壓裂酸化施工遠程指揮系統(tǒng)應用

陳，李沛軒

（1.中國石油川慶鉆探長慶井下技術作業(yè)公司，陜西 西安 710018；2.中國石油川慶鉆探長慶鉆井總公司，陜西 西安 710018）

0 引 言

隨著公司壓裂酸化隊伍和施工區(qū)域的不斷擴大，壓裂酸化施工井場也逐步向邊遠地區(qū)拓展。各施工井場距離相距較遠，且交通及環(huán)境惡劣，信息溝通不便，使得項目部和技術部門難以及時掌握現場的壓裂動態(tài)與壓裂施工參數曲線數據。鑒于水平井和大型工廠化壓裂施工需要運用大規(guī)模、大砂量、大排量等施工方式，存在技術含量高、安全要求高等問題，而野外作業(yè)通信條件差，數據采集及控制較難，各方面技術專家較為分散，無法隨時到現場對壓裂施工作業(yè)進行指導，面對突發(fā)事件無法進行多方面專家會診，因此設計利用遠程監(jiān)控系統(tǒng)把現場數據和視頻實時傳送到基地指揮中心，使遠離壓裂酸化現場的專家及技術人員可通過遠程指揮系統(tǒng)對壓裂酸化現場的視頻監(jiān)控畫面和壓裂動態(tài)數據進行實時共享，對提高壓裂開發(fā)效益具有重要意義。

1 系統(tǒng)組成及設計思路

壓裂酸化施工遠程指揮系統(tǒng)按照壓裂施工的流程進行搭建，利用無線網絡技術，從壓裂酸化的施工準備到施工結束，實現對施工全過程的現場視頻監(jiān)控、數據共享、施工調度及后期評價分析，形成了一套數字化壓裂酸化施工遠程指揮決策平臺，滿足施工過程的技術要求和安全要求，提高施工效率。

系統(tǒng)由數據采集與監(jiān)控子系統(tǒng)、數據傳輸子系統(tǒng)和多媒體調度子系統(tǒng)組成，每個子系統(tǒng)各盡其職，將壓裂液混配數據、施工采集曲線、現場音視頻畫面等實時傳輸到遠端指揮中心，可實時遠程瀏覽施工曲線和數據，查看現場施工情況，并通過視頻會議系統(tǒng)指導現場施工。多媒體調度系統(tǒng)采用統(tǒng)一的數據庫管理，采集的數據可相互調用，省去了人工輸入的繁瑣工序，達到施工作業(yè)的高效性。遠程指揮中心的專家和技術人員可實時監(jiān)控現場生產數據、觀看現場工作情況、指揮現場壓裂施工作業(yè)，有效保障施工安全。

2 系統(tǒng)的功能架構

2.1 數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)

2.1.1 施工數據采集系統(tǒng)

公司的壓裂儀表車數據應實時采集，并通過工控機安裝的采集分析軟件FracroPT實現對實時數據的動態(tài)顯示，包括施工曲線的生成、數據記錄保存、打印輸出等。技術人員的后臺分析軟件通過衛(wèi)星傳輸將數據曲線上傳至FracroPT服務器，采集模塊將實時施工數據進行存儲，后臺通過軟件將數據進行回放、分析。考慮到數據的兼容性，應用該軟件的數據采集模塊接口將現場實時采集的數據以數據共享的方式發(fā)布。施工數據采集系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 施工數據采集系統(tǒng)示意圖

2.1.2 現場視頻監(jiān)控系統(tǒng)

目前儀表車已具備視頻監(jiān)控功能，車體配置2臺可升降式監(jiān)控攝像機及一臺可移動式高清攝像機，可直接輸出視頻信號，通過配置的控制系統(tǒng)對攝像機進行PTZ控制。車內需要同指揮中心進行雙向音視頻會商實現對現場情況的分析、決策等，因此在車內配置攝像機進行圖像拍攝、傳送，共計四路攝像機。經視頻矩陣進行信號切換與分配，一路進入視頻會議終端，一路進入多媒體接入網關，一路進入車載NVR，一路進入電視；數字音頻處理器作為音頻核心設備，連接本地MIC及遠端聲音進行擴聲、廣播；視頻會議終端為編解碼設備，支持H.323，SIP及H.264HP，G.719等音視頻編解碼協(xié)議，負責與指揮中心進行音視頻交互；車內配置一臺IP調度電話，通過網絡能夠實現IP語音通話；數據通過RS 232分配器進入數據采集服務器傳至指揮中心；顯示系統(tǒng)采用原車電視機或監(jiān)視器。

儀表車集中了所有現場車輛的實時工作數據，將數據傳回指揮中心是本系統(tǒng)的重要功能之一。將實時數據回傳至指揮中心，方便專家及技術人員在第一時間做出正確的判斷并下達指令，可視化數據傳輸系統(tǒng)利用遠程串口服務器將儀表車數據通過衛(wèi)星傳輸至基地，在指揮中心大屏上實時顯示作業(yè)現場設備的運行狀況。系統(tǒng)拓撲如圖2所示。

圖2 壓裂施工現場遠程指揮系統(tǒng)拓撲圖

2.2 數據傳輸系統(tǒng)

在數據傳輸方面，為了實現壓裂施工的遠程指揮決策，采用衛(wèi)星點對點通信方式進行數據傳輸，利用衛(wèi)星抗干擾、速率快、覆蓋廣以及傳輸量大等特點，有效保證數據的實時性、完整性，將壓裂現場混配數據、壓裂儀表車控制臺數據、壓裂現場音視頻數據等實時傳輸至生產指揮中心數據服務器，再通過服務器進行發(fā)布，方便公司指揮中心人員進行數據查看和相應的操作?，F場數據傳輸系統(tǒng)拓撲如圖3所示。

圖3 現場數據傳輸系統(tǒng)拓撲圖

2.3 多媒體調度系統(tǒng)

對施工現場收集的數據信息進行監(jiān)測和展示，可提供預測預警、工況診斷、趨勢分析、生產報表、物聯設備管理等功能。通過該技術實現以上技術成果的遠程中心監(jiān)控、音視頻會議系統(tǒng)，與數據的存儲、發(fā)布和展示。其主要含蓋顯示大屏幕系統(tǒng)、機房網絡服務器系統(tǒng)、網站建設、數字會議和擴聲系統(tǒng)、攝像跟蹤系統(tǒng)、中央集中控制系統(tǒng)、輔助設備、室內布局效果等的策劃設計集成等。借助數據截取系統(tǒng)、數據傳輸系統(tǒng)、數據交換系統(tǒng)、井場視頻監(jiān)控系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)、電源供給系統(tǒng)、輔助設施等軟硬件來實現井場全信息的采集與遠程傳輸、發(fā)布查詢。

3 系統(tǒng)應用

壓裂酸化遠程監(jiān)控與指揮系統(tǒng)于2014年10月正式投產運行，目前，公司已改造3臺多功能儀表車，并組織了多次壓裂現場應急演練，實現了施工儀表車、遠程指揮車和應急通信車的功能合一。

目前為止，該系統(tǒng)累計應用到60余口井，包括青海油田分公司扎哈泉區(qū)域重點水平井（扎平2、扎平3、扎平4）的全程實時分析；蘇里格氣田區(qū)域勘探井、隴東氣開井等全程實時分析；新工藝新技術推廣井的全過程實時分析。實現了專家在指揮中心對壓裂過程的同步遠程實時監(jiān)測和決策支持。

為實時掌握現場施工作業(yè)動態(tài)，強化作業(yè)現場搬安吊裝、帶壓作業(yè)、連續(xù)油管作業(yè)、大型施工的風險管控，對井控重點井、重點工序進行實時監(jiān)控，對井筒復雜、新工藝新技術井等提供遠程工藝技術支撐，立足項目部、公司、指揮部三級遠程監(jiān)控，我們要抓住集團公司工程技術物聯網（A12）和川慶公司工程技術一體化平臺推廣應用的良好契機，以地理信息系統(tǒng)（A4）為基礎平臺，融合自建信息系統(tǒng)、遠程傳輸系統(tǒng)，最終建成集生產調度、安全監(jiān)控、工程診斷、應急指揮、經營管控等全覆蓋的數字信息一體化管控平臺。數字信息一體化管控平臺如圖4所示。

圖4 數字信息一體化管控平臺

4 結 語

壓裂酸化施工遠程指揮系統(tǒng)的應用，旨在實現施工方案優(yōu)化、遠程監(jiān)控、指揮調度等全過程的跟蹤和管理，達到提高壓裂酸化施工效率，規(guī)避施工風險，及時處理突發(fā)事件的目的。

后期將結合集團公司物聯網系統(tǒng)，建立一套完整的流程化施工管理系統(tǒng)，從數據采集、傳輸、優(yōu)化、指揮等角度實現現場作業(yè)的數字化、信息化、系統(tǒng)化?，F場實際應用表明，該系統(tǒng)完全達到了預期的設計目標，能夠有效、高效地顯示現場施工作業(yè)狀況，滿足了油田建設數字化、數據化的需求。

《物聯網技術》雜志簡介

《物聯網技術》雜志是經國家新聞出版總署批準，手續(xù)齊全的物聯網專業(yè)科技期刊。統(tǒng)一連續(xù)出版物號：CN61-1483 / TP，雜志現為月刊，每月20日出版。本刊現已是中國核心期刊（遴選）數據庫收錄期刊，中國學術期刊網絡出版總庫收錄期刊，中文科技期刊數據庫收錄期刊，龍源國際期刊網全文收錄期刊。

地址： 西安市金花北路176號陜西省電子技術研究所東院科研生產大樓六層（郵編：710032）

聯系人：王 剛 咨詢電話：029-85241792-8626

投稿網址：http://www.iotmag.com Email：news@iotmag.com