氮氣泡沫壓裂信息化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣、煤層氣和頁巖氣開發(fā)中氮氣泡沫壓裂作業(yè)設(shè)備控制技術(shù)，尤其是涉及一種氮氣泡沫壓裂信息化系統(tǒng)，可對多種機型聯(lián)合作業(yè)的氮氣泡沫壓裂施工進行實時監(jiān)控。
【背景技術(shù)】
[0002]氮氣泡沫壓裂作業(yè)是在水力壓裂作業(yè)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型壓裂作業(yè)技術(shù)，通常由多臺氮氣泡沫壓裂泵車和現(xiàn)有的水力壓裂機組設(shè)備等組成。
[0003]水力壓裂機組控制系統(tǒng)經(jīng)過多年發(fā)展已自成體系，而氮氣泡沫壓裂泵車的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測獨立在外，不能與現(xiàn)有的水力壓裂機組控制系統(tǒng)融合，無法完成氮氣泡沫壓裂作業(yè)數(shù)據(jù)采集。由于壓裂作業(yè)工作壓力高，操作人員不能在設(shè)備附近進行操作，所有車組的運行參數(shù)都需要采集到儀表車內(nèi)的水力壓裂機組控制系統(tǒng)顯示、操控，造成連接的電纜過多過長，即不方便作業(yè)，也易產(chǎn)生聯(lián)結(jié)不牢等故障。因此，急需一種專業(yè)快捷、能夠適用于高壓、大排量氮氣泡沫壓裂作業(yè)的信息化控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有氮氣泡沫壓裂作業(yè)設(shè)備存在的控制系統(tǒng)電纜過多過長，不方便作業(yè)的不足，本發(fā)明提供一種氮氣泡沫壓裂信息化系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:氮氣泡沫壓裂信息化系統(tǒng)包括現(xiàn)場控制中心、遠程控制中心，現(xiàn)場控制中心由控制系統(tǒng)、操作觸摸屏組成，遠程控制中心由服務(wù)器和遠程控制人機界面組成。
[0006]信息化系統(tǒng)包括水力壓裂控制系統(tǒng)，液氮泡沫壓裂泵車控制系統(tǒng)。水力壓裂控制系統(tǒng)對水力壓裂作業(yè)集中控制，包括機組設(shè)備的啟動、換檔、參數(shù)顯示、壓力控制、流量控制；氮氣泡沫壓裂泵車控制系統(tǒng)控制液氮泵壓力、計算液氮泵排量等數(shù)據(jù)。水力壓裂控制系統(tǒng)和所述液氮泡沫壓裂泵車控制系統(tǒng)通過數(shù)傳電臺和現(xiàn)場控制中心的控制系統(tǒng)無線通訊，實現(xiàn)對氮氣泡沫壓裂作業(yè)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控；遠程控制中心通過GPRS公網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)實現(xiàn)與現(xiàn)場控制中心壓裂作業(yè)數(shù)據(jù)遠程無線通訊。
[0007]水力壓裂控制系統(tǒng)和液氮泡沫壓裂泵車控制系統(tǒng)通過高速數(shù)傳電臺和現(xiàn)場控制中心無線通訊。水力壓裂車控制系統(tǒng)、氮氣泡沫壓裂泵車控制系統(tǒng)、控制系統(tǒng)都分別配有高速數(shù)傳電臺，高速數(shù)傳電臺以RS485的接口方式有線接入各個控制系統(tǒng)，并組成現(xiàn)場無線通訊網(wǎng)絡(luò)。水力壓裂控制系統(tǒng)和液氮泡沫壓裂泵車控制系統(tǒng)通過高速數(shù)傳電臺將采集的數(shù)據(jù)實時發(fā)送到控制系統(tǒng)，并接收控制系統(tǒng)的控制命令，實現(xiàn)對現(xiàn)場壓裂作業(yè)的實時監(jiān)控?？刂葡到y(tǒng)和操作觸摸屏通過Ethernet接口連接，操作觸摸屏上顯示現(xiàn)場壓裂的實時數(shù)據(jù)。
[0008]現(xiàn)場控制中心和遠程控制中心通過GPRS公網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)實現(xiàn)遠程無線通訊?？刂葡到y(tǒng)通過Ethernet接口與無線路由器連接；控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過無線路由器發(fā)送到GPRS公網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)。遠程控制中心的服務(wù)器和遠程控制人機界面通過虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)絡(luò)VPN接入到GPRS公網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，獲得現(xiàn)場控制中心的壓裂作業(yè)數(shù)據(jù)。
[0009]在遠程控制人機界面上，通過組態(tài)軟件設(shè)計人機交互界面，顯示整個車組的運行狀態(tài)信息、累計計算、參數(shù)預(yù)置。服務(wù)器安裝SQL Server數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，建立車組運行參數(shù)數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)庫管理程序?qū)嚱M的運行參數(shù)、狀態(tài)信息存儲、查詢、報表輸出、打印，并可將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成*.CSV的文件格式。
[0010]本發(fā)明的有益效果是，采用成熟的數(shù)傳電臺技術(shù)，建立氮氣泡沫壓裂機組無線通訊網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)機組現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，不再受場地的約束，適合聯(lián)合機組的流動作業(yè)需求，滿足壓裂作業(yè)現(xiàn)場系統(tǒng)應(yīng)用需求；將泡沫壓裂施工數(shù)據(jù)納入聯(lián)合機組的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，與水力壓裂監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)無縫對接，實現(xiàn)泡沫壓裂監(jiān)控、實時曲線以及報表等信息化；通過GPRS公網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)實現(xiàn)泡沫壓裂機組數(shù)據(jù)遠程傳輸，達到現(xiàn)場同步效果，遠程控制中心能夠?qū)崟r監(jiān)測壓裂作業(yè)狀態(tài)，突破距離的約束，真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)的云處理和物聯(lián)網(wǎng)。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明氮氣泡沫壓裂信息化系統(tǒng)框架圖。
[0012]圖中:1.水力壓裂控制系統(tǒng)，2.氮氣泡沫壓裂泵車控制系統(tǒng)，3.控制系統(tǒng)，4.操作觸摸屏，5.服務(wù)器，6.遠程控制人機界面，7.高速數(shù)傳電臺，8.無線路由器，100.現(xiàn)場控制中心,200.遠程控制中心。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知曉的是，本發(fā)明不限于所列出的【具體實施方式】，只要符合本發(fā)明的精神，都應(yīng)該包括于本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0014]參見附圖1。本發(fā)明氮氣泡沫壓裂信息化系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)傳電臺通訊技術(shù)，將氮氣泡沫壓裂泵車控制系統(tǒng)與現(xiàn)有成熟的水力壓裂控制系統(tǒng)無縫對接，并通過GPRS通訊系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)場壓裂作業(yè)數(shù)據(jù)的無線遠程傳輸。
[0015]本發(fā)明氮氣泡沫壓裂信息化系統(tǒng)的水力壓裂車控制系統(tǒng)1、氮氣泡沫壓裂泵車控制系統(tǒng)2和控制系統(tǒng)3通過高速數(shù)傳電臺7實現(xiàn)壓裂作業(yè)現(xiàn)場無線通訊。高速數(shù)傳電臺7采用先進的GFSK調(diào)制方式，多工作頻段，載波頻率400-470MHZ，最高達到19200bps通訊波特率，數(shù)據(jù)透明傳輸，自動啟動發(fā)射，無需進行收發(fā)控制。水力壓裂車控制系統(tǒng)1、氮氣泡沫壓裂泵車控制系統(tǒng)2、控制系統(tǒng)3分別配備有高速數(shù)傳電臺7，高速數(shù)傳電臺7以RS485的接口方式有線接入各個控制系統(tǒng)，并組成現(xiàn)場無線通訊網(wǎng)絡(luò)。水力壓裂控制系統(tǒng)I和液氮泡沫壓裂泵車控制系統(tǒng)2通過高速數(shù)傳電臺7將采集的數(shù)據(jù)實時、可靠地發(fā)送到控制系統(tǒng)3，并接收現(xiàn)場控制系統(tǒng)3的控制命令，實現(xiàn)現(xiàn)場壓裂作業(yè)實時監(jiān)控。控制系統(tǒng)3和操作觸摸屏4通過Ethernet接口連接，操作觸摸屏4上顯示現(xiàn)場壓裂實時數(shù)據(jù)
[0016]現(xiàn)場控制中心100和遠程控制中心200通過GPRS公網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)實現(xiàn)遠程無線通訊。無線路由器8通過Ethernet接口與控制系統(tǒng)3連接。控制系統(tǒng)3的數(shù)據(jù)通過無線路由器8發(fā)送到GPRS公網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)。遠程控制中心200的服務(wù)器5和遠程控制人機界面6,采用虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)絡(luò)VPN (virtual private network)接入到GPRS公網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，獲得現(xiàn)場控制中心100的壓裂作業(yè)數(shù)據(jù)。
[0017]現(xiàn)場控制中心100和遠程控制中心200通過GPRS公網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)實現(xiàn)遠程無線通訊?，F(xiàn)場控制中心3配有GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端-無線路由器8，無線路由器8通過Ethernet接口連接到控制系統(tǒng)3。無線路由器8按照專用協(xié)議進行解析得到控制系統(tǒng)3傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)，最終通過各種網(wǎng)關(guān)和路由到達服務(wù)器5，服務(wù)器5和遠程控制人機界面6,采用虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)絡(luò)VPN(virtual private network)接入到GPRS公網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，獲得控制系統(tǒng)3的壓裂作業(yè)數(shù)據(jù)。
[0018]應(yīng)該注意的是上述實施例是示例而非限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè)計很多替代實施例而不脫離本專利的權(quán)利要求范圍。
【主權(quán)項】
1.一種氮氣泡沫壓裂信息化系統(tǒng)，包括現(xiàn)場控制中心(100)、遠程控制中心(200)，現(xiàn)場控制中心(100)由控制系統(tǒng)(3)、操作觸摸屏(4)組成，遠程控制中心(200)由服務(wù)器(5)和遠程控制人機界面(6)組成，其特征是: 信息化系統(tǒng)包括水力壓裂控制系統(tǒng)(1)，液氮泡沫壓裂泵車控制系統(tǒng)(2)； 所述水力壓裂控制系統(tǒng)(I)對水力壓裂作業(yè)集中控制，包括機組設(shè)備的啟動、換檔、參數(shù)顯示、壓力控制、流量控制； 所述氮氣泡沫壓裂泵車控制系統(tǒng)(2)控制液氮泵壓力、計算液氮泵排量等數(shù)據(jù)； 所述水力壓裂控制系統(tǒng)(I)和所述液氮泡沫壓裂泵車控制系統(tǒng)(2)通過數(shù)傳電臺和現(xiàn)場控制中心(100)的控制系統(tǒng)(3)無線通訊，實現(xiàn)對氮氣泡沫壓裂作業(yè)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控；所述遠程控制中心(200)通過GPRS公網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)實現(xiàn)與現(xiàn)場控制中心(100)壓裂作業(yè)數(shù)據(jù)遠程無線通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氮氣泡沫壓裂信息化系統(tǒng)，其特征是: 所述水力壓裂控制系統(tǒng)(I)和液氮泡沫壓裂泵車控制系統(tǒng)(2)通過高速數(shù)傳電臺(7)和現(xiàn)場控制中心(100)無線通訊； 所述水力壓裂車控制系統(tǒng)(I)、氮氣泡沫壓裂泵車控制系統(tǒng)(2)、控制系統(tǒng)(3)都分別配有高速數(shù)傳電臺(7)，高速數(shù)傳電臺(7)以RS485的接口方式有線接入各個控制系統(tǒng)，并組成現(xiàn)場無線通訊網(wǎng)絡(luò)； 所述水力壓裂控制系統(tǒng)(I)和液氮泡沫壓裂泵車控制系統(tǒng)(2)通過高速數(shù)傳電臺(7)將采集的數(shù)據(jù)實時發(fā)送到控制系統(tǒng)(3)，并接收控制系統(tǒng)(3)的控制命令，實現(xiàn)對現(xiàn)場壓裂作業(yè)的實時監(jiān)控； 所述控制系統(tǒng)(3 )和操作觸摸屏(4 )通過Ethernet接口連接，操作觸摸屏(4 )上顯示現(xiàn)場壓裂的實時數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述氮氣泡沫壓裂信息化系統(tǒng)，其特征是: 所述現(xiàn)場控制中心(100)和遠程控制中心(200)通過GPRS公網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)實現(xiàn)遠程無線通訊； 所述控制系統(tǒng)(3)通過Ethernet接口與無線路由器(8)連接；控制系統(tǒng)(3)的數(shù)據(jù)通過無線路由器(8)發(fā)送到GPRS公網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)； 所述遠程控制中心(200 )的服務(wù)器(5 )和遠程控制人機界面(6 )通過虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)絡(luò)VPN接入到GPRS公網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，獲得現(xiàn)場控制中心(100)的壓裂作業(yè)數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述氮氣泡沫壓裂信息化系統(tǒng)，其特征是:在所述遠程控制人機界面(6)上，通過組態(tài)軟件設(shè)計人機交互界面，顯示整個車組的運行狀態(tài)信息、累計計算、參數(shù)預(yù)置； 所述服務(wù)器(5)安裝SQL Server數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，建立車組運行參數(shù)數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)庫管理程序?qū)嚱M的運行參數(shù)、狀態(tài)信息存儲、查詢、報表輸出、打印，并可將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成*.CSV的文件格式。
【專利摘要】一種氮氣泡沫壓裂信息化系統(tǒng)。為了克服現(xiàn)有氮氣泡沫壓裂作業(yè)設(shè)備存在的控制系統(tǒng)電纜過多過長，不方便作業(yè)的不足，本發(fā)明包括水力壓裂控制系統(tǒng)，液氮泡沫壓裂泵車控制系統(tǒng)；水力壓裂控制系統(tǒng)對水力壓裂作業(yè)集中控制；氮氣泡沫壓裂泵車控制系統(tǒng)控制液氮泵壓力、計算液氮泵排量等數(shù)據(jù)；水力壓裂控制系統(tǒng)和液氮泡沫壓裂泵車控制系統(tǒng)通過數(shù)傳電臺和現(xiàn)場控制中心的控制系統(tǒng)無線通訊，實現(xiàn)對氮氣泡沫壓裂作業(yè)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控；遠程控制中心通過GPRS公網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)實現(xiàn)與現(xiàn)場控制中心壓裂作業(yè)數(shù)據(jù)遠程無線通訊。其有益效果是采用成熟的數(shù)傳電臺技術(shù)，建立氮氣泡沫壓裂機組無線通訊網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)機組現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，滿足壓裂作業(yè)現(xiàn)場系統(tǒng)應(yīng)用需求。
【IPC分類】G05B19-418, E21B43-26
【公開號】CN104632166
【申請?zhí)枴緾N201310552245
【發(fā)明人】王樹龍, 徐剛, 劉思南
【申請人】中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年11月8日