CN114718528A - 一种无碳举升储油智能采油和监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无碳举升储油智能采油和监控系统，涉及油田开采技术领域。该无碳举升储油智能采油和监控系统，包括抽油机油井模块、风光气智能互补发电和储能模块、网络智能AI智能控制和监控模块、储油罐互补余热利用模块与实时远程监测模块。通过包括启停控制单元的设备启停控制、变频控制单元的设备变频控制以及变频控制单元的故障报警及时获取，通过有线和无线网络传输控制，实现边远采油区视频防盗，单井计量，智能调参，生产管理目的，使包裹式加热器组件包裹加热对应的储油罐组件，通过对风、光、气互补发电系统产生余热通过导热管进行输送或通过给储油罐加热管智能控制加热，保证多个储油罐集群实现合理原油温度。
Description
技术领域
本发明涉及油田开采技术领域，具体为一种无碳举升储油智能采油和监控系统。
背景技术
石油是深埋在地下的流体矿物。最初人们把自然界产生的油状液体矿物称石油，把可燃气体称天然气，把固态可燃油质矿物称沥青。随着对这些矿物研究的深入，认识到它们在组成上均属烃类化合物，在成因上互有联系，因此把它们统称为石油。
油田在进行开采时，由于剩余油区域为无电区域，为此进行开发举升采油，必须首先解决区域电源问题，由于剩余油项目开发区块大部分分布在无电网区域，对于电网建设存在诸多问题，如土地征用，项目建设审批，建设电网投资，电网增容等问题，审批流程时间较长，很难在短期内与项目部进行剩余油区块开发同步推进，并且由于区域偏远问题，也会增加管理以及设备了解情况的难度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种无碳举升储油智能采油和监控系统，解决了现有油田开采因为地区偏远造成电源使用困难以及管理和运行情况了解困难的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种无碳举升储油智能采油和监控系统，包括抽油机油井模块、风光气智能互补发电和储能模块、网络智能AI智能控制和监控模块、储油罐互补余热利用模块与实时远程监测模块，所述抽油机油井模块分别连接风光气智能互补发电和储能模块、网络智能AI智能控制和监控模块与储油罐互补余热利用模块，所述网络智能AI智能控制和监控模块包括实时远程监测模块，所述风光气智能互补发电和储能模块电性连接网络智能AI智能控制和监控模块，所述风光气智能互补发电和储能模块电性连接储油罐互补余热利用模块，所述储油罐互补余热利用模块通过无线信号连接网络智能AI智能控制和监控模块；
所述网络智能AI智能控制和监控模块包括手机移动端、中心软件平台、RTU控制单元、今决策处理单元、优化控制单元、启停控制单元、变频控制单元与故障报警单元，所述手机移动端通过网络信号连接中心软件平台，所述中心软件平台通过无线网络信号连接RTU控制单元，所述RTU控制单元分别连接今决策处理单元与实时远程监测模块，所述今决策处理单元连接优化控制单元，所述优化控制单元分别连接启停控制单元、变频控制单元与故障报警单元。
优选的，所述抽油机油井模块包括输出油井单元、抽油机组件、油气分离单元、储油罐组件与储气罐组件，所述输出油井单元的输出端连接抽油机组件的输入端，所述抽油机组件的输出端连接油气分离单元，所述油气分离单元的输出端分别连接储油罐组件与储气罐组件。
优选的，所述风光气智能互补发电和储能模块包括微风发电机组件、光伏发电机组件、燃气发电机组件、输电元件单元、储电组件与电力分配单元，所述微风发电机组件、光伏发电机组件与燃气发电机组件输出端分别连接输电元件单元，所述输电元件单元的输出端连接储电组件，所述储电组件电性连接电力分配单元，所述燃气发电机组件的输入端连接储气罐组件的输出端。
优选的，所述启停控制单元、变频控制单元与故障报警单元分别通过网络信号连接中心软件平台。
优选的，所述储油罐互补余热利用模块包括电力输入控制单元、热传导管组件与包裹式加热器组件，所述电力输入控制单元电性连接电力分配单元，所述电力输入控制单元的输出端连接热传导管组件，所述热传导管组件的输出端连接包裹式加热器组件。
优选的，所述实时远程监测模块包括变频器组件、液位传感器组件、温度传感器组件、压力传感器组件、载荷传感器组件、综合电参设备、视频监控设备、加热控制设备与实时监测单元，所述变频器组件、液位传感器组件、温度传感器组件、压力传感器组件、载荷传感器组件、综合电参设备、视频监控设备与加热控制设备分别连接实时监测单元，所述变频器组件、液位传感器组件、温度传感器组件、压力传感器组件、载荷传感器组件、综合电参设备、视频监控设备与加热控制设备分别电性连接RTU控制单元。
优选的，所述变频器组件的输出端连接电力分配单元，所述液位传感器组件的输出端连接储油罐组件，所述温度传感器组件的输出端连接储油罐组件，所述压力传感器组件的输出端连接储油罐组件与储气罐组件。
优选的，所述载荷传感器组件的输出端连接输出油井单元，所述综合电参设备的输出端连接微风发电机组件、光伏发电机组件、燃气发电机组件与储电组件，所述加热控制设备的输出端连接包裹式加热器组件。
工作原理：油田中的抽油机组件针对对应的输出油井单元进行抽油采油，油气分离单元对抽油机组件开采的产物进行油气分离，使油料进入储油罐组件内储存，而分离出的天燃气通过储气罐组件储存，开采的同时启用风光气智能互补发电和储能模块，安设在对应输出油井单元周围的微风发电机组件通过户外环境风带动发电，而安装的光伏发电机组件通过户外光进行发热，燃气发电机组件则根据油气分离单元分离且储存在储气罐组件内部天燃气为燃料源进行发电，微风发电机组件、光伏发电机组件与燃气发电机组件的发电通过输电元件单元输送至储电组件内部储存，并由电力分配单元对电力进行分配输送，通过风、光、气三项发电及储能的智能互补供电，可以实现24小时不间断供电，保证采油和储集系统供电稳定性，油田设备在安装的同时对应安装实时远程监测模块，变频器组件、液位传感器组件、温度传感器组件、压力传感器组件、载荷传感器组件、综合电参设备、视频监控设备与视频监控设备，利用实时监测单元对整体系统设备进行监测，从而实现油井三相综合电参数监测、油井运行状态监测、无线仪表及有线仪表的数据接收、油井启停调度计设定等功能、油井运行周期电流、油井运行周期有功功率、油井启动电流图、油井平衡度计算、产液量计算、井场视频采集、储油罐液位数据采集与储油罐自动加热控制，监测通过网络智能AI智能控制和监控模块进行控制和观察，RTU控制单元针对监测数据进行统计处理，并通过有线网络上传至中心软件平台，中心软件平台再通过无线网络传输至各个手机移动端，人员可通过手机移动端进行今决策处理单元的控制，再利用优化控制单元优化控制，包括启停控制单元的设备启停控制、变频控制单元的设备变频控制以及变频控制单元的故障报警及时获取，通过有线和无线网络传输控制，实现边远采油区视频防盗，单井计量，智能调参，生产管理目的，还可通过储油罐互补余热利用模块进行智能加热控制，电力输入控制单元接收电力分配单元分配的电力并输送给热传导管组件，热传导管组件将产生的热量传导至包裹式加热器组件，使包裹式加热器组件包裹加热对应的储油罐组件，通过对风、光、气互补发电系统产生余热通过导热管进行输送或通过给储油罐加热管智能控制加热，保证多个储油罐集群实现合理原油温度。
本发明提供了一种无碳举升储油智能采油和监控系统,具备以下有益效果：
1、本发明通过启用风光气智能互补发电和储能模块，安设在对应输出油井单元周围的微风发电机组件通过户外环境风带动发电，而安装的光伏发电机组件通过户外光进行发热，燃气发电机组件则根据油气分离单元分离且储存在储气罐组件内部天燃气为燃料源进行发电，微风发电机组件、光伏发电机组件与燃气发电机组件的发电通过输电元件单元输送至储电组件内部储存，并由电力分配单元对电力进行分配输送，通过风、光、气三项发电及储能的智能互补供电，可以实现24小时不间断供电，保证采油和储集系统供电稳定性。
2、本发明通过监测通过网络智能AI智能控制和监控模块进行控制和观察，RTU控制单元针对监测数据进行统计处理，并通过有线网络上传至中心软件平台，中心软件平台再通过无线网络传输至各个手机移动端，人员可通过手机移动端进行今决策处理单元的控制，再利用优化控制单元优化控制，包括启停控制单元的设备启停控制、变频控制单元的设备变频控制以及变频控制单元的故障报警及时获取，通过有线和无线网络传输控制，实现边远采油区视频防盗，单井计量，智能调参，生产管理目的。
3、本发明通过储油罐互补余热利用模块进行智能加热控制，电力输入控制单元接收电力分配单元分配的电力并输送给热传导管组件，热传导管组件将产生的热量传导至包裹式加热器组件，使包裹式加热器组件包裹加热对应的储油罐组件，通过对风、光、气互补发电系统产生余热通过导热管进行输送或通过给储油罐加热管智能控制加热，保证多个储油罐集群实现合理原油温度。
附图说明
图1为本发明的系统架构示意图；
图2为本发明的抽油机油井模块系统架构示意图；
图3为本发明的风光气智能互补发电和储能模块系统架构示意图；
图4为本发明的网络智能AI智能控制和监控模块系统架构示意图；
图5为本发明的储油罐互补余热利用模块系统架构示意图；
图6为本发明的实时远程监测模块系统架构示意图。
其中，1、抽油机油井模块；2、风光气智能互补发电和储能模块；3、网络智能AI智能控制和监控模块；4、储油罐互补余热利用模块；5、实时远程监测模块；101、输出油井单元；102、抽油机组件；103、油气分离单元；104、储油罐组件；105、储气罐组件；201、微风发电机组件；202、光伏发电机组件；203、燃气发电机组件；204、输电元件单元；205、储电组件；206、电力分配单元；301、手机移动端；302、中心软件平台；303、RTU控制单元；304、今决策处理单元；305、优化控制单元；306、启停控制单元；307、变频控制单元；308、故障报警单元；401、电力输入控制单元；402、热传导管组件；403、包裹式加热器组件；501、变频器组件；502、液位传感器组件；503、温度传感器组件；504、压力传感器组件；505、载荷传感器组件；506、综合电参设备；507、视频监控设备；508、加热控制设备；509、实时监测单元。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1-6所示，本发明实施例提供一种无碳举升储油智能管理系统，包括抽油机油井模块1、风光气智能互补发电和储能模块2、网络智能AI智能控制和监控模块3、储油罐互补余热利用模块4与实时远程监测模块5，其特征在于：抽油机油井模块1分别连接风光气智能互补发电和储能模块2、网络智能AI智能控制和监控模块3与储油罐互补余热利用模块4，网络智能AI智能控制和监控模块3包括实时远程监测模块5，风光气智能互补发电和储能模块2电性连接网络智能AI智能控制和监控模块3，风光气智能互补发电和储能模块2电性连接储油罐互补余热利用模块4，储油罐互补余热利用模块4通过无线信号连接网络智能AI智能控制和监控模块3；
网络智能AI智能控制和监控模块3包括手机移动端301、中心软件平台302、RTU控制单元303、今决策处理单元304、优化控制单元305、启停控制单元306、变频控制单元307与故障报警单元308，手机移动端301通过网络信号连接中心软件平台302，中心软件平台302通过无线网络信号连接RTU控制单元303，RTU控制单元303分别连接今决策处理单元304与实时远程监测模块5，今决策处理单元304连接优化控制单元305，优化控制单元305分别连接启停控制单元306、变频控制单元307与故障报警单元308，启停控制单元306、变频控制单元307与故障报警单元308分别通过网络信号连接中心软件平台302，监测通过网络智能AI智能控制和监控模块3进行控制和观察，RTU控制单元303针对监测数据进行统计处理，并通过有线网络上传至中心软件平台302，中心软件平台302再通过无线网络传输至各个手机移动端301，人员可通过手机移动端301进行今决策处理单元304的控制，再利用优化控制单元305优化控制，包括启停控制单元306的设备启停控制、变频控制单元307的设备变频控制以及变频控制单元307的故障报警及时获取，通过有线和无线网络传输控制，实现边远采油区视频防盗，单井计量，智能调参，生产管理目的。
抽油机油井模块1包括输出油井单元101、抽油机组件102、油气分离单元103、储油罐组件104与储气罐组件105，输出油井单元101的输出端连接抽油机组件102的输入端，抽油机组件102的输出端连接油气分离单元103，油气分离单元103的输出端分别连接储油罐组件104与储气罐组件105，油田中的抽油机组件102针对对应的输出油井单元101进行抽油采油，油气分离单元103对抽油机组件102开采的产物进行油气分离，使油料进入储油罐组件104内储存，而分离出的天燃气通过储气罐组件105储存。
风光气智能互补发电和储能模块2包括微风发电机组件201、光伏发电机组件202、燃气发电机组件203、输电元件单元204、储电组件205与电力分配单元206，微风发电机组件201、光伏发电机组件202与燃气发电机组件203输出端分别连接输电元件单元204，输电元件单元204的输出端连接储电组件205，储电组件205电性连接电力分配单元206，燃气发电机组件203的输入端连接储气罐组件105的输出端，开采的同时启用风光气智能互补发电和储能模块2，安设在对应输出油井单元101周围的微风发电机组件201通过户外环境风带动发电，而安装的光伏发电机组件202通过户外光进行发热，燃气发电机组件203则根据油气分离单元103分离且储存在储气罐组件105内部天燃气为燃料源进行发电，微风发电机组件201、光伏发电机组件202与燃气发电机组件203的发电通过输电元件单元204输送至储电组件205内部储存，并由电力分配单元206对电力进行分配输送，通过风、光、气三项发电及储能的智能互补供电，可以实现24小时不间断供电，保证采油和储集系统供电稳定性。
储油罐互补余热利用模块4包括电力输入控制单元401、热传导管组件402与包裹式加热器组件403，电力输入控制单元401电性连接电力分配单元206，电力输入控制单元401的输出端连接热传导管组件402，热传导管组件402的输出端连接包裹式加热器组件403，通过储油罐互补余热利用模块4进行智能加热控制，电力输入控制单元401接收电力分配单元206分配的电力并输送给热传导管组件402，热传导管组件402将产生的热量传导至包裹式加热器组件403，使包裹式加热器组件403包裹加热对应的储油罐组件104，通过对风、光、气互补发电系统产生余热通过导热管进行输送或通过给储油罐加热管智能控制加热，保证多个储油罐集群实现合理原油温度。
实时远程监测模块5包括变频器组件501、液位传感器组件502、温度传感器组件503、压力传感器组件504、载荷传感器组件505、综合电参设备506、视频监控设备507、加热控制设备508与实时监测单元509，变频器组件501、液位传感器组件502、温度传感器组件503、压力传感器组件504、载荷传感器组件505、综合电参设备506、视频监控设备507与加热控制设备508分别连接实时监测单元509，变频器组件501、液位传感器组件502、温度传感器组件503、压力传感器组件504、载荷传感器组件505、综合电参设备506、视频监控设备507与加热控制设备508分别电性连接RTU控制单元303，变频器组件501的输出端连接电力分配单元206，液位传感器组件502的输出端连接储油罐组件104，温度传感器组件503的输出端连接储油罐组件104，压力传感器组件504的输出端连接储油罐组件104与储气罐组件105，载荷传感器组件505的输出端连接输出油井单元101，综合电参设备506的输出端连接微风发电机组件201、光伏发电机组件202、燃气发电机组件203与储电组件205，加热控制设备508的输出端连接包裹式加热器组件403，油田设备在安装的同时对应安装实时远程监测模块5，变频器组件501、液位传感器组件502、温度传感器组件503、压力传感器组件504、载荷传感器组件505、综合电参设备506、视频监控设备507与视频监控设备507，利用实时监测单元509对整体系统设备进行监测，从而实现油井三相综合电参数监测、油井运行状态监测、无线仪表及有线仪表的数据接收、油井启停调度计设定等功能、油井运行周期电流、油井运行周期有功功率、油井启动电流图、油井平衡度计算、产液量计算、井场视频采集、储油罐液位数据采集与储油罐自动加热控制。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种无碳举升储油智能采油和监控系统，包括抽油机油井模块（1）、风光气智能互补发电和储能模块（2）、网络智能AI智能控制和监控模块（3）、储油罐互补余热利用模块（4）与实时远程监测模块（5），其特征在于：所述抽油机油井模块（1）分别连接风光气智能互补发电和储能模块（2）、网络智能AI智能控制和监控模块（3）与储油罐互补余热利用模块（4），所述网络智能AI智能控制和监控模块（3）包括实时远程监测模块（5），所述风光气智能互补发电和储能模块（2）电性连接网络智能AI智能控制和监控模块（3），所述风光气智能互补发电和储能模块（2）电性连接储油罐互补余热利用模块（4），所述储油罐互补余热利用模块（4）通过无线信号连接网络智能AI智能控制和监控模块（3）；
所述网络智能AI智能控制和监控模块（3）包括手机移动端（301）、中心软件平台（302）、RTU控制单元（303）、今决策处理单元（304）、优化控制单元（305）、启停控制单元（306）、变频控制单元（307）与故障报警单元（308），所述手机移动端（301）通过网络信号连接中心软件平台（302），所述中心软件平台（302）通过无线网络信号连接RTU控制单元（303），所述RTU控制单元（303）分别连接今决策处理单元（304）与实时远程监测模块（5），所述今决策处理单元（304）连接优化控制单元（305），所述优化控制单元（305）分别连接启停控制单元（306）、变频控制单元（307）与故障报警单元（308）。
2.根据权利要求1所述的无碳举升储油智能采油和监控系统，其特征在于：所述抽油机油井模块（1）包括输出油井单元（101）、抽油机组件（102）、油气分离单元（103）、储油罐组件（104）与储气罐组件（105），所述输出油井单元（101）的输出端连接抽油机组件（102）的输入端，所述抽油机组件（102）的输出端连接油气分离单元（103），所述油气分离单元（103）的输出端分别连接储油罐组件（104）与储气罐组件（105）。
3.根据权利要求1所述的无碳举升储油智能采油和监控系统，其特征在于：所述风光气智能互补发电和储能模块（2）包括微风发电机组件（201）、光伏发电机组件（202）、燃气发电机组件（203）、输电元件单元（204）、储电组件（205）与电力分配单元（206），所述微风发电机组件（201）、光伏发电机组件（202）与燃气发电机组件（203）输出端分别连接输电元件单元（204），所述输电元件单元（204）的输出端连接储电组件（205），所述储电组件（205）电性连接电力分配单元（206），所述燃气发电机组件（203）的输入端连接储气罐组件（105）的输出端。
4.根据权利要求1所述的无碳举升储油智能采油和监控系统，其特征在于：所述启停控制单元（306）、变频控制单元（307）与故障报警单元（308）分别通过网络信号连接中心软件平台（302）。
5.根据权利要求1所述的无碳举升储油智能采油和监控系统，其特征在于：所述储油罐互补余热利用模块（4）包括电力输入控制单元（401）、热传导管组件（402）与包裹式加热器组件（403），所述电力输入控制单元（401）电性连接电力分配单元（206），所述电力输入控制单元（401）的输出端连接热传导管组件（402），所述热传导管组件（402）的输出端连接包裹式加热器组件（403）。
6.根据权利要求1所述的无碳举升储油智能采油和监控系统，其特征在于：所述实时远程监测模块（5）包括变频器组件（501）、液位传感器组件（502）、温度传感器组件（503）、压力传感器组件（504）、载荷传感器组件（505）、综合电参设备（506）、视频监控设备（507）、加热控制设备（508）与实时监测单元（509），所述变频器组件（501）、液位传感器组件（502）、温度传感器组件（503）、压力传感器组件（504）、载荷传感器组件（505）、综合电参设备（506）、视频监控设备（507）与加热控制设备（508）分别连接实时监测单元（509），所述变频器组件（501）、液位传感器组件（502）、温度传感器组件（503）、压力传感器组件（504）、载荷传感器组件（505）、综合电参设备（506）、视频监控设备（507）与加热控制设备（508）分别电性连接RTU控制单元（303）。
7.根据权利要求6所述的无碳举升储油智能采油和监控系统，其特征在于：所述变频器组件（501）的输出端连接电力分配单元（206），所述液位传感器组件（502）的输出端连接储油罐组件（104），所述温度传感器组件（503）的输出端连接储油罐组件（104），所述压力传感器组件（504）的输出端连接储油罐组件（104）与储气罐组件（105）。
8.根据权利要求6所述的无碳举升储油智能采油和监控系统，其特征在于：所述载荷传感器组件（505）的输出端连接输出油井单元（101），所述综合电参设备（506）的输出端连接微风发电机组件（201）、光伏发电机组件（202）、燃气发电机组件（203）与储电组件（205），所述加热控制设备（508）的输出端连接包裹式加热器组件（403）。
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