一种压裂混砂生产数据采集装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种压裂混砂生产数据采集装置，用于压裂、增产工艺施工过程中流量、砂比、压力在线实时检测。该装置设置在混砂装置输出端，由数据检测系统、采集传输系统、处理控制系统组成；数据检测系统检测压裂液密度、流量、压力等信息；采集传输系统将采集到的数据进行预处理并送入处理控制系统；处理控制系统对数据进行处理，将密度换算成砂比，并实现生产数据的存储、显示，同时进行反馈控制。解决了仪表车采集生产数据成本高、采集系统复杂；输砂器转速计量输砂量的间接计量方式受影响因素多、检测精度低；转换电控柴油机和动力端档位调整施工参数操作复杂等问题。装置具有成本低、操作简单、精度高、携带方便、使用安全等优点。
【专利说明】
一种压裂混砂生产数据采集装置
技术领域
[0001]本专利涉及一种压裂混砂生产数据采集装置。实现压裂、增产工艺过程中的混砂装置输出端混砂液的砂比、流量、压力等关键生产数据的采集、处理与控制，属于压裂过程中混砂作业生产数据采集装置。
【背景技术】
[0002]目前，国内外压裂施工作业正朝着大排量、高砂比、高精度、高自动化的方向发展，压裂设备也为适应其环境逐渐向大功率、多功能和高自动控制方向发展。压裂施工存在不可重复性，一旦混砂液输入到油井中，混砂液的压力、排量、砂比等重要参数是否符合压裂施工的设计要求，将直接影响压裂施工的效果，是压裂施工中的关键环节，状态参数检测系统性能好坏直接关系到施工的进度、施工安全和施工质量。实时监测所获取的生产数据是实施压裂作业的重要数据来源和完成精确控制的重要依据。
[0003]然而当前现场所用的数据采集方式及优缺点如下:①在仪表车上设置有检测系统，其优点是技术成熟、准确性高，但需要配置专门的车辆，采集系统设备庞大、安装复杂、价格昂贵，不利于现场作业;②通过转换电控柴油机和动力端档位调整施工参数，但国内技术不成熟，实际应用中不好实现;③通过流量计检测混砂设备的入口流体流量，并通过编码器或其他传感器检测输砂搅笼的转速计算输入的砂子及其它固体颗粒的理论输入量，再计算出砂比，该检测设备价格便宜，但由于砂子及其它固体颗粒通过输砂器提升时的实际提升量受转速与提升量非线性关系、砂子及其它固体颗粒的大小、水份等物理状态的差异、储砂槽的储砂状况、输砂器自身状态等因素的影响，导致检测精度非常低，很难满足实际使用需要。
[0004]因此，若无仪表车或现场不便与仪表车连接混砂检测系统的情况下，导致现场压力、排量、砂比等工艺参数的采集存在以下问题:①为保证混砂车管路上的流量能正常供应以及压裂车输入端流量稳定，混砂车输出管的工作压力需要在0.3?0.6Mpa之间;压力参数主要来自压力表，施工过程中需要操作人员持续目视监测，而且压力数据只有操作台上的操作人员能看见，作业人员再按照操作人员要求调整，导致相应协调慢;②砂比参数主要靠作业人员随时调节加砂量和排量控制，也属于非直接测量数据，属于典型的经验数据，准确性不高。此外，除压力参数外，排量及砂比都不能有准确的量化计量，整个施工过程中的数据调整需要多方协调操作控制，不仅调整响应慢，而且直接影响压裂施工质量，也难以界定施工质量纠纷责任。
【发明内容】
[0005]本专利的目的是针对现有压裂混砂生产数据采集方法的不足，对现有检测方法进行深入研究的基础上，特提出了一种压裂混砂生产数据采集装置。
[0006]为达到上述目的，本装置采用以下技术方案:一种压裂混砂生产数据采集装置，主要由数据检测系统、采集传输系统、处理控制系统组成;数据检测系统在低压端检测混砂液密度、流量、压力，采集传输系统将采集检测到的密度、流量、压力信号进行预处理并送入处理控制系统，处理控制系统将数据进行处理，将密度换算成砂比，并将砂比、流量、压力进行存储与显示。其结构特征是:数据检测系统主要由法兰快速接头1、安装箱2、支脚3、滚轮4、流量调节阀5、流量计6、流量调节阀7、密度计8、压力计9、单向阀1、出口法兰快速接头17组成;所述数据检测系统进口通过三通I设置2个入口法兰快速接头I，入口法兰快速接头I与三通I之间通过法兰连接;安装箱2位于所述数据检测系统的外围，侧面设置管道安装孔，顶面设置传感器接线孔，安装箱底部设有支脚3、滚轮4;流量调节阀5通过法兰连接在管道上；流量计6位于三通Π与流量调节阀5之间，与三通Π、流量调节阀5之间通过法兰相连接;流量调节阀7通过法兰与三通Π连接;密度计8竖直安装，流量调节阀7与密度计8之间通过弯头、法兰连接;单向阀10水平安装，密度计8与单向阀10之间通过弯头、法兰连接;测量支路混砂液与分流支路混砂液通过三通m汇集在主管道上，并在主管道上安装压力计9;主管道上通过四通设置三个出口，出口接出口法兰快速接头17。
[0007]采集传输系统系统主要由电源11、信息采集器12、线路板13、接线电箱14组成；电源11、信息采集器12、线路板13通过配作安装于接线电箱14内；线路板13设有蓝牙;所述接线电箱14设置电源孔、传感器接线孔、百叶窗，接线电箱14安装底板上配作螺纹孔。
[0008]处理控制系统为便携式工控箱;主要由工控机15、显示器16组成;工控机15;采集传输系统与处理控制系统之间通过蓝牙实现数据通信。
[0009]本专利的优点在于:(I)相比仪表车，本装置独立、体积小、便携、结构简单、安装方便、成本低；(2)相对调节电控柴油机和动力端档位来调整施工参数方法更操作简单；(3)解决核子密度计的安全隐患问题。
【附图说明】
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[0010]附图1为本压裂混砂生产数据采集装置结构方案图，以更清楚表达压裂混砂生产数据采集装置的组成、结构、连接方式。附图1，法兰快速接头1、安装箱2、支脚3、滚轮4、流量调节阀5、流量计6、流量调节阀7、密度计8、压力计9、单向阀10、电源11、信息采集器12、线路板13、接线电箱14、工控机15、显示器16、出口法兰快速接头17。
[0011]附图2为本装置电路图，以清楚表达采集传输系统外部接线方式。
【具体实施方式】
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[0012]本压裂混砂生产数据采集装置的采集原理为:数据检测装置将密度计、流量计、压力计集成为撬装结构，安装于混砂车出口端，用于检测混砂液的密度、流量、压力;采集传输系统主要由信息采集模块、数据通信模块组成，信息采集模块采集将检测到的密度、流量和压力信号进行预处理并送入数据通信模块，通过数据通信模块将数据上传到数据显示控制系统;数据显示控制系统主要由工控机、显示器组成，工控机对上传的数据进行处理，将密度换算成砂比，将砂比、流量、压力等参数进行存储与显示，完成对生产数据的检测，该数据可用于混砂系统的实时控制。
[0013]本压裂混砂生产数据采集装置的工作过程为:需要施工时，将本数据采集装置预位，调节支脚3，使密度计8的轴线与地面保持一定的垂直度;通过入口法兰快速接头I与出口法兰快速接头17将混砂车出口端管线与压裂车入口端管线分别接到生产数据采集装置输入端与输出端，打开流量调节阀5，混砂液流经流量计6，对其流量进行测量;密度计8采用测量支路与分流支路的旁通支管安装方式，安装于测量支路上，以保护密度计8 ；混砂液一部分进入测量支路，经过流量调节阀7、密度计8，进行密度的测量，在此支路上设有单向阀
10,防止混砂液倒流;另一部分混砂液进入分流支路，直接通过混砂液管道与测量支路混砂液汇集于主管道上；在主管道上安装压力计9，计量混砂车的出口压力；综合完成密度、流量、压力的检测;采集传输系统分别通过A、B、C三条信号通道采集密度、流量、压力信号，进行预处理后并通过数据通信模块将数据上传到工控机，工控机接收采集传输系统上传的数据，并将密度转换成砂比；最终将砂比、流量、压力进行存储并显示在显示器16上，完成对生产数据的检测。以下结合附图1对压裂混砂生产数据采集装置实施方式做具体说明:
[0014]—种压裂混砂生产数据采集装置的结构方案图，如附图1所示。该装置主要由:数据检测系统、采集传输系统、处理控制系统组成;数据检测系统主要包括:法兰快速接头1、安装箱2、支脚3、滚轮4、流量调节阀5、流量计6、流量调节阀7、密度计8、单向阀10、压力计9、单向阀10、出口法兰快速接头17。其结构特征在于:施工时需两台混砂车车同时配合进行作业，数据检测系统进口接两条混砂液管线，因此所设计数据检测装置进口通过三通I设置2个入口法兰快速接头I，入口法兰快速接头I与三通I之间通过法兰连接，需要施工时，将本数据采集装置预位，调节支脚3，使密度计8的轴线与地面保持一定的垂直度，通过法兰快速接头I与出口法兰快速接头17分别将混砂车出口端、压裂车入口端管线接到生产数据采集装置上;安装箱2位于所述数据检测系统的外面，为整个检测系统提供安装空间，侧面设置管道安装孔，顶面设置传感器接线孔，安装箱底部设有支脚3、滚轮4，当在某施工点进行施工时，四个支脚3可以支撑安装箱2，保证数据检测装置具有足够的稳定性以及与地面的之间较高的垂直度，施工完成后，通过滚轮4，将数据检测装置移开;流量调节阀5通过法兰连接在管道上，需要测量时，打开流量调节阀5混砂液进入;流量计6位于三通Π与流量调节阀5之间，与三通Π、流量调节阀5之间通过法兰相连接，混砂液进入流量调节阀5后，流经流量计6，对其流量进行测量;流量调节阀7通过法兰与三通Π连接;密度计8采用旁通支管安装方式竖直安装，因此通过三通Π将主管路上混砂液分流，流量调节阀7与密度计(8)之间通过弯头、法兰连接，混砂液一部分经过流量调节阀7、密度计8，进行砂比的测量，在此支路上单向阀10水平安装，防止混砂液倒流，密度计8与单向阀10之间通过弯头、法兰连接;支路混砂液通过三通m汇集在主管道上，并在主管道上安装压力计9，用于测量出口压力；主管道上通过四通设置三个出口，出口接出口法兰快速接头17。
[0015]采集传输系统主要包括电源11、信息采集器12、线路板13、接线电箱14;接线电箱14设置电源孔、传感器接线孔、百叶窗，为电源11、信息采集器12、线路板13提供安装空间，且内部安装底板上配作螺纹孔，电源11、信息采集器12、线路板13通过配作安装于接线电箱14内；采集传输系统包括4个电源11，其中3个电源分别为密度计8、流量计6、压力计9供电，另外一个电源为信息采集器12、线路板13供电，线路板13的供电电压为5V，需要通过稳压电源模块进行转换;此外，线路板13设有蓝牙，实现采集传输系统与处理控制系统之间的无线信息传输。
[0016]附图2为本专利外部接线图，以清楚表达数据采集装置接线方式，其中流量计6为四线制接法;密度计8、压力计9为两线制接法。
【主权项】
1.一种压裂混砂生产数据采集装置，其特征在于:所述压裂混砂生产数据采集装置主要由数据检测系统、采集传输系统、处理控制系统组成;所述数据检测系统主要由:法兰快速接头(I)、安装箱(2)、支脚(3)、滚轮(4)、流量调节阀(5)、流量计(6)、流量调节阀(7)、密度计(8)、压力计(9)、单向阀(10)、出口法兰快速接头(17)组成;所述数据检测系统进口通过三通I设置2个入口法兰快速接头(I)，接两条压裂液管线，法兰快速接头(I)与三通I之间通过法兰连接;安装箱(2)位于所述数据检测系统的外围，侧面设有管道安装孔，顶面设有传感器接线孔，安装箱(2)底部设有支脚(3)与滚轮(4);流量调节阀(5)通过法兰连接在管道上;流量计(6)位于三通Π与流量调节阀(5)之间，与三通Π、流量调节阀(5)之间通过法兰相连接;流量调节阀(7)通过法兰与三通Π连接;密度计(8)竖直安装，流量调节阀(7)与密度计(8)之间通过弯头、法兰连接;单向阀(10)水平安装，密度计(8)与单向阀(10)之间通过弯头、法兰连接;支路压裂液通过三通m汇集在主管道上，并在主管道上安装压力计(9);主管道上通过变径四通设置三个出口，出口接出口法兰快速接头(17)。2.根据权利要求1所述的一种压裂混砂生产数据采集装置，其特征在于:所述采集传输系统系统主要由电源(11)、信息采集器(12)、线路板(13)、接线电箱(14)组成；所述电源(11)、信息采集器(12)、线路板(13)通过配作安装于接线电箱(14)内；所述线路板(13)设有蓝牙;所述接线电箱(14)设有电源孔、传感器接线孔、百叶窗，接线电箱(14)安装底板上配作螺纹孔。3.根据权利要求1所述的一种压裂混砂生产数据采集装置，其特征在于:处理控制系统的形式为便携式工控箱;主要由工控机(15)、显示器(16)组成;采集传输系统与处理控制系统通过蓝牙进行数据通信。
【文档编号】E21B47/00GK105927201SQ201610526181
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年7月5日
【发明人】蒋发光, 李贞丽, 潘盛湖, 杨泽成, 龚伟, 张敏, 张伟, 谭晓波
【申请人】西南石油大学