用于蒸汽驱开采方式的数据采集控制系统的制作方法

本发明涉及石油开采领域，具体而言，涉及一种用于蒸汽驱开采方式的数据采集控制系统。

背景技术：

双水平井SAGD工艺采用平行双水平井布井方式，上水平井为注汽井，正下方水平井为生产井。双水平井SAGD工艺分为循环预热阶段和采油生产阶段，在循环预热阶段，注汽井和生产井井筒内均下入两根平行油管(一根长管，一根短管)，循环预热过程中，从注汽井和生产井的长管注入高温蒸汽，从短管返液至地面，形成一个循环，加热油层，使注汽井和生产井之间形成热力和水力的连通，当连通段达到一定程度后，就转入采油生产阶段。

通常情况下，双水平井SAGD在循环预热之前，不对井筒进行预处理，直接注蒸汽进行循环预热。连续注水工艺是在SAGD循环预热之前对井筒进行的一种预处理技术，这种技术是通过在注汽井、生产井内同时高压注水，利用地质力学扩容机理，改造近井地带储层物性，在注汽井与生产井之间形成一个相对均匀的垂向扩容区，建立注汽井与生产井之间的有效连通。

连续注水工艺的关键是对注水过程的控制，这种注水工艺不同于压裂，是在低于地层破裂压力的条件下进行，同时还要保证形成的垂向扩容区要沿水平段相对均匀，因此，需要对注水过程中压力和流量进行实时监测，以便及时调整各种注入参数，否则注汽井与生产井之间会形成较大的垂向裂缝，不能形成较均匀的扩容带，注汽井与生产井之间连通程度低，无法转入采油生产阶段。目前关于双水平井SAGD连续注水工艺刚开始试验，还没有配套的流量与压力的监测系统，只能通过地面的压力表进行观察。因为缺少对注水流量的监测，现有的压力表的压力数值精度也较低，且无法进行数据自动采集，因此无法对注水过程的压力和流量进行实时监测，无法控制注水过程，严重影响了注水的效果。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种用于蒸汽驱开采方式的数据采集控制系统，以解决现有技术中无法对注水过程的压力和流量进行实时监测，进而无法控制注水过程的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于蒸汽驱开采方式的数据采集控制系统，利用蒸汽驱开采方式对采油井和注汽井进行采油，采油井的入口和注汽井的入口分别与水泵的出口连接，且采油井的出口和注汽井的出口分别与水泵的入口连接，数据采集控制系统包括：测试设备，设置于注汽井和水泵之间，以及采油井和水泵之间，用于采集注汽井和采油井的注水数据；第一调节阀，设置于注汽井管路上的测试设备和水泵之间，用 于对采油井出口的流量进行调整；第二调节阀，设置于采油井管路上的测试设备和水泵之间，用于对注汽井出口的流量进行调整；PLC控制箱，分别连接于测试设备和第一调节阀和第二调节阀，用于接收注水数据，将注水数据转换为显示数据，并控制第一调节阀的开度和第二调节阀的开度。

进一步地，数据采集控制系统还包括连接于PLC控制箱的监控系统，用于读取显示数据以进行显示，并产生判断信号。

进一步地，测试设备包括多个测试元件，多个测试元件分别设置于注汽井的出口、注汽井的入口、采油井的出口以及采油井的入口处。

进一步地，多个测试元件包括至少一个压力变送器和至少一个电磁流量计，压力变送器用于采集注汽井和采油井的注水压力，且电磁流量计用于采集注汽井和采油井的注水流量。

进一步地，PLC控制箱包括PLC系统和与PLC系统连接的线性电源，且线性电源还与测试设备连接。

进一步地，PLC系统包括：模拟量输入模块，分别与测试设备、第一调节阀和第二调节阀连接，用于接收注水数据；CPU处理模块，与模拟量输入模块连接，用于将注水数据转换为显示数据；以太网模块，分别与CPU处理模块和监控系统通讯，用于将显示数据传输到监控系统中。

进一步地，当以太网模块还用于接收监控系统中判断信号，并将判断信号发送回CPU处理模块时，PLC系统还包括与CPU处理模块连接的模拟量输出模块，模拟量输出模块分别与第一调节阀和第二调节阀连接，用于根据判断信号控制第一调节阀和第二调节阀。

进一步地，监控系统具有数据发送模块，用于发送控制信号；第一调节阀和第二调节阀均具有数据接收模块，用于接收控制信号，并根据控制信号控制第一调节阀和第二调节阀的开度。

进一步地，监控系统还与水泵连接，监控系统用于控制水泵的泵速。

进一步地，监控系统具有报警单元。

进一步地，采油井和注汽井均为水平井。

应用本发明的技术方案，本发明提供了一种用于蒸汽驱开采方式的数据采集控制系统，由于该数据采集控制系统能够利用测试设备对注汽井和采油井的注水数据进行采集，并通过PLC控制箱接收采集到的注水数据，从而能够通过PLC控制箱控制第一调节阀的开度和第二调节阀的开度，进而实现了对采油井和注汽井的注水过程中注水数据的有效调控。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施方式所提供的用于蒸汽驱开采方式的数据采集控制系统的结构示意图；以及

图2示出了本发明实施方式所提供的PLC控制箱的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。

由背景技术可知，现有技术中无法对注水过程的压力和流量进行实时监测，无法控制注水过程，严重影响了注水的效果。本发明的发明人针对上述问题进行研究，提供了一种用于蒸汽驱开采方式的数据采集控制系统，如图1所示。利用蒸汽驱开采方式对采油井10和注汽井20进行采油，采油井10的入口和注汽井20的入口分别与水泵30的出口连接，且采油井10的出口和注汽井20的出口分别与水泵30的入口连接，数据采集控制系统包括：测试设备，设置于注汽井20和水泵30之间，以及采油井10和水泵30之间，用于采集注汽井20和采油井10的注水数据；第一调节阀410，设置于注汽井20管路上的测试设备和水泵30之间，用于对采油井10出口的流量进行调整；第二调节阀420，设置于采油井10管路上的测试设备和水泵30之间，用于对注汽井20出口的流量进行调整；PLC控制箱，分别连接于测试设备和第一调节阀410和第二调节阀420，用于接收注水数据，将注水数据转换为显示数据，并控制第一调节阀410的开度和第二调节阀420的开度。

上述数据采集控制系统中由于能够利用测试设备对注汽井20和采油井10的注水数据进行采集，并通过PLC控制箱接收采集到的注水数据，从而能够通过PLC控制箱控制第一调节阀410的开度和第二调节阀420的开度，进而实现了对采油井10和注汽井20的注水过程中 注水数据的有效调控。并且，注汽井20管路上的水泵30与第一调节阀410之间还设置有储液罐90，采油井10管路上的水泵30与第二调节阀420之间也设置有储液罐90。上述储液罐90能够通过水泵30将水输送至采油井10和注汽井20中，流出采油井10和注汽井20的水再返回至储液罐90中，从而实现了注水过程中水的循环利用。

在本发明提供的数据采集控制系统中，本发明中的蒸汽驱采油方式包括直井蒸汽驱、直井-水平井蒸汽驱、双水平井蒸汽驱和立体双水平井蒸汽驱。直井蒸汽驱中注汽井20与采油井10均为直井，即采用注汽直井和采油直井进行采油；直井-水平井蒸汽驱中注汽井20为直井，采油井10为水平井，即采用注汽直井和采油水平井进行采油；双水平蒸汽驱和立体双水平井蒸汽驱中注汽井20与采油井10均为水平井，即采用注汽水平井和采油水平井进行采油，双水平蒸汽驱中注汽水平井与采油水平井相互平行设置，如；立体双水平井蒸汽驱中各注汽水平井相互平行设置，各采油水平井相互平行设置，且注汽水平井高于采油水平井。优选地，采油井10和注汽井20均为水平井。

在本发明提供的数据采集控制系统中，可以采用有线传输方式，测试设备在整个系统中的主要作用是数据采集，现场的压力、流量等注水数据通过电缆信号线采集到PLC控制箱内，PLC控制箱经过逻辑计算后将注水数据转换为显示数据，并将显示数据传输到上位组态监控显示。其中，PLC控制箱主要作用是将现场一次仪表的工程单位转换为系统需要显示的工程量单位的数值(即显示数据)。

在本发明提供的数据采集控制系统中，优选地，数据采集控制系统还包括连接于PLC控制箱的监控系统60，用于读取显示数据以进行显示，并产生判断信号。该控制系统可以自定义调整时间轴和数据的量程，且该控制系统能够将注水数据随时清零。由于监控系统60连接于PLC控制箱，从而能够读取PLC控制箱中的显示数据，并将该显示数据进行显示，并且，监控系统60能够实现对显示数据的自动判断，操作人员也可以通过该显示数据进行判断，并根据判断结果向该监控系统60中输入判断信号；通过控制系统还能够实现对测试设备测得的注水数据进行实时监控并自动生成时间与数据的曲线；并且，上述监控系统60还能够对数据及其随时间的曲线进行存储，数据存储在本地，用户可自行选择查询条件，待需要时随时能够将数据调出查看，从而在意外断电时不会造成数据丢失。

在本发明提供的数据采集控制系统中，优选地，测试设备包括多个测试元件，多个测试元件分别设置于注汽井20的出口注汽井20、注汽井20的入口、采油井10的出口以及采油井10的入口处，如图1所示。更为优选地，多个测试元件包括至少一个压力变送器70和至少一个电磁流量计80，压力变送器70用于采集注汽井20和采油井10的注水压力，且电磁流量计80用于采集注汽井20和采油井10的注水流量。上述测试设备中的压力变送器70和电磁流量计80能够显示注汽井20和采油井10的注水流量和注水压力值，并将测试的注水流量和注水压力值转变为流量、压力的数字信号，通过电缆信号线传输到PLC控制箱。当各注汽井20和采油井10的出口和入口处均设置有压力变送器70和电磁流量计80时，能够实现对各个出口和入口处注水压力和注水流量的采集。

在本发明提供的数据采集控制系统中，优选地，PLC控制箱包括PLC系统和与PLC系统连接的线性电源510，如图2所示。上述线性电源510用于给PLC控制箱和测试设备供电。上述线性电源510可以将交流220伏的市电转换成直流24伏。更为优选地，当测试设备包括有压力变送器70和电磁流量计80时，上述线性电源510能够给压力变送器70和电磁流量计80供电。

PLC系统可以包括：模拟量输入模块520，分别与测试设备、第一调节阀410和第二调节阀420连接，用于接收注水数据；CPU处理模块530，与模拟量输入模块520连接，用于将注水数据转换为显示数据；以太网模块540，分别与CPU处理模块530和监控系统60通讯，用于将显示数据传输到监控系统60中，如图2所示。上述三个模块插接在一起，通过模拟量输入模块520，将测试设备如压力变送器70、电磁流量计80采集到的注水数据传输到CPU处理模块530，CPU处理模块530进行逻辑运算，以将测试设备采集到的信号转换成能够进行显示的具有工程量单位的数值(即显示数据)，并将显示数据通过以太网模块540传输到监控系统60，监控系统60能够实现对显示数据的自动判断，操作人员也可以通过该显示数据进行判断，并根据判断结果向该监控系统60中输入判断信号。

当以太网模块540还用于接收监控系统60中上述判断信号，并将判断信号发送回CPU处理模块530时，PLC系统还包括与CPU处理模块530连接的模拟量输出模块550，模拟量输出模块550分别与第一调节阀410和第二调节阀420连接，用于根据判断信号控制第一调节阀410和第二调节阀420。即当监控系统60通过判断显示数据(注水流量、注水压力和累计数水量等)超出阈值范围时，监控系统60产生判断信号并通过以太网模块540和CPU处理模块530将判断信号反馈至模拟量输出模块550，模拟量输出模块550解析判断信号，对上述第一调节阀410和第二调节阀420进行开度的调节；另一方面，操作人员也可以通过观察监控系统60的界面对显示数据(注水流量、注水压力和累计数水量等)进行判断，当判断显示数据(注水流量、注水压力和累计数水量等)超出所需范围时，操作人员可以向监控系统60输入判断信号，上述判断信号同样能够通过以太网模块540和CPU处理模块530反馈至模拟量输出模块550，模拟量输出模块550解析判断信号，对上述第一调节阀410和第二调节阀420进行开度的调节。

在一种优选的实施方式中，监控系统60具有数据发送模块，用于发送控制信号；第一调节阀410和第二调节阀420均具有数据接收模块，用于接收控制信号，并根据控制信号控制第一调节阀410和第二调节阀420的开度。由于上述监控系统60具有数据发送模块，上述第一调节阀410和第二调节阀420，从而当监控系统60产生判断信号或被输入判断信号时，监控系统60能够通过数据发送模块远程将判断信号传输至第一调节阀410和第二调节阀420的数据接收模块，数据接收模块通过对上述判断信号进行解析，对第一调节阀410和第二调节阀420进行开度的调节。

在本发明提供的数据采集控制系统中，优选地，监控系统60还与水泵30连接，监控系统60用于控制水泵30的泵速。上述水泵30中同样可以具有数据接收模块。监控系统60能 够将产生或接收到的判断信号发送至水泵30的数据接收模块，数据接收模块通过对上述判断信号进行解析，从而实现了对水泵30泵速的调节。

在本发明提供的数据采集控制系统中，优选地，监控系统60具有报警单元。当监控系统60判断显示数据(注水流量、注水压力和累计数水量等)超出阈值范围时，监控系统60内部的报警单元被触发，警示注水流量、注水压力等注水数据超出自定义的阈值范围。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、能够通过PLC控制箱50控制第一调节阀的开度和第二调节阀的开度，进而实现了对采油井和注汽井的注水过程中注水数据的有效调控；

2、能够通过监控系统进行实时数据的显示，实时数据显示同时记录注汽井和生产井的注水数据，注水数据能够随时清零，注水数据采集后自动生成曲线，实时显示曲线上任一点数值，系统可以自定义调整时间轴和数据量程；

3、能够自定义临界值报警，并在运行过程中通过监控系统显示报警信息，如压力报警、流量报警等信息；

4、能够进行数据的实时存储及上传，数据存储在本地，用户可自行选择查询条件，查询到所要求时间段的历史数据及曲线，并显示在报表中，从而在意外断电时不会造成数据丢失；

5、监控系统能够根据显示数据，远程调节注水泵的泵速以及第一调节阀和第二调节阀的开度，进而控制注水过程中流量和压力。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。