取由压力数据和/或流量数据组成第一固井施工数据,第一数据采集模块能够将第一固井施工数据传递给第一主控电路板,第一主控电路板能够通过第一数据传输模块将第一固井施工数据传递给远程监测端;
第二防爆采集箱包括第二防爆壳体以及安装在第二防爆壳体内的第二主控电路板、第二数据采集模块、第二数据传输模块和第二电源模块,其中,第二电源模块能够为第二主控电路板、第二数据采集模块和第二数据传输模块供电;第二数据采集模块能够与压力传感器和流量传感器中的至少一种连接并获取由压力数据和/或流量数据组成第二固井施工数据,第二数据采集模块能够将第二固井施工数据传递给第二主控电路板,第二主控电路板能够通过第二数据传输模块将第二固井施工数据传递给远程监测端;
远程监测端能够对第一和第二固井施工数据进行处理,该处理包括转换、显示、储存和上传网络中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的固井施工实时监测系统,其特征在于,所述第一固井施工数据包括1~3组压力数据和2~6组流量数据,所述第二固井施工数据包括1~3组密度数据。
9.根据权利要求8所述的固井施工实时监测系统,其特征在于,当所述流量数据均为支管线流量时,所述远程监测端能够将各组流量数据进行计算得到主管线总的流量数据。
10.根据权利要求7所述的固井施工实时监测系统,其特征在于,所述第一防爆采集箱与所述第二防爆采集箱的距离为90~110米。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210604 |
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