一種采油現場安全監控裝置的制作方法

本發明涉及采油工程技術領域，具體涉及一種采油現場安全監控裝置。

背景技術：

油田油井大多分布的較為分散，油井工作狀況的監測和控制，一直是采油廠一項重要和困難的工作。現有技術的檢測主要包括：一是井口設備的日常管理，它是通過油井巡視員或維修工定期巡回檢查來實現，這部分工作主要是對油井的產量、井口壓力、油溫等數據進行記錄，并對井口設備的異常情況進行處理；二是井口設備的其它檢測及油井工作狀況的診斷，油井產油量的計算，這部分工作主要由工程技術人員來完成。

現有技術中的采油現場的監控系統技術人員參與程度較高，尤其對油井設備的檢測以及油氣的輸送過程中，技術人員的判斷往往不具有準確性。

技術實現要素：

本發明主要是解決現有技術所存在的技術問題，從而提供一種具有使用壽命長，精度高、且安全性能好的優點的采油現場安全監控裝置。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

1、本發明的一種采油現場安全監控裝置，包括油井設備監控單元、油氣輸送監控單元，以及集中控制單元和遠程服務器；

所述的油井設備監控單元包括對井口設備的運行狀態進行實時監控的設備運行監控模塊，設備運行監控模塊實時對井口設備的電壓、電流、工作位置、磨損程度進行監測；采分別在井口設備上設置一組電壓傳感器、一組電流傳感器、一組位置傳感器、一組紅外傳感器，分別實時采集井口設備的電壓、電流、位置和磨損程度信息；

所述的油井設備監控單元還包括設備環境監測模塊，在油井設備上設置有實時監測油井設備所處環境的溫度、濕度、風力、空氣含量的各種傳感器，分別為溫度傳感器組、濕度傳感器組、風速傳感器組和空氣監測傳感器組，各傳感器組分別將采集的信息按照上述的冗余判定方式進行采集，并通過集中控制單元進行判定；

所述的油井設備監控單元還包括設備通信監測模塊，實時對設備的通信情況進行監測，在各設備的信號傳輸線路上設置信號監測設備，并將監測結果傳輸至集中控制單元；所述的信號監測設備包括設置在線路上的信號監測儀；

所述的油氣輸送監控單元，對油氣輸送線路進行實時監測；包括輸送運行監控模塊，其對油氣輸送設備進行實時監控，對輸送設備的電壓、電流、工作位置、磨損程度進行監測；分別在輸送設備上設置一組電壓傳感器、一組電流傳感器、一組位置傳感器、一組紅外傳感器，分別實時采集井口設備的電壓、電流、位置和磨損程度信息；

所述的油氣輸送單元還包括輸送環境監測模塊，在輸送設備上設置有實時監測油井設備所處環境的溫度、濕度、風力、空氣含量的各種傳感器，分別為溫度傳感器組、濕度傳感器組、風速傳感器組和空氣監測傳感器組，各傳感器組分別將采集的信息按照上述的冗余判定方式進行采集，并通過集中控制單元進行判定；

還包括輸送通信監測模塊，實時對設備的通信情況進行監測，在各設備的信號傳輸線路上設置信號監測設備，并將監測結果傳輸至集中控制單元；所述的信號監測設備包括設置在線路上的信號監測儀。

進一步地，三個紅外線感應器分別測量油井設備的監測位置的厚度值R；

所述的集中控制單元內設置采集電路、比較電路和輸出電路，還包括存儲電路，存儲有各個采集參數的標準值；

所述的采集電路分別采集各個紅外線感應器的實時的厚度值R；經過比較電路的比較后輸出最終的厚度值R，根據該厚度值R確定最終的厚度。在所述的存儲電路中存儲有紅外線感應器的標準厚度值；

所述的比較電路按照下述公式判定第一紅外線感應器、第二紅外線感應器的值P₂₁：

式中，P₂₁表示第一紅外線感應器、第二紅外線感應器的厚度的值，r₁表示第一厚度紅外線感應器的實時采樣值，r₂表示第二厚度紅外線感應器的實時采樣值；r₃表示第三厚度紅外線感應器的實時采樣值；T表示均方差運算，I表示積分運算；

所述的比較電路按照下述公式判定第一紅外線感應器、第二紅外線感應器的值P₃₁：

式中，P₃₁表示第一紅外線感應器、第三紅外線感應器的厚度的值，r₁表示第一厚度紅外線感應器的實時采樣值，r₂表示第二厚度紅外線感應器的實時采樣值；r₃表示第三厚度紅外線感應器的實時采樣值；T表示均方差運算，I表示積分運算；

所述的比較電路按照下述公式判定第二紅外線感應器、第三紅外線感應器的值P₂₃：

式中，P₂₃表示第二紅外線感應器、第三紅外線感應器的值，r₁表示第一厚度紅外線感應器的實時采樣值，r₂表示第二厚度紅外線感應器的實時采樣值；r₃表示第三厚度紅外線感應器的實時采樣值；T表示均方差運算，I表示積分運算；

經過上述方式獲取的P₂₁、P₃₁、P₂₃，經過三個值的平均值計算，獲取該組的終值厚度R。所述的存儲電路根據存儲的紅外線感應器的厚度值R，確定最終的厚度。

進一步地，所述的集中控制單元將采集和處理后的信號傳輸至遠程服務器中，對整個采油系統的運行、環境及通信情況進行存儲及判斷。

本發明的有益效果是：由于采油現場監控裝置設置多組傳感器，對運行、環境和通信進行實時監測，保證了采油及傳輸的正常運作，設備在運作過程中減少磨損，及時進行修復，延長了設備的使用壽命；防止發生強行停止或其它嚴重損壞的不良現象，大大降低了安全隱患，提高了安全性能。

通過對設備進行多參數的監控，并通過冗余判定的方式進行精準運算，在節約程序資源的前提下，降低了人工測試的不確定性；通過對設備進行全參數的監測，不但能夠對設備進行多層次、多角度的維護，也實現了遠程監控，對采油情況進行全局掌控。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明的采油現場安全監控裝置的功能框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定

如圖1所示，本發明實施例的采油現場安全監控裝置，包括油井設備監控單元、油氣輸送監控單元，以及集中控制單元和遠程服務器。

其中，上述的油井設備監控單元包括對井口設備的運行狀態進行實時監控的設備運行監控模塊，設備運行監控模塊實時對井口設備的電壓、電流、工作位置、磨損程度進行監測。本實施例中，采用傳感器組進行監測，分別在井口設備上設置一組電壓傳感器、一組電流傳感器、一組位置傳感器、一組紅外傳感器，分別實時采集井口設備的電壓、電流、位置和磨損程度信息。

各個傳感器分別將采集的信息傳輸至集中控制單元中，所述的集中控制單元采用冗余判定的方式對具體設備的信息進行判定。

在本實施例中，通過對紅外線傳感器組的監測進行說明。

三個紅外線感應器分別測量油井設備的監測位置的厚度值R；

所述的集中控制單元內設置采集電路、比較電路和輸出電路，還包括存儲電路，存儲有各個采集參數的標準值；

所述的采集電路分別采集各個紅外線感應器的實時的厚度值R；經過比較電路的比較后輸出最終的厚度值R，根據該厚度值R確定最終的厚度。在所述的存儲電路中存儲有紅外線感應器的標準厚度值。

所述的比較電路分別按照冗余判定的方式計算各紅外線感應器數據的值，并根據各個值的數據情況，判定最終厚度信息。

所述的比較電路按照下述公式判定第一紅外線感應器、第二紅外線感應器的值P₂₁：

式中，P₂₁表示第一紅外線感應器、第二紅外線感應器的厚度的值，r₁表示第一厚度紅外線感應器的實時采樣值，r₂表示第二厚度紅外線感應器的實時采樣值；r₃表示第三厚度紅外線感應器的實時采樣值；T表示均方差運算，I表示積分運算。

上述運算的基本算法為：通過獲取在某個時間段內的所有采樣點的厚度值，對某個時間段內的各個取值進行積分運算和均方差運算，得出相比較的平均值。

所述的比較電路按照下述公式判定第一紅外線感應器、第二紅外線感應器的值P₃₁：

式中，P₃₁表示第一紅外線感應器、第三紅外線感應器的厚度的值，r₁表示第一厚度紅外線感應器的實時采樣值，r₂表示第二厚度紅外線感應器的實時采樣值；r₃表示第三厚度紅外線感應器的實時采樣值；T表示均方差運算，I表示積分運算。

所述的比較電路按照下述公式判定第二紅外線感應器、第三紅外線感應器的值P₂₃：

式中，P₂₃表示第二紅外線感應器、第三紅外線感應器的值，r₁表示第一厚度紅外線感應器的實時采樣值，r₂表示第二厚度紅外線感應器的實時采樣值；r₃表示第三厚度紅外線感應器的實時采樣值；T表示均方差運算，I表示積分運算。

經過上述方式獲取的P₂₁、P₃₁、P₂₃，經過三個值的平均值計算，獲取該組的終值厚度R。所述的存儲電路根據存儲的紅外線感應器的厚度值R，確定最終的厚度。

當最終計算所得的終值厚度R大于存儲電路內的厚度值時，確定存在磨損，需要對相關設備進行修復。

所述的紅外線傳感器設置在相關設備上，并且，各個傳感器設置在能夠獲取相同信號的位置；所述的電壓傳感器、電流傳感器、位置傳感器均能夠采集相同質量的信號。

上述的油井設備監控單元還包括設備環境監測模塊，在油井設備上設置有實時監測油井設備所處環境的溫度、濕度、風力、空氣含量的各種傳感器，分別為溫度傳感器組、濕度傳感器組、風速傳感器組和空氣監測傳感器組，各傳感器組分別將采集的信息按照上述的冗余判定方式進行采集，并通過集中控制單元進行判定。

所述的油井設備監控單元還包括設備通信監測模塊，實時對設備的通信情況進行監測，在各設備的信號傳輸線路上設置信號監測設備，并將監測結果傳輸至集中控制單元；所述的信號監測設備包括設置在線路上的信號監測儀。

還包括油氣輸送監測單元，對油氣輸送線路進行實時監測；包括輸送運行監控模塊，其對油氣輸送設備進行實時監控，對輸送設備的電壓、電流、工作位置、磨損程度進行監測。本實施例中，采用傳感器組進行監測，分別在輸送設備上設置一組電壓傳感器、一組電流傳感器、一組位置傳感器、一組紅外傳感器，分別實時采集井口設備的電壓、電流、位置和磨損程度信息。

各個傳感器分別將采集的信息傳輸至集中控制單元中，所述的集中控制單元采用冗余判定的方式對具體設備的信息進行判定。

油氣輸送單元還包括輸送環境監測模塊，在輸送設備上設置有實時監測油井設備所處環境的溫度、濕度、風力、空氣含量的各種傳感器，分別為溫度傳感器組、濕度傳感器組、風速傳感器組和空氣監測傳感器組，各傳感器組分別將采集的信息按照上述的冗余判定方式進行采集，并通過集中控制單元進行判定。

還包括輸送通信監測模塊，實時對設備的通信情況進行監測，在各設備的信號傳輸線路上設置信號監測設備，并將監測結果傳輸至集中控制單元；所述的信號監測設備包括設置在線路上的信號監測儀。

在本發明中，還包括遠程服務器，所述的集中控制單元將采集和處理后的信號傳輸至遠程服務器中，對整個采油系統的運行、環境及通信情況進行存儲及判斷；并且，在本發明中，所述的遠程服務器通過對整個采油監控系統的分析，對采油系統進行評價。

由于采油現場監控裝置設置多組傳感器，對運行、環境和通信進行實時監測，保證了采油及傳輸的正常運作，設備在運作過程中減少磨損，及時進行修復，延長了設備的使用壽命；防止發生強行停止或其它嚴重損壞的不良現象，大大降低了安全隱患，提高了安全性能。

通過對設備進行多參數的監控，并通過冗余判定的方式進行精準運算，在節約程序資源的前提下，降低了人工測試的不確定性；通過對設備進行全參數的監測，不但能夠對設備進行多層次、多角度的維護，也實現了遠程監控，對采油情況進行全局掌控。

以上所述的，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。