用于本地化井分析和控制的系统与方法_4

文档序号:8512197阅读:来源:国知局
140,该监视系统26包括描绘流入与 管道关系图表120的显示器62。除了显示所述图表,监视系统26还可以在显示器62上提 供故障排除推荐,以帮助井场人员安全地操作相应井。例如,如果监视系统26检测到井口 压力超过了某个值,则监视系统26可以在显示器62中显示消息,指示操作者管道40中可 能存在洞。
[0069] 监视系统26还可以提供可视化以指示报警状况,以再次帮助井场人员安全地操 作相应井。图9例如示出了可以在监视系统26的显示器62中描绘的报警状态屏幕截图 150。如图9所示,报警状态屏幕截图150可以包括变量字段152、状态字段154以及设定点 字段156。变量字段152可以包括与被监视的相应井相关联的一个或更多个属性。可以在 变量字段152中列举的示例属性可以包括管道口压力、管道口温度、流送管压力以及套管 口压力。 状态字段154可以指示变量字段152中的任何变量是否正在经历报警状况。在一实施 方式中,当接收到的相应属性的测量值高于高设定点值(例如高报警状态)、低于低设定点 值(例如低报警状态)、或在高设定点值与低设定点值之间(例如无报警状况)时,状态字 段154可以照亮相应图形(例如,不同的颜色图标、在显示器12上描绘的文本、不同颜色照 亮的发光二极管)。 设定点字段156可以包括输入字段,该输入字段可以指定高设定点值和低设定点值。 如此,井场人员可以使用设定点字段156来提供用于引起报警状况的参数。例如,用户可以 向设定点字段156输入高设定点值和低设定点值,在与设定点字段156相同的属性所关联 的测量值高于高设定点值或低于低设定点值时,监视系统26可以在状态字段154中指示报 警状况。 报警状况屏幕截图150还可以包括推荐字段158。该推荐字段158可以包括基于在相 应井处存在的报警状况的、用于井场人员检查的指令列表或项目列表。 当提供以上讨论的报警、推荐、井监视操作以及井控制操作时,监视系统26可能耗费 大量的电力以执行所有这些功能。然而,因为监视系统26可能被布置在电源不可用的区 域,所以基于对监视系统26可用的电源来高效地操作监视系统26是有用的。如此,在一实 施方式中,监视系统26可以基于对监视系统26可用的电量来执行不同级别的操作或功能。 也就是说,监视系统26可以基于可用电量来确定其可以提供或执行哪些操作或功能。 基于上述内容,图10示出了可以实现监视系统26的单板计算机170的框图,该单板计 算机170能够基于由单板计算机170接收的输入电压的量来执行不同功能。尽管图10将 监视系统26描绘为单板计算机,但是应当理解监视系统26的单板计算机实施方式被提供 用作为示例。也就是说,监视系统26不限制于被实现为单板计算机。替代地,如以上提及 地,监视系统26可以是控制器、远程终端单元(RTU)或任何计算设备(例如台式计算机、膝 上型计算机、平板电脑、多板计算机等)。 现在参照图10,单板计算机170可以包括上述通信部件52、处理器54、存储器56、存储 装置58以及I/O端口 60。在特定实施方式中,通信部件52可以包括多个无线电台,所述多 个无线电台可以将由单板计算机170接收的数据发送至网关设备72、其他监视系统26等。 在一个示例中,单板计算机170可以包括无线电台172 (例如紫蜂⑧无线电台),以及无线 电台174(例如Maxstream?无线电台)。 单板计算机170的I/O端口 60可以包括模拟输入端口 176、模拟输出端口 178以及数 字输入/输出(I/O)端口 180。可以将模拟输入端口 176耦接至电压保护电路182,该电压 保护电路182可以耦接至模拟-数字控制器184。可以将模拟输出端口 178耦接至电压-电 流转换电路186,该电压-电流转换电路186可以耦接至数字-模拟电路188。可以将数字 I/O端口 180耦接至数字输入/输出(I/O)选择器电路170,该数字输入/输出(I/O)选择 器电路170可以耦接至数字输入保护电路192和数字输出保护电路194。 可以将模拟-数字控制器184、数字-模拟电路188、数字输入保护电路192以及数字 输出保护电路194耦接至处理器54。如此,处理器54可以接收来自各种设备的输入,并且 将输出发送至使用适当电路和适当I/O端口 60的其他设备。 单板计算机170还可以包括可以被耦接至处理器54的多个控制器196。例如,控制器 196可以包括串行端口通信控制器198、有线HART?控制器200、RS485串行控制器202、 以太网通信控制器204以及通用串行总线(USB)控制器206。控制器196可以使得各种类 型的设备和通信协议能够与处理器54进行交互。 此外,单板计算机170可以包括可以被耦接至处理器54的实时时钟208。实时时钟208 可以为处理器54提供时间参考。单板计算机170还可以包括可以用于识别特定板的128 位识别号210。 单板计算机170还可以包括电源电路212。电源电路212可以接收可以用于向单板计 算机170提供电力的输入电压。电源电路212可以包括电源端口 214,该电压端口 214可以 接收从电池或连续电源输入的电压. 电源电路212还可以包括反极性保护电路216和过压保护电路218。反极性保护电路 216和过压保护电路218可以保护单板计算机170免受接收反转输入电压信号或比单板计 算机170的额定电压大的输入电压信号的影响。 电源电路212还可以包括电源开关220,该电源开关220可以控制是否将在电源端口 214处接收的输入电压耦接至处理器54。在电源开关220处于接通位置时,电源电路212 可以提供多个电压的调节电压,例如3. 3V、5V、IOV或15V。如此,电源电路212可以包括电 源调节器222和电源调节器224,所述电源调节器可以将输入电压转换为指定的输出电压。 例如,电源调节器222可以将输入电压转换为指定的输出电压。例如,电源调节器222可以 将输入电压转换为3. 3V信号,电源调节器224可以将输入电压转换为5V信号。电源电路 212还可以包括可以提供更大的电压信号(例如IOV或15V)的升压调节器。在特定实施方 式中,电源电路212可以接收在值的范围内的输入电压。例如,电源电路212可以接收7V 与30V之间的输入电压。如此,电源调节器222、电源调节器224以及升压调节器226可以 将在所述值的范围内任意电压转换为经调节的电压信号(例如3. 3V、5V、10V、15V)。无论电 源开关220是接通还是断开,电源电路212可以向通用串行总线(USB)端口 227提供电力。 除了向单板计算机170提供各种电压之外,电源电路228可以监视在电源端口 214处 接收的输入电压以确定可以被耦接至单板计算机170的电源的类型,或对于单板计算机 170可用电力的量。例如,电源电路228还可以包括电池电压监视电路228,该电池电压监 视电路228可以经由电源端口 214接收输入电压并且确定提供输入电压的电压源是否与 7. 2V电池、24V电池、连续电源等对应。在一些实施方式中,电池电压监视电路228可以向 处理器54发送如下信息:该信息指示被耦接至电源端口 214的电压源的类型或对单板计算 机170可用电力的量。 基于前述内容,处理器54可以基于被耦接至单板计算机170的电压源的类型或对单板 计算机170可用的输入电压或电力的量来提供用于监视系统26的不同模式的操作。例如, 图11示出了监视系统26 (例如处理器54)可以采用以不同电力模式(例如低电力模式、高 电力模式)操作的方法240的流程图。 现在参照图11,在框242处,处理器54可以接收指示由单板计算机170接收的输入电 压的数据。在特定实施方式中,处理器54可以接收来自电池电压监视电路228的数据。 在框244处,处理器54可以确定输入电压是否大于某个阈值(例如10V)。如果输入电 压不大于阈值,则处理器54可以进行至框246。在框246处,处理器54可以以低电力模式 操作。通过以低电力模式操作,处理器54可以对由单板计算机170执行的应用或功能进行 限制。也就是说,处理器54可以执行特定应用并且不执行其他应用以节省电力。例如,在 处理器54以低电力模式操作时,处理器54可以仅监视与相应井关联的各个属性并且经由 通信部件52向网关设备72等发送可以包括与相应井关联的各个属性的原始数据。 在另一种实施方式中,当以低电力模式操作时,除了监视原始数据之外,处理器54可 以生成包括IPR曲线和TPR曲线的第一图表以及包括WPR曲线和CPR曲线的第二图表。以 这种方式,井场人员可以仍然能够通过评估IPR/TPR图表以及WPR/CPR图表来调节相应井 的操作参数。 此外,当以低电力模式操作时,处理器54可以停止执行可能使用大量电力的各种操作 或任务。例如,当以低电力模式操作时,处理器54可以停止驱动可以用于驱动其他部件的 4-20ma模拟信号或电压输出模拟信号。如此,监视系统26可以抑制向油气现场10中的其 他部件发送控制信号。 在某些实施方式中,处理器54可以在以低电力模式操作时不生成IPR/TPR图表以及 WPR/CPR图表。在这种情况下,处理器54可以向网关设备72发送可以用于生成IPR/TPR图 表以及WPR/CPR图表的原始数据。可以被耦接至更大的电源的网关设备72然后可以生成 针对相应井的IPR/TPR图表以及WPR/CPR图表。 返回参照框244,如果输入电压大于阈值,则处理器54可以进行至框248。在框248处, 处理器54可以以连续电力模式操作。通过以连续电力模式操作,处理器54可以不限制于由 单板计算机170所执行的应用或功能。也就是说,处理器54可以执行单板计算机170能够 执行的所有应用或功能。换言之,处理器54未必限制单板计算机170的操作以节省能量。 例如,在处理器54以连续电力模式操作时,处理器54可以监视与相应井关联的各种属性, 基于所监视的属性生成图表,并且执行各种类型的分析以控制相应井的操作。 返回并简单参照图5,在以低电力模式操作时,处理器54可以执行方法90直至框104, 并且可以在框106处抑制分析相应井的操作点是否可接受。然而,在以连续电力模式操作 时,处理器
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