1 引言
随着分公司压裂领域的不断扩大,大型压裂逐步向边远地区发展。因现场作业区相距较远、环境恶劣,交通和信息交流不便等不利因素的影响,使基地难于及时掌握现场的压裂动态,关键性数据信息很难及时获得,且过程中受环境、通讯效果、现场技术人员的能力和责任心等因素的影响,从而影响了对现场施工情况的全面了解。利用数据远程监控系统把录取的现场数据信息,实时传送到油田基地服务器,使远离压裂现场的基地管理者和技术人员通过远程监控系统实现对压裂现场实时监控和信息共享,对提高压裂开发效益具有十分重要的意义。
2 实时监控系统的工作原理
油田公司录井一公司2004年购入德国诺达卫星通信公司(ND SatCom)的SKYWAN系列产品,组建了录井数据卫星通讯网络,已形成包括一台主站、一台备用主站、46台远端站共48套卫星通信设备的卫星通讯网络,主要分布在松辽盆地、海拉尔区块、蒙古塔木察格区块等地区。目前卫星通信系统使用的是亚洲四号卫星4.5M带宽,可以实现现场20个卫星站在同一时间上传数据,系统内任意端站可以和其它端站进行通信。录井数据卫星通讯网络的建成,为大型压裂远程实时监控系统的实施提供了良好的通讯网络基础。
压裂实时监控系统构建在卫星通讯网络之上,图1说明了压裂远程实时监控系统数据流向关系及系统构架。
整个压裂施工数据实时的传导过程如下:
实时获取采集施工数据>>发送数据>>传输数据>>接收数据(存储、分析数据)
[3]
现场:主要有
1．采集传感器:负责采集现场施工数据;
2．采集、分析软件:负责将传感器的数据采集进压裂仪表车内的工业计算机并进行分析,这里应用的采集软件是Fracpro PT;
3．卫星终端设备:负责将施工数据通过卫星传递出去。
远程指挥(基地):主要有
1．存储、分析软件:负责将卫星传递过来的数据存储到数据库,并进行分析,这里应用的存储软件是Fracpro PT。
2．基地服务器:负责接收从现场发回的实时数据,并存储到数据库中。基地任何一台计算机(已经安装压裂设计、分析软件FracproPT)经服务器授权,都能够通过FracproPT软件浏览现场数据信息[3]。
3 压裂现场施工数据的实时获取技术
目前,分公司的压裂仪表车上压裂作业全过程的数据实时采集系统是通过车载工业计算机安装的采集分析软件Fracpro PT实现对实时数据的动态显示,包括施工曲线的生成、数据记录保存、打印输出等。技术人员的后台分析软件也主要是Fracpro PT。采集模块将实时施工数据作为dbs库文件实时存储,后台的技术人员也主要是对该dbs库文件通过软件进行回放、分析[1]。所以考虑数据的兼容性,确定应用该软件的数据采集模块DataAcqPT接口,实现将现场实时采集的数据以数据共享的方式发送出去。
3.1 压裂现场施工数据的实时获取技术的实现
Fracpro PT软件的数据采集模块DataAcqPT提供三种数据采集方式,分别是
第一、从附加到计算机的硬件上来采集数据(即实时采集);
第二、从储存在FPA文件中的数据来模仿数据采集;
第三、从一个共享文件采集数据。
其中第三种方式是基地接收现场实时数据的软件接口。要实现现场施工数据的实时获取,需要明确以下几个方面:
3.1.1 采集数据的存储格式
Fracpro PT软件支持的数据传输文件格式是ASCII文件(即*.FPA),所以要求施工现场实时数据采集时,要使采集数据保存为*.FPA有效。如图2:
3.1.2 现场和基地的设置文件一致
DataAcqPT在设置文件(*.acq)中存储有关数据采集设置的信息。为了实现实时性,基地计算机接收数据时对选定信道名称、标识符、信道数目等的确定要求和现场的选择相对应,这里的设置文件很关键。所以现场的操作人员需要把采集时生成的设置文件和ASCII数据文件储存在同一文件夹下,并使该文件夹共享。这样,在开始实时接收的时候在基地计算机中,技术人员只需给出设置文件名及储存位置,该文件自动生成,跟现场的设置文件完全一致。如图3所示。
3.1.3 现场和基地的采集数据的时间步长一致
现场压裂数据的采集是按一定的时间步长进行的。如果现场设置每隔一秒采集一次,即设置采集数据的固定时间步长为1.0秒,基地接收方也要设置为1.0秒。原则上该时间步长要保持一致。DataAcqPT设置见图4所示。
4 大型压裂远程实时监控系统的应用价值
4.1 真实再现现场施工情况
实时监控系统提供了井场与基地之间数据信息(含语音)的有效通道,将现场录取的各项实时数据按设定的时间间隔发送到基地。后方基地通过存储分析软件将采集的现场数据实时回放。它不仅提高了现场信息传递的及时性,也提高了信息的准确性。
4.2 便于技术服务人员、生产管理人员、分公司领导等远程决策
现场信息是后方主管部门进行决策的重要资料。实时施工过程中,技术人员等可直接全面地了解井场施工信息,可以使技术人员直观、方便的进行研究和决策,在最短的时间内掌握现场生产情况的第一手资料,可以集中群体智慧对特殊显示和异常情况进行评价和决策,并能通过卫星通讯电话将指挥和决策信息反馈到现场,实现远程监控。
4.3 实现了现场压裂施工数据资源共享
实时监控系统实现了现场施工信息网络化,采用数据共享的方法为基地服务。基地任何一台计算机(已经安装压裂设计、分析软件FracproPT)经服务器授权,都能够通过FracproPT软件浏览现场数据信息[2]。
4.4 井场施工数据实现基地存储
井场施工数据通过该实时监控系统直接储存在基地服务器中,实现数据存储准确率100%。
5 结束语
大型压裂远程实时监控系统于2009年3月31日在虎一井进行了现场应用,取得了良好的效果。远程实时无线传输数据延时在5秒以内,准确率达到了100%,满足基地技术人员对回传的实时数据进行现场解释测算的要求。实时监控系统具备实时获取、远程传输、基地监控的优点,改变了传统的信息收集、处理、分析评价的过程和方式。随着油田网络的发展及各种新技术的应用,实时监控系统将更会加稳定可靠,应用范围将不断扩展,与现代决策技术相结合,将不断推动压裂开发技术的进一步发展。
参考资料:
[1] 胡博仲,兰中孝著.大庆油田水力压裂工程[M]北京:石油工业出版社,2008,12.
[2] 陆璐,刘发贵著.基于Web的远程监控系统[M]北京:清华大学出版社,2007,12.
[3] 张云生著.实时控制系统软件设计原理及应用[M]北京:国防工业出版社,2008,6.