一种模拟人工管控煤层气井智能排采控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种模拟人工管控煤层气井智能排采控制系统，包括与网络连接的远程测控单元，一个上位机通过网络与远程测控单元连接；所述远程测控单元的数据接口连接了一个具有ARM处理器的功能扩展单元，所述功能扩展单元设置有数据接收通道和数据执行通道，所述数据接收通道用于采集现场设置的数据采集传感器数据，所述数据执行通道连接一个变频器，变频器连接现场电机。本实用新型专利技术可实现排采过程连续、渐变和长期准确控制，可以使生产管理的各个部门及时掌握生产井工作状态，缩短故障处理时间，提高开井时率，增加煤层气产量，提高工作效率；降低工人巡井次数，减轻劳动强度，达到井站无人值守，使煤层气生产井管理实现信息化、自动化。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种模拟人工管控煤层气井智能排采控制系统。
技术介绍
目前的煤层气排采是地质技术人员进行动态分析，依据单井排水、起压等不同阶段的水量、压力与产气量的关系，对每口井制定不同的排采制度，不定时地进行人工调参。这期间往往会发生一些问题：一、时效性问题。目前华北油田煤层气普遍采用自动化数据采集，值班人员定时查看采集数据,不能及时看到数据变化情况。二、值班人员业务水平问题。自动化系统已经有了异常,但还能工作,人员检查时没有发现问题,直到故障扩大后才发现,从而造成经济损失。三、排采制度实施问题，当井底压力快到临解吸压力时,需要不停的调整排采强度,来保证井底压力均匀缓慢的下降,靠人工操作,往往不能达到满意的效果。四、排采过程中需综合考虑各方面数据汇总分析，随着正常工作的井的数目增加,把每口井每天的各种数据收集汇总,数据分析也是一个相当繁琐的过程。另外，在煤层气开采过程中，煤层气固有的排采特性，以及各个区域不同的地质特征，决定了排采设备的多样性和控制设备的特殊性。这种非智能化的管理方法具有局限性并受时间和气候限制，不能实现对储层环境变化的快速排采反应，导致不同程度的储层伤害，解吸过程受限制，排采效果降低。针对煤层气井临界解析压力不易控制、液面控制对气量影响大、排水采气生产周期长等特点，研发一套在排采规律指导下的智能控制排采技术和设备，保证煤层气井按照排采规律连续、渐变、长期高效开采，可提高煤层气田整体开发效果。煤层气排采以不伤害煤层为原则，各排水阶段的井底流压分析和控制是核心工作，在各因素综合作用下，煤层气井井底流压的变化与常规油气井相比错综复杂。排采管理就是使排采设备的工作制度随井底流压的变化而变化。从而实现对煤层气井单相水流、不饱和两相流和两相流3个阶段平稳过渡的有效控制。因此，需要针对煤层气井临界解析压力不易控制、液面控制对气量影响大、排水采气生产周期长等特点，研发一套在排采规律指导下的智能控制排采技术和设备，保证煤层气井按照排采规律连续、渐变、长期高效开采，可提高煤层气田整体开发效果。
技术实现思路
本技术的目的是提出一种模拟人工管控煤层气井智能排采控制系统，该系统采用RTU为数据处理核心，变频器为执行核心，通过其他如压力传感器，流量传感器、自动液面测试仪、载荷传感器等采集所需数据，经过RTU处理，并通过无线网络传输到上位机，通过上位机与RTU实现远程人机交互，实现煤层气生产的数字化、智能化。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种模拟人工管控煤层气井智能排采控制系统，包括与网络连接的远程测控单元，一个上位机通过网络与远程测控单元连接；其中，所述远程测控单元的数据接口连接了一个具有ARM处理器的功能扩展单元，所述功能扩展单元设置有数据接收通道和数据执行通道，所述数据接收通道用于采集现场设置的数据采集传感器数据，所述数据执行通道连接一个变频器，变频器连接现场电机。方案进一步是：所述数据接收通道包括多个模拟量输入端口和多个开关量输入端口，所述多个模拟量输入端口分别通过屏蔽信号线分别连接现场设置的井口压力传感器、井下温度传感器、井口管道流量传感器、测量井下液面的自动液面测试仪、载荷传感器、电量传感器/互感器，所述开关量输入端口通过屏蔽信号线连接一个接近开关；所述载荷传感器安装在抽油机杆的驴头和悬绳器之间，用于检测抽油机的做功情况；所述接近开关设置在抽油机铁架旁曲柄经过处，用于测量冲次数据。方案进一步是：所述远程测控单元安装在一个控制柜中，控制柜安装在现场煤层气井旁，电量传感器/互感器设置在控制柜中。方案进一步是：所述远程测控单元通过无线传输模块与网络连接。方案进一步是：所述功能扩展单元的数据执行通道通过一个保护型集线器连接变频器，其中，所述的保护型集线器是SWTHUB485-8集线器。本技术的有益效果是：可实现煤气层排采过程连续、渐变和长期准确控制，智能排采系统的数据远传功能可以使生产管理的各个部门及时掌握生产井工作状态，缩短故障处理时间，提高开井时率，增加煤层气产量，提高工作效率；降低工人巡井次数，减轻劳动强度，达到井站无人值守，使煤层气生产井管理实现信息化、自动化；对煤层气现场管理尤为重要，它能提高煤层气企业管理水平，达到降本增效之目的。下面结合附图和实施例对本技术作一详细描述。附图说明图1为本专利技术系统示意图。具体实施方式一种模拟人工管控煤层气井智能排采控制系统，包括与网络1连接的远程测控单元2，一个上位机3通过网络与远程测控单元连接；其中，所述远程测控单元的数据接口连接了一个具有ARM处理器的功能扩展单元4，所述功能扩展单元设置有数据接收通道和数据执行通道，所述数据接收通道用于采集现场设置的数据采集传感器数据，所述数据执行通道连接一个变频器5，变频器连接现场电机6。其中：所述远程测控单元RTU采用Cotex_m4内核，频率168MHz工业级CPU，1024KROM，196KRAM，内置SD卡和FLASH进行存储扩展。提供以太网、RS485/RS232、CAN等通信接口，支持MODBUS_RTU协议。具备数字、模拟采集与控制功能。通过以太网远程升级维护，具有数据补传、主动上传和设备自检功能，方便功能扩展。它支持Linux系统，可将智能排采控制程序直接上传存储，实现对现场设备的控制；功能扩展单元RTM是RTU的功能扩展单元，为RTU提供了数据接口的扩展功能，处理器采用的是单核ARMCortex-M3，具有：电源接口、通信接口、模拟量输入（AI）、开关量输入（DI）、开关量输出（DO）、输入保护：对各路有过流过压保护，错接保护(可承受输入端口接入电源)、通讯功能；远程测控单元RTU和功能扩展单元RTM设置在一块板上。实施例中：所述远程测控单元通过无线传输模块7（McWill/TD-LTE）与网络连接。实施例中：所述功能扩展单元的数据执行通道通通过一个保护型集线器8连接变频器，其中，所述的保护型集线器是SWTHUB485-8集线器；SWTHUB485-8是一款专为解决复杂环境下RS-485系统要求设计的保护控制型总线分割集中器（485集线器或485HUB）。支持传输速率高达115.200bps，RS-485接口具有短路、开路保护功能，并采用光电隔离技术和电源隔离技术，做到输入输出完全隔离。内置1000A/8~20μS浪涌保护电路，能够提供2500V的隔离电压，可以有效地抑制闪电(Lighting)和ESD，同时可以有效的防止雷击和共地干扰，安全可靠，非常适合户外工程应用。实施例中：所述数据接收通道包括多个模拟量输入端口和多个开关量输入端口，所述多个模拟量输入端口分别通过屏蔽信号线分别连接现场设置的井口压力传感器9、井下温度传感器10、井口管道流量传感器11、测量井下液面的自动液面测试仪12、载荷传感器13、电量传感器/互感器14，所述开关量输入端口通过屏蔽信号线连接一个接近开关15；所述载荷传感器安装在抽油机杆的驴头（驴头是本行业本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟人工管控煤层气井智能排采控制系统，包括与网络连接的远程测控单元，一个上位机通过网络与远程测控单元连接；其特征在于，所述远程测控单元的数据接口连接了一个具有ARM处理器的功能扩展单元，所述功能扩展单元设置有数据接收通道和数据执行通道，所述数据接收通道用于采集现场设置的数据采集传感器数据，所述数据执行通道连接一个变频器，变频器连接现场电机。

【技术特征摘要】
1.一种模拟人工管控煤层气井智能排采控制系统，包括与网络连接的远程测控单元，一个上位机通过网络与远程测控单元连接；其特征在于，所述远程测控单元的数据接口连接了一个具有ARM处理器的功能扩展单元，所述功能扩展单元设置有数据接收通道和数据执行通道，所述数据接收通道用于采集现场设置的数据采集传感器数据，所述数据执行通道连接一个变频器，变频器连接现场电机。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据接收通道包括多个模拟量输入端口和多个开关量输入端口，所述多个模拟量输入端口分别通过屏蔽信号线分别连接现场设置的井口压力传感器、井下温度传感器、井口管道流量传感器、测量井下液面的自动液面测试仪、载荷传感器、电量传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：余冬，倪自强，李克臣，冯玉敏，刘英杰，吕卓琳，刘东超，杨兰兰，蔡俊，杜有献，
申请(专利权)人：华北石油通信公司，
类型：新型
国别省市：河北;13