王希軍　(中石油渤海鉆探工程有限公司，天津 300457)

王希軍(中石油渤海鉆探工程有限公司，天津 300457)

[摘要]酸化壓裂-防砂數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是在Windows平臺上開發(fā)設(shè)計的。該系統(tǒng)可分別將數(shù)據(jù)采集器、網(wǎng)絡(luò)混砂車、網(wǎng)絡(luò)壓裂泵車的數(shù)據(jù)通過工業(yè)以太網(wǎng)采集到數(shù)據(jù)采集計算機，然后進行分析處理。詳細(xì)分析了系統(tǒng)工作原理、系統(tǒng)設(shè)置、系統(tǒng)操作以及軟件維護。該系統(tǒng)能夠幫助現(xiàn)場技術(shù)人員精確掌握施工數(shù)據(jù)，分析施工狀況，指揮現(xiàn)場施工，保證施工質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]酸化壓裂；防砂；混砂車；壓裂泵車；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

一種基于Windows平臺開發(fā)設(shè)計的酸化壓裂-防砂施工過程監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠幫助油田井下作業(yè)現(xiàn)場技術(shù)人員精確掌握施工數(shù)據(jù)，分析施工狀況，指揮現(xiàn)場施工，保證施工質(zhì)量；在井下生產(chǎn)過程中出現(xiàn)問題時，便于查找和分析原因。同時，由于作業(yè)現(xiàn)場的復(fù)雜性和施工地點的不確定性，該系統(tǒng)具有良好的可靠性、可移動性和抗干擾能力，能方便快速地從一個施工現(xiàn)場轉(zhuǎn)移到另一個施工現(xiàn)場。與以往的防砂綜合系統(tǒng)不同[1,2]，它適用于陸上、海洋油氣井酸化壓裂-防砂作業(yè)的全過程監(jiān)控，能保存每次作業(yè)的施工數(shù)據(jù)，并打印輸出施工數(shù)據(jù)和曲線，還可將數(shù)據(jù)通過串口傳送到分析軟件。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1　酸化壓裂-防砂數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)可分別將數(shù)據(jù)采集器、網(wǎng)絡(luò)混砂車、網(wǎng)絡(luò)壓裂泵車的數(shù)據(jù)通過工業(yè)以太網(wǎng)采集到數(shù)據(jù)采集計算機(圖1)；也可以將其他第三方公司的設(shè)備(例如 SS 混砂車等)數(shù)據(jù)通過串口(可同時接3臺串口設(shè)備)采集到計算機系統(tǒng)。

2工作原理

將所有數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)或串口采集到數(shù)據(jù)采集計算機(計算機Ⅰ)。計算機Ⅰ通過酸化壓裂-防砂軟件工作，在計算機上能顯示泵壓、油壓、套壓、密度、混合液流量、液添流量、干添流量、左輸砂、右輸砂、砂濃度等參數(shù)，設(shè)置實時曲線(圖2)。計算機Ⅰ通過串口與數(shù)據(jù)分析計算機(計算機Ⅱ)連接，將實時數(shù)據(jù)傳送到計算機Ⅱ，計算機Ⅱ用于安裝分析軟件、接收數(shù)據(jù)、顯示分析結(jié)果；計算機Ⅰ還有1根串口線連接到桌面上，可以連接便攜式計算機，與計算機Ⅱ起到相同的作用。同時，計算機Ⅱ還具有備用數(shù)據(jù)采集的作用，在計算機Ⅰ發(fā)生故障的情況下，計算機Ⅱ能夠代替計算機Ⅰ進行數(shù)據(jù)采集的工作。

圖2　實時曲線設(shè)置

在儀表車內(nèi)部，計算機Ⅰ將采集到的數(shù)據(jù)通過無線發(fā)送裝置發(fā)送到遠(yuǎn)端的便攜式接收計算機。便攜式接收計算機與儀表車采集計算機使用相同的酸化壓裂-防砂軟件，僅使用的設(shè)備不同，即設(shè)置模板不同。在無阻擋物的曠野里，無線裝置的傳輸距離可達(dá)幾十公里。

3系統(tǒng)使用

3.1系統(tǒng)設(shè)置

在計算機Windows桌面上，雙擊鼠標(biāo)進入酸化壓裂-防砂軟件主界面。一般在第一次使用軟件之前，需要對軟件系統(tǒng)進行設(shè)置。

1)數(shù)據(jù)采集器ControlLogix5000與數(shù)據(jù)采集計算機是通過以太網(wǎng)互相通訊的。本地連接自動顯示當(dāng)前PC機的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。為了保證實時施工數(shù)據(jù)能夠在ControlLogix5000和PC之間的正確傳輸，PC和采集器必須在同一子網(wǎng)內(nèi)。

2)采集器對采集信號進行公英制設(shè)置，統(tǒng)一砂比和砂濃度的計算方法。由于有的油田用砂比，有的油田用砂濃度，各個油田并不統(tǒng)一，因此要設(shè)置砂比和砂濃度計算方法。

砂比的計算公式：

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

砂濃度的計算公式：

式中：SR為砂濃度，kg/m3；ρs為所選用砂的真密度，石英砂的真密度為2.61g/cm3，陶粒的真密度為3.55g/cm3；ρmix為水砂混合液的密度，g/cm3；ρw為水的密度，1.0g/cm3。

3)網(wǎng)絡(luò)混砂車通訊設(shè)置界面能夠顯示混砂車控制器的IP地址；壓裂泵車通訊設(shè)置，如果該設(shè)備在施工中不存在，不要激活，以免影響網(wǎng)絡(luò)速度。

4)除了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備信號，該軟件還能夠采集標(biāo)準(zhǔn)的串口信號，界面上有3個串口數(shù)據(jù)輸入。串口輸出是用來對輸出數(shù)據(jù)的端口進行初始化，能夠同時發(fā)送到3個串行通訊端口。選擇適合的發(fā)送端口、波特率、奇偶校驗位、數(shù)據(jù)位、停止位進行設(shè)置。

3.2系統(tǒng)操作

1)信號校準(zhǔn)當(dāng)數(shù)據(jù)采集器激活時可以對采集器信號進行校準(zhǔn)設(shè)置，包括模擬信號校準(zhǔn)和脈沖信號校準(zhǔn)。該設(shè)置能夠?qū)⑿盘栵@示到泵車或者混砂車的控制屏上。

2)數(shù)字表設(shè)置①定義表的名稱、單位和數(shù)值小數(shù)部分的位數(shù)；②定義曲線的顏色、坐標(biāo)的最小值和最大值；③選擇顯示表的內(nèi)容(D為數(shù)據(jù)采集器信號，B為混砂車控制器信號，A為配酸車控制器信號，P為壓裂泵車控制器信號，F(xiàn)為串口1采集信號，S為串口2采集信號，T為串口3采集信號)；④編輯公式替代該通道的數(shù)值；⑤只有非累計表，才能進行平滑處理，只要是累計值，該處必須選定；⑥在數(shù)據(jù)報表中選擇要打印的數(shù)值列；⑦輸出，將數(shù)值發(fā)送到串口。

3)輸出定義包括選擇需要數(shù)據(jù)的輸出通道、選擇數(shù)據(jù)的輸出格式和時間間隔等。

4)施工設(shè)計輸入①根據(jù)施工設(shè)計任務(wù)書進行階段設(shè)置，最多可以設(shè)置30個階段；②切換階段時，將階段名稱標(biāo)記在曲線上；③建立支撐劑庫；④根據(jù)施工設(shè)計模擬施工曲線。

5)應(yīng)用程序①建立新的施工文件；②在施工文件上追加數(shù)據(jù)；③模擬酸化壓裂-防砂施工作業(yè)全過程。

6)生成報告(報表的制作)將當(dāng)前井的施工信息和施工數(shù)據(jù)生成報告，輸送到打印機，以Microsoft Word文件的形式存盤。①在主界面、實時曲線的菜單和工具欄上都可進入數(shù)據(jù)報表屏幕；②用戶可對數(shù)據(jù)報表進行編輯、修改、插入、查詢等操作；③保存數(shù)據(jù)；④可將文件轉(zhuǎn)化為分析軟件識別的 Excel 文件。

7)數(shù)據(jù)處理在主屏幕的菜單欄上點擊：設(shè)置→圖像編輯；移動光標(biāo)選中需要編輯的數(shù)據(jù)曲線；點擊編輯按鈕，進入圖像和數(shù)據(jù)處理窗口。

4軟件維護

1)軟件系統(tǒng)要經(jīng)常維護，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性和系統(tǒng)空間利用率。儀表車監(jiān)控軟件系統(tǒng)安裝盤的所有文件切勿隨意刪除，否則會造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

2)備份后的數(shù)據(jù)文件默認(rèn)保存在指定目錄下。如果由于其他不可預(yù)料的原因造成監(jiān)控系統(tǒng)軟件的嚴(yán)重破壞，則需要重新安裝該軟件系統(tǒng)。在重新安裝該系統(tǒng)前，必須首先備份該指定目錄下的所有文件，然后重新安裝。

[參考文獻]

[1]董長銀，武龍，王愛萍，等.油氣井防砂綜合決策技術(shù)及軟件系統(tǒng)開發(fā)[J].石油鉆采工藝，2010，32(1)：74～81.

[2]雍成明，趙正文，楊云.基于.Net Remoting技術(shù)的防砂綜合分析與評價系統(tǒng)的開發(fā)[J].中國西部科技，2010，9(24)：33～36，45.

[編輯]帥群

[引著格式]王希軍.酸化壓裂-防砂數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計使用與維護[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版) ,2015,12(11):71～73.

[文獻標(biāo)志碼]A

[文章編號]1673-1409(2015)11-0071-03

[中圖分類號]TE357.2；TE938.5

[作者簡介]王希軍(1979-)，男，工程師，現(xiàn)主要從事機械設(shè)備管理工作，wxjking@cnpc.com.cn。

[收稿日期]2015-03-01