專利名稱：開發井遠程在線監控系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油開采技術領域，特別是一種開發井遠程在線監控系統。
背景技術：
目前國內外石油開采系統基本上都是使用抽油機開采方式。由于每臺抽油機的各種工作狀況不盡相同，如沖程、沖次、載荷等，而且油井的本身狀況也在實時變化，如油壓、套壓、原油溫度等。而水井由于地層情況的不同，注水壓力和注入量都會不一樣，而且隨著注水時間的增加，注入壓力等參數都會發生變化。因此，為了提早預防生產事故，及時準確的獲取油、水井生產狀況就非常必要了。對于抽油機井和水井的各種參數錄取，目前還停留在人工定期巡查和手動控制等手段，人工勞動強度大，管理難度大，工作效率低。隨著無線通訊技術和自動化技術的不斷進步，也有一些油、水井參數自動采集技術得到應用，但大多 結構復雜，電子線路干擾嚴重，而且大多數都停留在井場的范圍內采集，沒有實現遠程在線采集，尤其是遠程在線自動控制技術，在國內油田基本還沒有成熟的技術。
發明內容本實用新型的主要目的在于解決現有技術中存在的問題，提供一種開發井遠程在線監控系統。本實用新型的目的是通過下述技術方案予以實現的開發井遠程在線監控系統，其特征在于由多個現場監測部分和遠程控制部分組成；所述現場監測部分設置在各個開發井現場獲取監測數據，并將所獲取的監測數據匯集在所述遠程控制部分；所述現場監測部分由監測數據采集端和監測數據控制端組成；所述監測數據采集端包括數據采集單元和無線數據傳輸單元；所述數據采集單元，用于采集開發井的采井監測數據，并將該采井監測數據傳送至無線數據傳輸單元；所述無線數據傳輸單元，用于將所收集的采井監測數據上傳至監測數據控制端；所述監測數據控制端包括監測端通訊模塊、多功能控制模塊、遠程數據采集終端、變頻器和電參量采集模塊；所述監測端通訊模塊，用于接收所述采井監測數據，并將該采井監測數據傳送至遠程數據采集終端；與所述遠程控制部分進行數據通訊，將遠程數據采集終端發送來的監測數據發送至遠程控制部分，接收遠程控制部分發送來的調整命令，并轉發至多功能控制模塊；所述電參量采集模塊，用于采集電動機的電參量數據，并將該電參量數據傳送至遠程數據采集終端；所述遠程數據采集終端，用于對所述采井監測數據和電參量數據進行處理形成監測數據，并將該監測數據分別發送至監測端通訊模塊和多功能控制模塊；[0014]所述多功能控制模塊，用于接收用戶的調整命令，根據該調整命令輸出電動機控制信號至變頻器；所述變頻器，用于根據所述電動機控制信號變頻調節電動機；所述遠程控制部分包括控制端通訊模塊、動態數據交換模塊、數據庫、監測數據處理模塊和顯不輸出模塊；所述控制端通訊模塊，用于與監測端通訊模塊進行數據通訊，將所接收的監測數據發送至動態數據交換模塊；所述動態數據交換模塊，用于進行編解碼處理，并將解碼獲得的監測數據發送至數據庫進行存儲；所述數據庫，用于進行數據存儲；所述監測數據處理模塊，用于調用數據庫所存儲的監測數據進行處理，形成采井現場工況信息，并發送至數據庫進行存儲；所述顯示輸出模塊，用于調用數據庫所存儲的采井現場工況信息進行輸出顯示。所述開發井為抽油機井；所述數據采集單元包括示功圖測試儀、油套壓變送器、溫度傳感器；所述示功圖測試儀，安裝在抽油機的懸繩器上，用于采集抽油機懸點載荷和位移數據；所述油套壓變送器，安裝在采油樹上，用于采集油壓和套壓數據；所述溫度傳感器，安裝在采油樹上，用于采集原油溫度。所述監測數據處理模塊包括示功圖算產模塊和動液面計算模塊；所述示功圖算產模塊，用于根據示功圖測試儀所采集的抽油機懸點載荷和位移數據，以及單井基礎數據，計算該抽油機井的產量；所述動液面計算模塊，用于根據示功圖測試儀所采集的抽油機懸點載荷、位移數據、油壓數據、套壓數據以及單井基礎數據，計算該抽油機井的動液面深度。所述開發井為水井；所述數據采集單元包括流量計、油套壓變送器、溫度傳感器；所述流量計，安裝在采油樹上，用于采集水井排量；所述油套壓變送器，安裝在采油樹上，用于采集油壓和套壓數據；所述溫度傳感器，安裝在采油樹上，用于采集原油溫度。在所述無線數據傳輸單元外側設有金屬屏蔽層。在所述遠程控制部分中還設置有自動控制模塊；所述自動控制模塊，用于接收所述顯示輸出模塊所輸出的采井現場工況信息，根據預先設置的自動控制參數對該采井現場工況信息進行分析，自動生成調整命令，并將所生成的調整命令發送至所述動態數據交換模塊。所述自動控制參數為沉沒度參數和/或示功圖飽滿度參數等。通過本實用新型實施例，設計了一種開發井遠程在線監控系統，采用了傳感器技術、無線通訊技術、GPRS通訊技術、自動控制技術和計算機技術等多項技術相結合，并與油田生產實際相結合，實現了開采機井遠程在線工況監測和自動控制，大大減少了油田工人勞動強度，而且提升了油、水井管理效率，實現了大面積油、水井集中管理，提高了油、水井系統效率，達到了節能降耗的目的。
此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本實用新型的限定。在附圖中圖I為開發井遠程在線監控系統整體結構圖；圖2為現場監測部分的結構示意圖；圖3為遠程控制部分的結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施方式和附圖，對本實用新型做進一步詳細說明。在此，本實用新型的示意性實施方式及其說明用于解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。本實用新型所稱開發井包括在石油開采過程中各種類型的井，如抽油機井、水井等。各種井均可采用本專利所設計的監控系統實施監控管理。本實用新型所設計的開發井遠程在線監控系統主要由多個現場監測部分和遠程控制部分兩大部分組成。如圖I所示，所述現場監測部分安裝在各個開發井現場獲取開發井的監測數據。各個現場監測部分將所獲取的監測數據匯集在所述遠程控制部分，以實現遠程監控。圖2為現場監測部分的結構示意圖。如圖所示，該現場監測部分由監測數據采集端和監測數據控制端組成。所述監測數據采集端包括數據采集單元4和無線數據傳輸單元6。所述數據采集單元4，用于采集開發井的采井監測數據，并將該采井監測數據傳送至無線數據傳輸單元6。所述無線數據傳輸單元6，用于每隔一段時間將所收集的采井監測數據上傳至監測數據控制端。由于，現場監測部分所處的井下工作環境復雜，因此對該無線數據傳輸單元6的抗干擾設計尤為重要。本專利中，在該無線數據傳輸單元6外側設有金屬屏蔽層，以增強無線數據傳輸單元6的抗干擾能力。所述監測數據控制端包括監測端通訊模塊8、多功能控制模塊9、遠程數據采集終端10(RTU，Remote Terminal Unit)、變頻器11和電參量采集模塊12。所述監測端通訊模塊8，用于接收無線數據傳輸單元6所上傳的采井監測數據，并將該采井監測數據傳送至遠程數據采集終端10 ;與所述遠程控制部分進行數據通訊，將遠程數據采集終端10發送來的監測數據發送至遠程控制部分，接收遠程控制部分發送來的用戶的調整命令，并轉發至多功能控制模塊9。所述電參量采集模塊12，用于采集電動機13的電參量數據，將該電參量數據傳送至遠程數據采集終端10。所述遠程數據采集終端10，用于對所述采井監測數據和電參量數據進行處理形成監測數據，并將該監測數據分別發送至監測端通訊模塊8和多功能控制模塊9。所述多功能控制模塊9，用于接收用戶的調整命令，根據該調整命令輸出電動機控制信號至變頻器11。這里應當指出，該用戶的調整命令既可以是工作人員在現場根據監測數據所顯示的采井及電動機當前的工況信息，直接對該多功能控制模塊9做出的調整命令，也可以是由遠程控制部分遠程發出的調整命令。所述變頻器11，用于根據所述電動機控制信號變頻調節電動機13。圖3為遠程控制部分的結構示意圖。如圖所示，該遠程控制部分包括控制端通訊模塊2、動態數據交換模塊20 (DDE，Dynamic Data Exchange)、數據庫15、監測數據處理模塊16和顯不輸出模塊18。所述控制端通訊模塊2，用于與監測端通訊模塊8進行數據通訊，將所接收的監測數據發送至動態數據交換模塊20。由于，該監控系統需要保證信號傳輸的穩定性，因此需要采用具有較強通訊能力的技術實現現場監測部分于遠程控制部分之間的數據通訊。在本實施例中，具體采用的是GPRS技術來實現兩者間的數據通訊的。所述動態數據交換模塊20，用于進行編解碼處理，將通訊信號轉換為數據信號或將數據信號轉換為通訊信號，并將解碼獲得的監測數據發送至數據庫15進行存儲。所述數據庫15，用于進行數據存儲。所述監測數據處理模塊16，用于每隔一段時間調用數據庫15所存儲的監測數據進行處理，形成采井現場工況信息，并發送至數據庫15進行存儲。這里所謂的采井現場工況信息是指根據現場所采集的監測數據(包括采井監測數據和電參量數據)進行統計計算，最終形成能夠表現現場工作狀況的信息數據。例如，工況參數、示功圖、產量數據和動液面深度等。所述顯示輸出模塊18，用于每隔一段時間調用數據庫15所存儲的采井現場工況信息進行輸出顯示。本實用新型所設計開發井遠程在線監控系統中，采用了傳感器技術、無線通訊技術、GPRS通訊技術、自動控制技術和計算機技術等多項技術相結合，并與油田生產實際相結合。該系統能夠實現開采機井遠程在線工況監測和自動控制，大大減少了油田工人勞動強度，而且提升了油、水井管理效率，實現了大面積油、水井集中管理，提高了油、水井系統效率，達到了節能降耗的目的。該監控系統適合在各種類型的抽油機井和水井上使用。而根據監控對象的不同，工作人員所關心的工況信息也不相同，進而所述數據采集單元4中所設置的相應傳感器也隨之而不同。下面我們就具體根據抽油機井和水井的不同，提供針對該兩種開發井數據采集單元4的不同實施方案。對于抽油機井，工作人員一般比較關心抽油機井示功數據、油壓、套壓以及原油溫度等數據。因此，本實施例中，所述數據采集單元4包括示功圖測試儀、油套壓變送器、溫度傳感器。所述示功圖測試儀，安裝在抽油機的懸繩器上，用于采集抽油機懸點載荷和位移數據。該示功圖測試儀通過無線傳輸技術將所采集數據上傳至無線數據傳輸單元6。所述油套壓變送器，安裝在采油樹上，用于采集油壓和套壓數據。所述溫度傳感器，安裝在采油樹上，用于采集原油溫度。通過上述數據采集單元可以針對抽油機井獲得工作人員所關心的采井監測數據。對于上述針對抽油機井所設計的數據采集單元4，所述監測數據處理模塊16中也需要設置相應的處理模塊。因此，對本實施例，所述監測數據處理模塊16包括示功圖算產模塊和動液面計算模塊。所述示功圖算產模塊，用于根據示功圖測試儀所采集的抽油機懸點載荷和位移數據，以及單井基礎數據，計算該抽油機井的產量；所謂單井基礎數據包括套管內外徑數據、油管內外徑數據、泵長、泵徑等參數。這些單井基礎數據預先存儲于數據庫15中。所述動液面計算模塊，用于根據示功圖測試儀所采集的抽油機懸點載荷、位移數據、油壓數據、套壓數據以及單井基礎數據，計算該抽油機井的動液面深度。對于水井，工作人員一般比較關心水井排量、油壓、套壓以及原油溫度等數據。因此，本實施例中，所述數據采集單元4包括流量計、油套壓變送器、溫度傳感器。所述流量計，安裝在采油樹上，用于采集水井排量。 所述油套壓變送器，安裝在采油樹上，用于采集油壓和套壓數據。所述溫度傳感器，安裝在采油樹上，用于采集原油溫度。通過上述數據采集單元可以針對水井獲得工作人員所關心的采井監測數據。另外，本監控系統除了提供用戶通過遠程控制部分對各個開發井實施監控并手動輸入調整命令對開發井進行調整外，還提供對開發井的自動控制功能。參見圖3所示，在該遠程控制部分中還設置有自動控制模塊19。所述自動控制模塊19，用于接收所述顯示輸出模塊18所輸出的采井現場工況信息，根據預先設置的自動控制參數對該采井現場工況信息進行分析，自動生成調整命令，并將所生成的調整命令發送至動態數據交換模塊20。所述自動控制參數為工作人員預先設定的參數，其中可以包括沉沒度參數和/或示功圖飽滿度參數等。發送至動態數據交換模塊20的調整命令被編碼為通訊信號，由控制端通訊模塊2發送至相應開發井的監測端通訊模塊8，以進行相應調整控制。綜上所述，本實施例設計了一種開發井遠程在線監控系統，該系統采用了傳感器技術、無線通訊技術、GPRS通訊技術、自動控制技術和計算機技術等多項技術相結合，并與油田生產實際相結合。該系統能夠實現開采機井遠程在線工況監測和自動控制，大大減少了油田工人勞動強度，而且提升了油、水井管理效率，實現了大面積油、水井集中管理，提高了油、水井系統效率，達到了節能降耗的目的。本領域技術人員在此設計思想之下所做任何不具有創造性的改造，均應視為在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.開發井遠程在線監控系統，其特征在于由多個現場監測部分和遠程控制部分組成；所述現場監測部分設置在各個開發井現場獲取監測數據，并將所獲取的監測數據匯集在所述遠程控制部分； 所述現場監測部分由監測數據采集端和監測數據控制端組成； 所述監測數據采集端包括數據采集單元和無線數據傳輸單元； 所述數據采集單元，用于采集開發井的采井監測數據，并將該采井監測數據傳送至無線數據傳輸單元； 所述無線數據傳輸單元，用于將所收集的采井監測數據上傳至監測數據控制端；所述監測數據控制端包括監測端通訊模塊、多功能控制模塊、遠程數據采集終端、變頻器和電參量采集模塊； 所述監測端通訊模塊，用于接收所述采井監測數據，并將該采井監測數據傳送至遠程數據采集終端；與所述遠程控制部分進行數據通訊，將遠程數據采集終端發送來的監測數據發送至遠程控制部分，接收遠程控制部分發送來的調整命令，并轉發至多功能控制模塊； 所述電參量采集模塊，用于采集電動機的電參量數據，并將該電參量數據傳送至遠程數據采集終端； 所述遠程數據采集終端，用于對所述采井監測數據和電參量數據進行處理形成監測數據，并將該監測數據分別發送至監測端通訊模塊和多功能控制模塊； 所述多功能控制模塊，用于接收用戶的調整命令，根據該調整命令輸出電動機控制信號至變頻器； 所述變頻器，用于根據所述電動機控制信號變頻調節電動機； 所述遠程控制部分包括控制端通訊模塊、動態數據交換模塊、數據庫、監測數據處理模塊和顯不輸出模塊； 所述控制端通訊模塊，用于與監測端通訊模塊進行數據通訊，將所接收的監測數據發送至動態數據交換模塊； 所述動態數據交換模塊，用于進行編解碼處理，并將解碼獲得的監測數據發送至數據庫進行存儲； 所述數據庫，用于進行數據存儲； 所述監測數據處理模塊，用于調用數據庫所存儲的監測數據進行處理，形成采井現場工況信息，并發送至數據庫進行存儲； 所述顯示輸出模塊，用于調用數據庫所存儲的采井現場工況信息進行輸出顯示。
2.如權利要求I所述的開發井遠程在線監控系統，其特征在于所述開發井為抽油機井；所述數據采集單元包括示功圖測試儀、油套壓變送器、溫度傳感器； 所述示功圖測試儀，安裝在抽油機的懸繩器上，用于采集抽油機懸點載荷和位移數據； 所述油套壓變送器，安裝在采油樹上，用于采集油壓和套壓數據； 所述溫度傳感器，安裝在采油樹上，用于采集原油溫度。
3.如權利要求I所述的開發井遠程在線監控系統，其特征在于所述開發井為水井；所述數據采集單元包括流量計、油套壓變送器、溫度傳感器；所述流量計，安裝在采油樹上，用于采集水井排量； 所述油套壓變送器，安裝在采油樹上，用于采集油壓和套壓數據； 所述溫度傳感器，安裝在采油樹上，用于采集原油溫度。
4.如權利要求I所述的開發井遠程在線監控系統，其特征在于在所述無線數據傳輸單元外側設有金屬屏蔽層。
專利摘要本實用新型提供了一種開發井遠程在線監控系統，由多個現場監測部分和遠程控制部分組成；所述現場監測部分設置在各個開發井現場獲取監測數據，并將所獲取的監測數據匯集在所述遠程控制部分。該監控系統采用了傳感器技術、無線通訊技術、GPRS通訊技術、自動控制技術和計算機技術等多項技術相結合，并與油田生產實際相結合，實現了開采機井遠程在線工況監測和自動控制，大大減少了油田工人勞動強度，而且提升了油、水井管理效率，實現了大面積油、水井集中管理，提高了油、水井系統效率，達到了節能降耗的目的。
文檔編號G05B19/418GK202512416SQ20112055542
公開日2012年10月31日 申請日期2011年12月27日 優先權日2011年12月27日
發明者丁莉, 何建中, 葉淼, 張洪志, 戰云峰, 潘建華, 趙云峰, 高本成 申請人:中國石油天然氣股份有限公司