CN205225176U - 固井流体参数监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固井流体参数监控装置，包括：固井模拟平台、操作控制台、分别与所述固井模拟平台和所述操作控制台连接的控制箱、以及分别与所述固井模拟平台和所述操作控制台连接的数据采集箱；其中：所述固井模拟平台用于模拟集成固井设备；所述控制箱用于控制所述固井模拟平台运行；所述数据采集箱用于采集所述固井模拟平台运行时的固井流体参数；所述操作控制台用于控制所述控制箱和所述数据采集箱运行。本实用新型能够对固井流体参数进行实时监测和控制，实现自动化固井作业，并对固井作业进行监测和控制，对实现科学化固井、自动化固井，提高复杂井、深井、水平井等固井质量具有重要意义。

Description

固井流体参数监控装置

技术领域

本实用新型涉及石油钻完井工程技术领域，尤其涉及一种固井流体参数监控装置。

背景技术

石油天然气勘探开发中，固井质量的好坏严重影响了后期单井的储层改造和产量。面对低渗透、深层、海洋、非常规油气藏的勘探开发新形势，深井复杂井的固井施工面临严峻挑战。固井设计与模拟主要依靠经验，固井施工过程不可控因素等造成了施工后环空带压、固井质量不理想等结果。目前固井作业对流体参数的自动化、信息化监控程度低，伴随井深增加、地质条件愈加复杂，固井水泥浆量大，作业压力高、施工时间长，参加固井施工人员、设备多，成本高，严重制约了油田的高效开发。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种固井流体参数监控装置，用以对固井流体参数进行实时监测和控制，该固井流体参数监控装置包括固井模拟平台、操作控制台、分别与所述固井模拟平台和所述操作控制台连接的控制箱、以及分别与所述固井模拟平台和所述操作控制台连接的数据采集箱；其中：

所述固井模拟平台用于模拟集成固井设备；

所述控制箱用于控制所述固井模拟平台运行；

所述数据采集箱用于采集所述固井模拟平台运行时的固井流体参数；

所述操作控制台用于控制所述控制箱和所述数据采集箱运行。

一个实施例中，所述固井模拟平台包括管路，经管路连通的水箱、水泵和水阀，以及经管路与水箱连通的灰阀。

一个实施例中，所述控制箱分别与所述固井模拟平台中的水泵、水阀和灰阀连接。

一个实施例中，所述控制箱包括箱体及安装于箱体中的：无线模块、与所述无线模块连接的PLC控制器、以及与所述PLC控制器连接的信号接口；其中：

所述无线模块用于接收所述操作控制台发来的参数控制指令；

所述PLC控制器用于根据所述参数控制指令输出对所述固井模拟平台的运行控制指令；

所述信号接口用于向所述固井模拟平台输出所述运行控制指令。

一个实施例中，所述数据采集箱包括箱体及安装于箱体中的：无线收发模块、与所述无线收发模块连接的数据管理控制板、以及与所述数据管理控制板连接的连接器接口；其中：

所述无线收发模块用于接收所述操作控制台发来的参数采集指令；

所述数据管理控制板用于根据所述参数采集指令，通过所述连接器接口采集所述固井模拟平台运行时的固井流体参数；

所述无线收发模块还用于将固井流体参数反馈至所述操作控制台。

一个实施例中，所述固井模拟平台中设有固井流体参数测量仪器；

所述数据采集箱中的连接器接口与所述固井流体参数测量仪器连接。

一个实施例中，所述操作控制台包括控制机柜、与所述控制机柜连接的工控机、以及与所述工控机连接的无线数传基站箱；其中：

所述控制机柜用于接收实验操作人员发出的控制指令；

所述工控机用于根据实验操作人员发出的控制指令，生成控制所述控制箱运行的参数控制指令和控制所述数据采集箱运行的参数采集指令；

所述无线数传基站箱用于将所述参数控制指令发送至所述控制箱，将所述参数采集指令发送至所述数据采集箱。

一个实施例中，所述操作控制台还包括：与所述无线数传基站箱连接的显示器；

所述无线数传基站箱还用于接收所述数据采集箱采集的固井流体参数；

所述显示器用于向实验操作人员显示所述数据采集箱采集的固井流体参数；

所述控制机柜还用于接收实验操作人员根据显示的固井流体参数调整后的控制指令；

所述工控机还用于根据调整后的控制指令，重新生成参数控制指令和参数采集指令；

所述无线数传基站箱还用于将重新生成的参数控制指令发送至所述控制箱，将重新生成的参数采集指令发送至所述数据采集箱。

一个实施例中，该固井流体参数监控装置还包括：与所述固井模拟平台连接的视频监控装置，所述视频监控装置用于对所述固井模拟平台进行实时视频监控。

一个实施例中，所述视频监控装置包括：视频拍摄装置、与所述视频拍摄装置连接的拍摄控制装置、以及与所述视频拍摄装置连接的视频显示装置；其中：

所述视频拍摄装置用于拍摄所述固井模拟平台的实时视频；

所述拍摄控制装置用于控制所述述视频拍摄装置运行；

所述视频显示装置用于显示所述视频拍摄装置拍摄到的实时视频。

本实用新型实施例的固井流体参数监控装置，能够对固井流体参数进行实时监测和控制，实现自动化固井作业，并对固井作业进行监测和控制，对实现科学化固井、自动化固井，提高复杂井、深井、水平井等固井质量具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本实用新型实施例中固井流体参数监控装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中控制箱的结构示例图；

图3为本实用新型实施例中数据采集箱的结构示例图；

图4为本实用新型实施例中操作控制台的结构示例图；

图5为本实用新型实施例中操作控制台的结构示例图；

图6为本实用新型实施例中固井流体参数监控装置的结构示例图；

图7为本实用新型实施例中视频监控装置的结构示例图；

图8为本实用新型实施例中固井流体参数监控装置的一个具体应用示例图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

为了对固井流体参数进行实时监测和控制，为实现科学化、自动化固井作业提供理论依据和技术支持，最终提高复杂井、深井、水平井等固井质量，本实用新型实施例中提供一种固井流体参数监控装置。图1为本实用新型实施例中固井流体参数监控装置的结构示意图，如图1所示，该固井流体参数监控装置可以包括：

固井模拟平台1、操作控制台2、分别与固井模拟平台1和操作控制台2连接的控制箱3、以及分别与固井模拟平台1和操作控制台2连接的数据采集箱4；其中：

固井模拟平台1用于模拟集成固井设备；

控制箱3用于控制固井模拟平台1运行；

数据采集箱4用于采集固井模拟平台1运行时的固井流体参数；

操作控制台2用于控制控制箱3和数据采集箱4运行。

具体实施时，固井模拟平台1可以包括管路，经管路连通的水箱、水泵和水阀，以及经管路与水箱连通的灰阀等，是固井设备的模拟集成。为确保固井模拟平台1运行良好，管路的管径可以设为DN50以上。

具体实施时，控制箱3可以分别与固井模拟平台1中的水泵、水阀和灰阀连接。控制箱3可以主要通过控制固井模拟平台1中的水泵、水阀和灰阀的开启或关闭，来控制固井模拟平台1运行。实施例中时控制箱3对固井模拟平台1中各种阀、开关、泵等部件进行控制，可以实现远程控制和自动化。

图2为本实用新型实施例中控制箱3的结构示例图。如图2所示，实施例中控制箱3可以包括箱体31及安装于箱体31中的：无线模块32、与无线模块32连接的PLC控制器33、以及与PLC控制器33连接的信号接口34；其中：

无线模块32用于接收操作控制台2发来的参数控制指令；

PLC控制器33用于根据参数控制指令输出对固井模拟平台1的运行控制指令；PLC控制器33输出一些控制指令，控制其它设备运行的过程是本领域技术人员所熟知的，本实施例中PLC控制器33输出的运行控制指令是用来控制固井模拟平台1中的水泵、水阀和灰阀的开启或关闭；

信号接口34用于向固井模拟平台1输出运行控制指令。

实施例中控制箱3还可以包括用于保证控制箱3中各部分正常运行的温度控制模块等，控制箱3还可以包括开关等部件。

图3为本实用新型实施例中数据采集箱4的结构示例图。如图3所示，实施例中数据采集箱4可以包括箱体41及安装于箱体41中的：无线收发模块42、与无线收发模块42连接的数据管理控制板43、以及与数据管理控制板43连接的连接器接口44；其中：

无线收发模块42用于接收操作控制台2发来的参数采集指令；

数据管理控制板43用于根据参数采集指令，通过连接器接口44采集固井模拟平台1运行时的固井流体参数；数据管理控制板43根据参数采集指令通过连接器接口44采集相应参数的过程是本领域技术人员所熟知的，本实施例中数据管理控制板43是用于采集固井模拟平台1运行时的固井流体参数；

无线收发模块42还用于将固井流体参数反馈至操作控制台2。

实施例中数据采集箱4还可以包括DC/DC电源稳压和转换模块等，无线收发模块42可以包括天线等部件。数据采集箱4可以通过485总线接收操作控制台2发来的参数采集指令，以及将采集的固井流体参数反馈至操作控制台2。

实施例中在固井模拟平台1中可设有固井流体参数测量仪器，数据采集箱4中的连接器接口44可以与这些固井流体参数测量仪器连接，从而采集固井流体参数。这些固井流体参数测量仪器例如可以包括流量计、压力计等。

操作控制台2可以实现实验操作人员与固井流体参数监控装置的人机交互。图4为本实用新型实施例中操作控制台2的结构示例图。如图4所示，实施例中操作控制台2可以包括控制机柜21、与控制机柜21连接的工控机22、以及与工控机22连接的无线数传基站箱23；其中：

控制机柜21用于接收实验操作人员发出的控制指令；控制机柜21可提供人机操作接口便于接收实验操作人员发出的控制指令，这是本领域技术人员所熟知的；

工控机22用于根据实验操作人员发出的控制指令，生成控制控制箱3运行的参数控制指令和控制数据采集箱4运行的参数采集指令；工控机22生成参数控制指令和参数采集指令也是本领域技术人员容易理解的常规技术应用；

无线数传基站箱23用于将参数控制指令发送至控制箱3，将参数采集指令发送至数据采集箱4。

图5为本实用新型实施例中操作控制台2的结构示例图。如图5所示，实施例中图4所示的操作控制台2还可以包括与无线数传基站箱23连接的显示器24；

无线数传基站箱23还用于接收数据采集箱4采集的固井流体参数；

显示器24用于向实验操作人员显示数据采集箱4采集的固井流体参数；

控制机柜21还用于接收实验操作人员根据显示的固井流体参数调整后的控制指令；

工控机22还用于根据调整后的控制指令，重新生成参数控制指令和参数采集指令；

无线数传基站箱23还用于将重新生成的参数控制指令发送至控制箱3，将重新生成的参数采集指令发送至数据采集箱4。

实施例中操作控制台2还可以包括工业无线交换机、GPRS模块、开关电源等部件。

图6为本实用新型实施例中固井流体参数监控装置的结构示例图。如图6所示，实施例中图1所示的固井流体参数监控装置还可以包括：与固井模拟平台1连接的视频监控装置5，该视频监控装置5用于对固井模拟平台1进行实时视频监控。

图7为本实用新型实施例中视频监控装置5的结构示例图。如图7所示，实施例中视频监控装置5可以包括视频拍摄装置51、与视频拍摄装置51连接的拍摄控制装置52、以及与视频拍摄装置51连接的视频显示装置53；其中：

视频拍摄装置51用于拍摄固井模拟平台1的实时视频；

拍摄控制装置52用于控制述视频拍摄装置51运行；拍摄控制装置52可以控制视频拍摄装置51的视频拍摄周期、时长、拍摄角度、拍摄范围等；

视频显示装置53用于显示视频拍摄装置51拍摄到的实时视频。

实施例中视频拍摄装置51例如可以是高清摄像头等，拍摄控制装置52例如可以是远程视频监控机等；视频显示装置53例如可以是车载监控视频终端、车载视频监控液晶监视器等。视频监控装置5可以实现井场的实时视频监控。

实施例中操作控制台2可以位于室内，由实验操作人员进行操作；固井模拟平台1、控制箱3和数据采集箱4可以位于井场，操作控制台2可以通过无线通信方式对控制箱3和数据采集箱4进行远程控制，从而使实验操作人员在室内就可以监控固井流体参数。

实施例中在室内对固井流体参数进行监控时，先连接固井流体参数监控装置中所有用电机构的电源并开启固井流体参数监控装置中各个设备，联通各通讯接口，实验操作人员在操作控制台2上发出控制指令后，由控制箱3控制固井模拟平台1上的阀、泵、开关等来控制固井流体参数，数据采集箱4收到操作控制台2发来的数据采集指令，完成各固井流体参数的采集并反馈给操作控制台2，实验操作人员根据反馈的固井流体参数再对发出的控制指令进行调整，形成监测和控制循环。

图8为本实用新型实施例中固井流体参数监控装置的一个具体应用示例图。在图8中，固井模拟平台包括通过管路连通的水箱1(水罐车、替浆池)、水箱2(混浆罐)、水泵1、水泵2，以及管路上设的调节阀、清水流量计、入井口流量计、入井口压力计、出井口流量计等，其中水箱1还设有供水和排水的水阀，水箱2与灰罐之间还连接有灰阀；水箱1中设液位计1，水箱2中设液位计2和密度计2；控制箱包括水泥车控制箱，该水泥车控制箱通过信号线与液位计1、液位计2、密度计2、水泵1、水泵2、调节阀及灰阀连接；数据采集箱与入井口流量计、入井口压力计及出井口流量计连接；操作控制台包括显示器工控机、和无线数传基站箱；视频监控装置包括视频监控台。固井流体参数监控装置中的各设备的其它部件未在图8中示出。

综上所述，本实用新型实施例的固井流体参数监控装置，能够对固井流体参数进行实时监测和控制，实现自动化固井作业，并对固井作业进行监测和控制，使得固井施工过程可知、可控，对实现科学化固井、自动化固井作业，提高复杂井、深井、水平井等固井质量具有重要意义。本实用新型实施例的固井流体参数监控装置可以实现在室内监控固井流体参数，在室内实现自动化固井作业，并对固井作业进行远程监测和控制。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种固井流体参数监控装置，其特征在于，包括固井模拟平台、操作控制台、分别与所述固井模拟平台和所述操作控制台连接的控制箱、以及分别与所述固井模拟平台和所述操作控制台连接的数据采集箱；其中：

所述固井模拟平台用于模拟集成固井设备；

所述控制箱用于控制所述固井模拟平台运行；

所述数据采集箱用于采集所述固井模拟平台运行时的固井流体参数；

所述操作控制台用于控制所述控制箱和所述数据采集箱运行。

2.如权利要求1所述的固井流体参数监控装置，其特征在于，所述固井模拟平台包括管路，经管路连通的水箱、水泵和水阀，以及经管路与水箱连通的灰阀。

3.如权利要求2所述的固井流体参数监控装置，其特征在于，所述控制箱分别与所述固井模拟平台中的水泵、水阀和灰阀连接。

4.如权利要求1所述的固井流体参数监控装置，其特征在于，所述控制箱包括箱体及安装于箱体中的：无线模块、与所述无线模块连接的PLC控制器、以及与所述PLC控制器连接的信号接口；其中：

所述无线模块用于接收所述操作控制台发来的参数控制指令；

所述PLC控制器用于根据所述参数控制指令输出对所述固井模拟平台的运行控制指令；

所述信号接口用于向所述固井模拟平台输出所述运行控制指令。

5.如权利要求1所述的固井流体参数监控装置，其特征在于，所述数据采集箱包括箱体及安装于箱体中的：无线收发模块、与所述无线收发模块连接的数据管理控制板、以及与所述数据管理控制板连接的连接器接口；其中：

所述无线收发模块用于接收所述操作控制台发来的参数采集指令；

所述数据管理控制板用于根据所述参数采集指令，通过所述连接器接口采集所述固井模拟平台运行时的固井流体参数；

所述无线收发模块还用于将固井流体参数反馈至所述操作控制台。

6.如权利要求5所述的固井流体参数监控装置，其特征在于，所述固井模拟平台中设有固井流体参数测量仪器；

所述数据采集箱中的连接器接口与所述固井流体参数测量仪器连接。

7.如权利要求1所述的固井流体参数监控装置，其特征在于，所述操作控制台包括控制机柜、与所述控制机柜连接的工控机、以及与所述工控机连接的无线数传基站箱；其中：

所述控制机柜用于接收实验操作人员发出的控制指令；

所述工控机用于根据实验操作人员发出的控制指令，生成控制所述控制箱运行的参数控制指令和控制所述数据采集箱运行的参数采集指令；

所述无线数传基站箱用于将所述参数控制指令发送至所述控制箱，将所述参数采集指令发送至所述数据采集箱。

8.如权利要求7所述的固井流体参数监控装置，其特征在于，所述操作控制台还包括：与所述无线数传基站箱连接的显示器；

所述无线数传基站箱还用于接收所述数据采集箱采集的固井流体参数；

所述显示器用于向实验操作人员显示所述数据采集箱采集的固井流体参数；

所述控制机柜还用于接收实验操作人员根据显示的固井流体参数调整后的控制指令；

所述工控机还用于根据调整后的控制指令，重新生成参数控制指令和参数采集指令；

所述无线数传基站箱还用于将重新生成的参数控制指令发送至所述控制箱，将重新生成的参数采集指令发送至所述数据采集箱。

9.如权利要求1至8任一项所述的固井流体参数监控装置，其特征在于，还包括：与所述固井模拟平台连接的视频监控装置，所述视频监控装置用于对所述固井模拟平台进行实时视频监控。

10.如权利要求9所述的固井流体参数监控装置，其特征在于，所述视频监控装置包括：视频拍摄装置、与所述视频拍摄装置连接的拍摄控制装置、以及与所述视频拍摄装置连接的视频显示装置；其中：

所述视频拍摄装置用于拍摄所述固井模拟平台的实时视频；

所述拍摄控制装置用于控制所述述视频拍摄装置运行；

所述视频显示装置用于显示所述视频拍摄装置拍摄到的实时视频。