酸化压裂防砂数据采集系统设计使用与维护

2015-02-20王希军中石油渤海钻探工程有限公司天津300457

长江大学学报(自科版) 2015年11期

关键词：防砂

王希军　(中石油渤海钻探工程有限公司，天津 300457)

王希军(中石油渤海钻探工程有限公司，天津 300457)

[摘要]酸化压裂-防砂数据采集系统是在Windows平台上开发设计的。该系统可分别将数据采集器、网络混砂车、网络压裂泵车的数据通过工业以太网采集到数据采集计算机，然后进行分析处理。详细分析了系统工作原理、系统设置、系统操作以及软件维护。该系统能够帮助现场技术人员精确掌握施工数据，分析施工状况，指挥现场施工，保证施工质量。

[关键词]酸化压裂；防砂；混砂车；压裂泵车；数据采集系统

一种基于Windows平台开发设计的酸化压裂-防砂施工过程监测的数据采集系统，能够帮助油田井下作业现场技术人员精确掌握施工数据，分析施工状况，指挥现场施工，保证施工质量；在井下生产过程中出现问题时，便于查找和分析原因。同时，由于作业现场的复杂性和施工地点的不确定性，该系统具有良好的可靠性、可移动性和抗干扰能力，能方便快速地从一个施工现场转移到另一个施工现场。与以往的防砂综合系统不同[1,2]，它适用于陆上、海洋油气井酸化压裂-防砂作业的全过程监控，能保存每次作业的施工数据，并打印输出施工数据和曲线，还可将数据通过串口传送到分析软件。

1系统结构

图1　酸化压裂-防砂数据采集系统结构

该系统可分别将数据采集器、网络混砂车、网络压裂泵车的数据通过工业以太网采集到数据采集计算机(图1)；也可以将其他第三方公司的设备(例如 SS 混砂车等)数据通过串口(可同时接3台串口设备)采集到计算机系统。

2工作原理

将所有数据通过网络或串口采集到数据采集计算机(计算机Ⅰ)。计算机Ⅰ通过酸化压裂-防砂软件工作，在计算机上能显示泵压、油压、套压、密度、混合液流量、液添流量、干添流量、左输砂、右输砂、砂浓度等参数，设置实时曲线(图2)。计算机Ⅰ通过串口与数据分析计算机(计算机Ⅱ)连接，将实时数据传送到计算机Ⅱ，计算机Ⅱ用于安装分析软件、接收数据、显示分析结果；计算机Ⅰ还有1根串口线连接到桌面上，可以连接便携式计算机，与计算机Ⅱ起到相同的作用。同时，计算机Ⅱ还具有备用数据采集的作用，在计算机Ⅰ发生故障的情况下，计算机Ⅱ能够代替计算机Ⅰ进行数据采集的工作。

图2　实时曲线设置

在仪表车内部，计算机Ⅰ将采集到的数据通过无线发送装置发送到远端的便携式接收计算机。便携式接收计算机与仪表车采集计算机使用相同的酸化压裂-防砂软件，仅使用的设备不同，即设置模板不同。在无阻挡物的旷野里，无线装置的传输距离可达几十公里。

3系统使用

3.1系统设置

在计算机Windows桌面上，双击鼠标进入酸化压裂-防砂软件主界面。一般在第一次使用软件之前，需要对软件系统进行设置。

1)数据采集器ControlLogix5000与数据采集计算机是通过以太网互相通讯的。本地连接自动显示当前PC机的网络设置。为了保证实时施工数据能够在ControlLogix5000和PC之间的正确传输，PC和采集器必须在同一子网内。

2)采集器对采集信号进行公英制设置，统一砂比和砂浓度的计算方法。由于有的油田用砂比，有的油田用砂浓度，各个油田并不统一，因此要设置砂比和砂浓度计算方法。

砂比的计算公式：

式中：SB为砂比，1；Rs为砂流量，L/min；Rmix为混合液流量，L/min。

砂浓度的计算公式：

式中：SR为砂浓度，kg/m3；ρs为所选用砂的真密度，石英砂的真密度为2.61g/cm3，陶粒的真密度为3.55g/cm3；ρmix为水砂混合液的密度，g/cm3；ρw为水的密度，1.0g/cm3。

3)网络混砂车通讯设置界面能够显示混砂车控制器的IP地址；压裂泵车通讯设置，如果该设备在施工中不存在，不要激活，以免影响网络速度。

4)除了网络设备信号，该软件还能够采集标准的串口信号，界面上有3个串口数据输入。串口输出是用来对输出数据的端口进行初始化，能够同时发送到3个串行通讯端口。选择适合的发送端口、波特率、奇偶校验位、数据位、停止位进行设置。

3.2系统操作

1)信号校准当数据采集器激活时可以对采集器信号进行校准设置，包括模拟信号校准和脉冲信号校准。该设置能够将信号显示到泵车或者混砂车的控制屏上。

2)数字表设置①定义表的名称、单位和数值小数部分的位数；②定义曲线的颜色、坐标的最小值和最大值；③选择显示表的内容(D为数据采集器信号，B为混砂车控制器信号，A为配酸车控制器信号，P为压裂泵车控制器信号，F为串口1采集信号，S为串口2采集信号，T为串口3采集信号)；④编辑公式替代该通道的数值；⑤只有非累计表，才能进行平滑处理，只要是累计值，该处必须选定；⑥在数据报表中选择要打印的数值列；⑦输出，将数值发送到串口。

3)输出定义包括选择需要数据的输出通道、选择数据的输出格式和时间间隔等。

4)施工设计输入①根据施工设计任务书进行阶段设置，最多可以设置30个阶段；②切换阶段时，将阶段名称标记在曲线上；③建立支撑剂库；④根据施工设计模拟施工曲线。

5)应用程序①建立新的施工文件；②在施工文件上追加数据；③模拟酸化压裂-防砂施工作业全过程。

6)生成报告(报表的制作)将当前井的施工信息和施工数据生成报告，输送到打印机，以Microsoft Word文件的形式存盘。①在主界面、实时曲线的菜单和工具栏上都可进入数据报表屏幕；②用户可对数据报表进行编辑、修改、插入、查询等操作；③保存数据；④可将文件转化为分析软件识别的 Excel 文件。

7)数据处理在主屏幕的菜单栏上点击：设置→图像编辑；移动光标选中需要编辑的数据曲线；点击编辑按钮，进入图像和数据处理窗口。

4软件维护

1)软件系统要经常维护，保持系统的稳定性和系统空间利用率。仪表车监控软件系统安装盘的所有文件切勿随意删除，否则会造成系统的不稳定。

2)备份后的数据文件默认保存在指定目录下。如果由于其他不可预料的原因造成监控系统软件的严重破坏，则需要重新安装该软件系统。在重新安装该系统前，必须首先备份该指定目录下的所有文件，然后重新安装。

[参考文献]

[1]董长银，武龙，王爱萍，等.油气井防砂综合决策技术及软件系统开发[J].石油钻采工艺，2010，32(1)：74～81.

[2]雍成明，赵正文，杨云.基于.Net Remoting技术的防砂综合分析与评价系统的开发[J].中国西部科技，2010，9(24)：33～36，45.

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