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北京中惠普一体机的设计研究

[导读]阐述了一体机研发设计中5 个技术难点的解决思路,包括通讯网络的选择、数据采集功能设计、数据传输功能设计、语音通话功能设计,以及集成外观设计。

  压裂技术是低渗透油气田勘探开发的关键技术,特别是在致密油气层的开发中发挥了重要作用。传统的技术支撑模式是技术人员到压裂现场进行监控,及时处理问题和优化方案。由于油田压裂属野外作业,地方偏远、交通不便,且自然环境恶劣,技术人员上井要产生出差费用,并且,存在一定的安全风险。中国石油长庆油田自主研发的压裂曲线远程实时监控系统,可以实现技术人员在办公室内对现场压裂过程的远程监测和决策支持。压裂曲线远程实时监控系统总体架构。

  首先,位于压裂现场的仪表车内的计算机通过RS232 串口采集到压裂作业的排量、浓度、压力等数据参数;然后,压裂数据远程传输一体机(简称一体机)从压裂仪表车计算机获取数据参数,经防火墙验证后,通过互联网传入油田网络,存入基地服务器;最后,将数据参数推送至专业软件,通过网页方式进行监控,实现对压裂现场的远程决策指挥。

1 一体机的设计

一体机是压裂曲线远程实时监控系统的现场终端设备,由硬件设备和现场客户端软件组成,其作用是采集压裂现场的曲线参数、语音等重要信息,并传输至基地服务器。

一体机的设计,需要实现以下功能:一是,在不具备有线通讯条件的井场,实现网络通讯功能;二是,实现数据采集功能;三是,在压裂作业中断时,保证数据传输的完整性;四是,在不影响数据传输速度的同时,实现语音传输功能;五是,使一体机能够轻便易于携带和操作,从而提高一体机在压裂现场的适用性。

基于以上考虑,将一体机设计为一个加厚的笔记本电脑,由笔记本电脑、采集连接线、2 个无线模块和现场客户端软件集成。笔记本电脑用于采集接口软件的运行;采集连接线为一根USB 数据线,用于连接一体机和压裂仪表车计算机,实现一体机对压裂仪表车计算机的数据共享;2 个无线模块中的一个与笔记本电脑连接,实现与基地服务器之间的数据实时传输,另一个连接IP 电话,实现与基地之间的实时通讯。同时,一体机还配备了信号放大天线,以确保信号的顺利传输;机箱采用与笔记本电脑尺寸相同的合成材料制作,总重量约为6kg。

2 现场应用

2013 年初,一体机开始在长庆油田进行试用,截至2013 年底,累计传回1 187 层(段)的压裂数据。通过现场与油网服务器接收数据时间的对比,压裂曲线数据传输延时2~5s,满足生产要求。同时,从应用情况看,一体机操作简单,USB 数据线直连方式方便了与仪表车计算机的连接,不影响压裂现场作业,并且,具有良好的环境适应性,不受野外工作环境的影响。

作为压裂远程实时监控系统的前端重要组成部分,一体机现场试用效果良好,目前,正在长庆油田逐步推广应用。同时,压裂数据远程传输一体机的设计应用也可为其他油田的数字化应用提供借鉴。


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