CN202109945U - 油料计量监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种油料计量监测系统，涉及石油钻井中对井队油料的流量、液位等参数进行实时测量和监控的装置技术领域。包括安装在储油罐和用油设备之间的流量计，与所述流量计连接并接收所述流量计测量信息，将接收用油设备的瞬时流量、累计流量信息传给微控制器的计量终端，与所述计量终端连接并通过GPRS模块与监控中心进行信息交互的微控制器，和监控中心，所述监控中心上设置有WEB发布系统。本实用新型解决了钻井队用油粗放、管理不完善的缺点，实现了统一的数据源头，规范的数据采集，良好的网络支持，为全面提升石油钻井系统柴油消耗管理水平创造了条件。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油钻井中对井队油料的流量、液位等参数进行实时测量和监控的装置技术领域。
背景技术
目前在井队油料的计量方面主要是通过表盘式设备粗略对密度、流量及液位进行监测，如公开号为CN201334901，公开日为2009年10月28日的中国专利文献公开了一种气体钻井安全实时监测系统，包括安装在入井气体管线上的气体组分监测单元、气体流量、压力、温度监测单元、气体水分监测单元；还包括安装在出井气体管线上的气体流量、压力、温度监测单元、取样分离器，分离器输出管线上分别安装油分监测单元、水分监测单元、组分监测单元、返出气体H2S监测单元；上述监测单元的输出端与无线数据发送模块相连，无线数据接收模块与服务器相连，服务器的输出端口连接显示终端、报警装置。通过相关信息数据的采集，并与服务器的数据库资料，以及入井气体与出井气体信息的在线对比分析，能够全面、快捷、及时的掌握井下信息，自动报警，提前做好安全防范工作，采取钻井施工措施，防止安全事故发生。
上述现有技术，技术人员需不时到现场查询各种参数，对参数只能实现手工记录，技术人员通过操作加压泵和十几个手动阀门实现油罐车的卸油和向高架油管的供油过程。井队在用系统只能简单记录发电机组和柴油机组的总耗油量，无法对单台耗油量进行记录，从而无法监测单台发电机或柴油机的使用情况。
油料计量系统不能将计量数据实时反馈给技术人员，这给技术人员对流量和液位的实时监控带来了很大的不便，而全手动操作的阀门，容易造成管理漏洞，带来非生产用油损耗，从而造成不应有的损失。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种油料计量监测系统，本实用新型解决了钻井队用油粗放、管理不完善的缺点，实现了统一的数据源头，规范的数据采集，良好的网络支持，为全面提升石油钻井系统柴油消耗管理水平创造了条件。
本实用新型是通过采用下述技术方案实现的：
一种油料计量监测系统，其特征在于：包括安装在储油罐和用油设备之间的流量计，与所述流量计连接并接收所述流量计测量信息，将接收用油设备的瞬时流量、累计流量信息传给微控制器的计量终端，与所述计量终端连接并通过GPRS模块与监控中心进行信息交互的微控制器，和监控中心，所述监控中心上设置有WEB发布系统。
所述流量计为超声波流量计。
所述计量终端为本领域的常规设备。
所述用油设备是发电机或柴油机，或发电机和柴油机的组合。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果表现在：
采用本实用新型所说的流量计、计量终端、GPRS模块、微控制器、监控中心和WEB发布系统构成的油料计量监测系统，解决了钻井队用油粗放、管理不完善的缺点，实现了统一的数据源头，规范的数据采集，良好的网络支持，为全面提升石油钻井系统柴油消耗管理水平创造了条件。
采用本实用新型，将极大地促进井队的油料管理，杜绝人为现场干预，将非生产用油的损耗降至最低，并减少现场人员的劳动强度，提高工作效率，为后续的钻井油料定额管理、柴油机节能技术改造和用能设备能源利用情况监测奠定坚实的基础。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明，其中：
图1为本实用新型安装示意图
图2为本实用新型结构原理图
图中标记：
1、流量计，2、数据采集模块，3、GPRS DTU，4、GPRS网络，5、监控中心，6、数据管理中心，7、WEB发布系统，8、用户终端。
具体实施方式
参照说明书附图，本实用新型的最佳实施方式为：
油料计量监测管理系统(图1)利用高精度的流量传感器(超声波流量计符合SY/T5225-2005石油、天然气防爆标准和防爆等级达到ExdIIBT4的要求)系统实时测量钻井队主要设备在各生产过程的柴油消耗，并将测量的结果通过GPRS网络实时传送到钻井工程用油计量检测中心，由中心进行分类统计处理，确定各钻井过程柴油消耗的统计信息，通过WEB发布系统将柴油消耗信息发布到INTERNET，供领导及相关人员查询，指导有关人员改进钻井过程，降低油料成本，从整体上达到降低勘探开发成本，节约投资的目的。
本实用新型是这样实现的：本实用新型包括五部分组成(图2)。
智能超声波流量计系统
流量是一个非常复杂的物理量，同时也是工业生产中用得最多的参量之一，由于流量参数的复杂性，流量标准装置结构也比较复杂，但随着电子技术的进步和仪器加工制造水平的提高，流量计技术日趋成熟，近年来适用于不同介质及工况条件的新型计量仪表相继问世。柴油消耗自动计量系统可以引用技术已经成熟的流量计计量技术，完成基础数据的采集，但在选择流量计的过程中要注意钻井工作的特殊现场环境，以及由此而来的特殊的功能要求。
(1)小流量测量。经调研，钻井队在一个钻井周期内的每天的平均耗油量在4吨左右，在某些钻井过程，例如起下钻，划井眼等钻井过程中，每天的耗油量会在1.3吨左右，平均每小时60升左右的流量。对于多数流量计来讲，这个流量属于超小流量计量的范围，解决的办法普遍是通过缩径，也就是降低流量计测量管段的内径，增加液体流速来解决这个问题，但是，柴油是钻井队最重要的生产资源，降低流量计测量管段内径直接后果就是影响井场对柴油的供给，存在造成损失的隐患。
(2)实时在线测量。柴油消耗自动计量系统一个重要的功能就是实时监测钻井现场的用油情况，并根据现场返回的钻井情况，优化钻井过程，降低钻井成本。
(3)良好的防爆措施。现场对防爆等级有着较高的要求，是与它的工作性质有关的。我们选用的流量计采用一体化设计，直流低电压供电，防爆等级达到ExdIIBT4和ExiaIIBT4。
(4)采用高精度的防爆型差压式密度计，防爆标志为ExiaIICT4。
2.远传嵌入式系统
嵌入式计量终端是整个系统的“传感器”，被安装在需要监控管理的钻井现场。计量终端通过485总线模块接收超声波流量计的测量信息，将钻井现场的用油设备的瞬时流量，累计流量等信息传给微控制器，微控制器通过GPRS模块与监控中心进行双向的信息交互完成相应的功能。
嵌入式计量终端的硬件采用“嵌入式微控制器+串口扩展芯片+无线通信模块+人机接口”的设计架构。
计量终端的软件采用“底层驱动软件+嵌入式实时主程序+终端应用软件”的设计架构。在硬件平台上写入实时处理主程序，它是连接系统底层与应用程序的系统程序，它调度一切可利用的资源完成实时控制任务，提高系统的使用效率，通过任务调度在规定的时间内对于重要事件作出正确的响应。终端应用软件主要完成终端的数据采集、GPRS通信、与超声波流量计通信状态、流量报警等任务。
GPRS网络
GPRS是通用分组无线业务(GeneralPacket Radio Service)的英文简称，是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供广域的无线IP连接。通俗地讲，GPRS是一项高速数据处理技术，方法是以“分组”的形式传送资料到用户手上。虽然GPRS是作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术，但是它在许多方面都具有显著的优势。由于GSM数据传输在空中接口的速率低(9.6kb/s)，电路交换方式进行数据传输不能充分利用无线资源，增加了GSM的网络负担而不能满足市场对分组数据移动通信业务的需求，于是便出现了GPRS技术，它更适合于大多数的数据业务，如移动办公室、Internet接入等，在传输速率、无线资源管理、计费等方面更具有优势。
钻井现场的柴油消耗经过智能超声波流量计测量， 转变成数据USER_DATA，并通过RS485串口发送到GPRS_DTU。GPRS_DTU将数据
USER_DATA转换成包含USER_DATA的TCP/IP包，并发射到移动公司的GPRS网络上。移动公司将USER_DATA从GPRS网络上传输到INTERNET。数据中心计算机从INTERNET上得到USER_DATA的TCP/IP包后，通过软件将USER_DATA的TCP/IP包还原成USER_DATA，从而完成了从现场流量计通过GPRS和INTERNET传输到数据中心计算机的整个通讯过程。之后，软件就可以对测量所得数据进行处理，存入数据库。
4.井队用油计量检测中心
井队用油计量监测中心是系统的控制核心，通过管理局内网接入GPRS网络，接收钻井现场计量远传终端传送过来的瞬时流量、累积流量、工作状态等信息，经过应用软件解析处理后，输出到显示终端。中心的控制软件主要完成对后台数据库的管理，包括系统初始化设置、钻井现场嵌入式计量远传终端初始化设置、井队信息管理、井队信息维护、数据采集设置、用户管理设置等部分。
5.基于浏览器的web发布系统
井队用油计量监测中心接收到现场传过来的实时数据后，对数据进行存储分析，利用WEB发布系统，将数据发布到网上，形成基于浏览器的钻井柴油消耗实时监测分析系统，供领导及相关人员查询。主要实现诸如实时数据查询、瞬时流量历史曲线绘制、井队消耗数据查询对比、钻井类型消耗数据查询对比、同型号用油设备消耗数据查询对比等具体功能。
超声波密度计和超声波液位计分别安装在卸油、供油处和油罐顶部，钻井队油料通过钻井队油料计量监测管理系分别给柴油机和发电机供油。在整个供油过程中，钻井队油料计量监测管理系统将实时监测柴油进出口流量、储油罐液位和柴油机油耗量，且流量的监测与时间相对应。同时能实现数据无线传输，控制室能对相关数据实时进行监测。实时记录每台设备的运行状况和耗油情况，在本系统客观、准确的计量、表现了钻井队动力设备，在各生产过程的工作状况及柴油消耗。作为钻井队规范生产管理的有效手段，不仅可以科学化、数字化、全天候的管理井队用油，而且能够有效的提升公司的管理水平、提升公司的竞争能力。
2010年3月至2010年10月，钻井队油料计量监测管理系统经川东钻探70569螺观1井和川西钻探合川001-61-X2现场试用，该系统实时记录每台设备的运行状况和耗油情况，在本系统客观、准确的计量、表现了钻井队动力设备，在各生产过程的工作状况及柴油消耗。
Claims (4)
1.一种油料计量监测系统，其特征在于：包括安装在储油罐和用油设备之间的流量计，与所述流量计连接并接收所述流量计测量信息，将接收用油设备的瞬时流量、累计流量信息传给微控制器的计量终端，与所述计量终端连接并通过GPRS模块与监控中心进行信息交互的微控制器，和监控中心，所述监控中心上设置有WEB发布系统。
2.根据权利要求1所述的油料计量监测系统，其特征在于：所述流量计为超声波流量计。
3.根据权利要求1所述的油料计量监测系统，其特征在于：所述计量终端为本领域的常规设备。
4.根据权利要求1所述的油料计量监测系统，其特征在于：所述用油设备是发电机或柴油机，或发电机和柴油机的组合。
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2011
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