一种压裂数据实时监测与技术支持系统的制作方法

本发明属于石油天然气压裂施工技术领域，尤其是涉及一种压裂数据实时监测与技术支持系统。

背景技术：

随着全球能源消耗增加，常规石油资源量不断减少，低渗透油气藏在石化资源供给方面的重要性日益突出，作为低渗透油气藏资源开发和低产井增产改造主要技术手段的压裂施工技术，在低渗透油气藏资源开发中应用愈发广泛。诸多油气区块普遍存在井多人少任务重、交通不便的问题，研发一种集实时监测与远程技术支持于一身的软件能够有效解决专家资源难以集中，各井同步压裂数据难以集中决策的问题。

压裂施工特点：

在压裂施工的过程中，虽然有压裂施工设计，但是由于地层参数复杂，现场压裂施工时，施工参数如施工压力、排量、加砂量等，需要根据实际情况进行实时调整。

此外，压裂过程中常会出现砂堵、管线刺漏、沉砂等异常工况，若不及时采取措施，会使事件复杂化，导致压裂作业无法继续，耽误工期，严重地，可能导致使整口气井报废。

因此，压裂施工现场，由于施工参数的不确定性，以及异常工况的复杂与严重性，一般都需要在现场配备专业技术人员，如有需要时由专业技术人员进行决策，调整施工参数，确保压裂施工安全有效的实施。

存在的问题是：

(1)一个压裂现场必须配备技术专家，人员需求大，人员分散，同时压裂施工为现场作业，环境艰苦，劳动强度高。

(2)专业技术人员决策时，需要对现场的多个数据进行分析，再结合经验后做出决策，并且决策时间短，因此需要协助专家进行数据分析，缩短数据分析时间，提高专家决策效率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种压裂数据实时监测与技术支持系统，可以提供一个压裂施工参数及压裂现场施工状态远程监测系统，集中专家资源，减少专业人员需求，并且协助专家进行数据分析，提高施工决策效率。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

本发明的压裂数据实时监测与技术支持系统，其特征在于包括数个压裂施工现场数据采集端，分别与每个压裂施工现场数据采集端相连接的网络1，与此网络1相连接的基地服务器端，与此基地服务器端相连接的网络2，与此网络2相连接的监测与决策端。

所述的监测与决策端发出的决策指令依次由所述的网络2、基地服务器端、网络1返回给每个压裂施工现场数据采集端。

所述的监测与决策端发出的决策指令直接返回给每个压裂施工现场数据采集端。

所述的压裂施工现场数据采集端包括数据采集与传输模块、视频采集与传输模块和通讯模块。

所述的监测与决策端，包括数据展示端和通讯模块，所述的数据展示端包括pc端和手机端。

所述的基地服务器端包括基地服务器、数据分析与处理模块和基地数据库。

所述的数据采集与传输模块包括压裂仪表车串口，与此压裂仪表车串口相连接的rs232/usb数据线，与此rs232/usb数据线相连接的工况计算机，此工况计算机通过网络交换机与所述的网络1相连接，所述的视频采集与传输模块包括数个摄像头，分别与每个摄像头相连接的网络nvr。

所述的数据分析与处理模块包括分析计算模块、泵注模拟模块和统计模块，所述的分析计算模块包括实时净压力计算、摩阻计算和砂堵风险计算，所述统计模块包括用液量统计、支撑剂统计、砂液比统计、压力排量统计和施工参数统计。

所述的工况计算机包括数据采集模块、与此数据采集模块相连接的本地数据库，与此本地数据库相连接的数据远传模块。

本发明的优点：

(1)本发明的压裂数据实时监测与技术支持系统，压裂数据来源于压裂仪表车，采集方式简单；

(2)本发明的压裂数据实时监测与技术支持系统，适应范围广，不同型号和不同压裂施工队伍的压裂仪表车都可采集；

(3)本发明的压裂数据实时监测与技术支持系统，借助于互联网，展示端数据能够做到零延迟，与现场施工同步；

(4)本发明的压裂数据实时监测与技术支持系统，能够集中展示施工过程中的各项参数以及整个施工过程的变化趋势，还能对压裂砂堵风险等进行数据处理与分析，能够协助专业人员做出决策；

(5)本发明的压裂数据实时监测与技术支持系统，有对讲通话系统，能够及时将决策反馈给压裂施工现场；

(6)本发明的压裂数据实时监测与技术支持系统，实现多井同步远程监测，有效地解决了生产高峰期间“井多人少任务重”的问题；

(7)本发明的压裂数据实时监测与技术支持系统，在展示端，1名专家可以同时负责多口井的压裂施工，也可以集合多名专家共同办公、共同决策，可以综合多名专家的经验，提高压裂施工决策的效率；

(8)本发明的压裂数据实时监测与技术支持系统，可以改善专业技术人员的办公环境；

(9)本发明的压裂数据实时监测与技术支持系统，提高了专业技术人员办公的灵活性。

附图说明

图1为本发明的压裂数据实时监测与技术支持系统框架图。

图2为本发明的另一种压裂数据实时监测与技术支持系统框架图。

图3为本发明的压裂施工现场数据采集端结构框图。

图4为本发明的监测与决策端结构框图。

图5为本发明的数据展示端结构框图。

图6为本发明的数据采集与传输模块结构框图。

图7为本发明的压裂仪表车串口只有1个时的数据采集与传输模块结构框图。

图8为本发明的工况计算机结构框图。

图9为本发明的视频采集模块结构框图。

图10为本发明的基地服务器端结构框图。

图11为本发明的数据分析与处理模块结构框图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。

如图1-11所示，本发明的压裂数据实时监测与技术支持系统，其特征在于包括数个压裂施工现场数据采集端，分别与每个压裂施工现场数据采集端相连接的网络1，与此网络1相连接的基地服务器端，与此基地服务器端相连接的网络2，与此网络2相连接的监测与决策端。

所述的监测与决策端发出的决策指令依次由所述的网络2、基地服务器端、网络1返回给每个压裂施工现场数据采集端，如图1所示。

所述的监测与决策端发出的决策指令直接返回给每个压裂施工现场数据采集端，如图2所示。

所述的压裂施工现场数据采集端包括数据采集与传输模块、视频采集与传输模块和通讯模块，如图3所示。

所述的监测与决策端，包括数据展示端和通讯模块，所述的数据展示端包括pc端和手机端，如图4和5所示。

所述的基地服务器端包括基地服务器、数据分析与处理模块和基地数据库，如图10所示。采集到的数据能够全部保存到基地数据库当中，方便后期查阅，同时与展示端之间可以通过网络2相连。

所述的数据采集与传输模块包括压裂仪表车串口，与此压裂仪表车串口相连接的rs232/usb数据线，与此rs232/usb数据线相连接的工况计算机，此工况计算机通过网络交换机与所述的网络1相连接，如图6所示，所述的视频采集与传输模块包括数个摄像头，分别与每个摄像头相连接的网络nvr，如图9所示。视频采集的目的是监视压裂施工现场动态，包括设备和人员，一旦出现异常，方便发现能及时处理。

所述的数据分析与处理模块包括分析计算模块、泵注模拟模块和统计模块，所述的分析计算模块包括实时净压力计算、摩阻计算和砂堵风险计算，所述统计模块包括用液量统计、支撑剂统计、砂液比统计、压力排量统计和施工参数统计，如图11所示。数据分析与处理模块所处理的数据及结果都可以在展示端进行展示，给专家提供决策依据，实现压裂施工的远程技术支持。

所述的工况计算机包括数据采集模块、与此数据采集模块相连接的本地数据库，与此本地数据库相连接的数据远传模块，如图8所示。

实施例

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案：

需要说明的情况：

压裂采集数据包括时间、油压、套压、排量、阶段液量、累计液量、砂比、阶段砂量、累计砂量。但不限于此，只要压裂施工队伍仪表车能获得的数据，本发明都可以进行采集。

压裂施工现场数据采集端可以只有1个，也可以同时有多个，根据同时进行压裂作业的施工队伍来进行配置。

网络1位外网internet，网络2可以为外网internet，也可以为局域网，或者两者同时使用。

监测与决策端发出的指令传输方式有两种，对应的系统框架也有两种方式。指令传输方式一：监测与决策端发出的指令经过网络2传输到基地服务器，再经过网络1传输到压裂施工现场数据采集端，如图1所示；指令传输方式二：监测与决策端发出的指令经过网络直接传输到压裂施工现场数据采集端，如图2所示。

数据采集与传输模块有两种情况。当压裂仪表车串口有2个及以上时，直接通过rs232/usb数据线与工况计算机相连，如图6所示；当压裂仪表车串口只有1个时，先进过1个rs232分配器，再通过rs232/usb数据线与工况计算机相连，如图7所示。

通讯模块可以采用软件信号指令模式，对讲机模式或者其他电话通讯模式。

如图5所示，数据展示端包括pc端和手机端，可以单独使用，也可同时使用。同时pc端通过特定的展示软件可以同时在多台电脑上展示。手机端通过特定的app也可以同时在多台手机上展示。所展示的数据包括所有采集到的实时数据以及历史数据所形成的曲线，还能展示数据分析与处理模块所处理的数据及结果，给专家提供决策依据，实现压裂施工的远程技术支持。

摄像头用来监视压裂施工现场动态情况，包括压裂管线、井口、全景等，根据现场实际需求来选择摄像头数量。

本发明的压裂数据实时监测与技术支持系统，压裂数据来源于压裂仪表车，采集方式简单，适应范围广，不同型号和不同压裂施工队伍的压裂仪表车都可采集；本发明借助于互联网，展示端数据能够做到零延迟，与现场施工同步，能够集中展示施工过程中的各项参数以及整个施工过程的变化趋势，还能对压裂砂堵风险等进行数据处理与分析，能够协助专业人员做出决策；本发明有对讲通话系统，能够及时将决策反馈给压裂施工现场，实现多井同步远程监测，有效地解决了生产高峰期间“井多人少任务重”的问题；本发明在展示端，1名专家可以同时负责多口井的压裂施工，也可以集合多名专家共同办公、共同决策，可以综合多名专家的经验，提高压裂施工决策的效率，可以改善专业技术人员的办公环境，提高了专业技术人员办公的灵活性。