基于互联网信息下页岩气开采井口节流自动调控系统.pdf

本发明提供一种基于互联网信息下页岩气开采井口节流自动调控系统，该系统主要包含井口节流阀、执行器、PLC控制系统、压力传感器、流量计、调度层工控机、数据服务器、监控层工控机、网络通讯处理机等，通过压力传感器实时数据、流量计实时数据、井口目标产量，经过PLC运算，再输出控制参数到执行器，实现对节流阀的自动控制，本系统结合自动化控制技术与页岩气开采工艺来实现产量的自动调控，在调控过程中可通过远程上位机设置目标产量后实现闭环与开环控制，并通过无线运营网路或固定通信运营网络相互连接及相互通讯，实现远程自动调控、监控以及数据实时传输、存储及无人值守。

1.  基于互联网信息下页岩气开采井口节流自动调控系统，其特征在于：包括调度层、监控层和现场层，所述现场层通过现场设备实时采集、存储现场数据，并将数据发送到调度层；所述监控层用于采集无人值守井站的数据，并上传至调度层；所述调度层通过监控层和现场层上传的数据实现生产指挥调度的动态管理。

2.  根据权利要求1所述的基于互联网信息下页岩气开采井口节流自动调控系统，其特征在于：所述现场层包括流量计（1）、压力传感器（2）、节流阀（3）、执行器（4）和PLC控制系统（6），所述流量计与压力传感器分别连接于管道与PLC控制系统之间，所述执行器一端与PLC控制系统连接，执行器另一端与节流阀的一端连接，节流阀的另一端与管道连接，所述PLC控制系统的数据输出端与调度层的数据输入端连接。

3.  根据权利要求2所述的基于互联网信息下页岩气开采井口节流自动调控系统，其特征在于：所述监控层包括工程师站和操作员站，所述工程师站和操作员站分别与PLC控制系统连接。

4.  根据权利要求3所述的基于互联网信息下页岩气开采井口节流自动调控系统，其特征在于：所述调度层包括调度层工控机（9）和数据服务器（10），所述调度层工控制和数据服务器分别与PLC控制系统连接，所述调度层工控机（9）用于对分公司各级辖区或油气生产指挥调度的实时动态管理以及监视油气田节流阀设备的参数和运行状态；所述数据服务器（10）用于对油气田的产量、压力等开发参数进行处理，采集各远端监测节流阀的主要过程数据和进行数据处理以及建立数据库形成生产报表。

5.  根据权利要求3所述的基于互联网信息下页岩气开采井口节流自动调控系统，其特征在于：该系统采用闭环与开环共存控制，所述闭环控制是通过压力传感器（2）与流量计（1）实时采集数据与调度层工控机（9）设置的目标流量；经过PLC控制系统（6）运算后实现曾量控制；所述开环控制是通过调度层工控机（9）设置的目标值直接传输至PLC控制系统（6）后实现开环控制。

基于互联网信息下页岩气开采井口节流自动调控系统
技术领域
本发明涉及一种适用于高压页岩气、天然气开采井口产量远程调控系统平台。
背景技术
油气田生产信息化建设通过强化基础平台、数据平台、应用平台、决策平台的建设，全面实现数据管理正常化、生产指挥实时化，基本实现项目研究协同化、经营管理桌面化、决策支持集成化，逐步建成全国统一的数字化油气田，建设生产信息化系统的目的是为油气田生产提供技术手段，为优化运行方案提供数据，为提高劳动生产率和油气田的管理水平创造条件，搭建信息化生产管理和调度指挥平台，该平台的搭建依托于几大部分：功能接口同一化，数据转出标准化，数据网络共享化、生产安全监控实时化，数据采集自动化等，而生产信息化的基础是实现生产现场网络化。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于互联网信息下页岩气开采井口节流自动调控系统，该系统能够实现井口产量自动调控，全面实现页岩气、天然气生产信息化，以提高生产要率、实现无人值守，从而节约劳动成本，提高生产持续性与安全性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：基于互联网信息下页岩气开采井口节流自动调控系统，包括调度层、监控层和现场层，所述现场层通过现场设备实时采集、存储现场数据，并将数据发送到调度层；所述监控层用于采集无人值守井站的数据，并上传至调度层；所述调度层通过监控层和现场层上传的数据实现生产指挥调度的动态管理。
优选的，所述现场层包括流量计、压力传感器、节流阀、执行器和PLC控制系统，所述流量计与压力传感器分别连接于管道与PLC控制系统之间，所述执行器一端与PLC控制系统连接，执行器另一端与节流阀的一端连接，节流阀的另一端与管道连接，所述PLC控制系统的数据输出端与调度层的数据输入端连接。
优选的，所述监控层包括工程师站和操作员站，所述工程师站和操作员站分别与PLC控制系统连接，所述调度层工控机用于对分公司各级辖区或油气生产指挥调度的实时动态管理以及监视油气田节流阀设备的参数和运行状态；所述数据服务器用于对油气田的产量、压力等开发参数进行处理，采集各远端监测节流阀的主要过程数据和进行数据处理以及建立数据库形成生产报表。
优选的，所述调度层包括调度层工控机和数据服务器，所述调度层工控制和数据服务器分别与PLC控制系统连接。
优选的，该系统采用闭环与开环共存控制，所述闭环控制是通过压力传感器与流量计实时采集数据与调度层工控机设置的目标流量；经过PLC控制系统运算后实现曾量控制；所述开环控制是通过调度层工控机设置的目标值直接传输至PLC控制系统后实现开环控制。
本发明的有益效果：
（1）具有远程自动调控、远程监督、远程报警等功能，实现了产量调节从人工调节到自动调节的转变，实现了产量调节自动化、信息化、网络化与无人值守；
（2）调节常量的精度高，其每天的产量误差低于1%；
（3）电动执行器波动小，降低了电动执行机构的动作频率，提高了执行器的使用寿命与可靠性；
（4）结构紧凑、操作方便、灵活以及维修容易、安全可靠。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明系统原理框图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
本发明涉及基于互联网信息下页岩气开采井口节流自动调控系统，包括调度层、监控层和现场层，
现场层：通过现场设备实现数据采集、远程控制、状态监测、生产数据转存监控调度和生产数据应用展示；
监控层：采集无人值守井站（工程师站、操作员站）的数据，上传至调度层；
调度层：通过对现场层和监控层上传的实时数据的监视，实现生产指挥调度的动态管理，同时又利用数据平台对生产数据发布应用，实现对全局生产单元的监视调度。
所述现场层包括流量计1、压力传感器2、节流阀3、执行器4、信号线5、PLC控制系统6、网络通讯处理机7和网线11
所述监控层包括工程师站和操作员站（监控层工控机）8，
所述调度层包括工控机9和数据服务器10，所述调度层工控机9用于对分公司各级辖区或油气生产指挥调度的实时动态管理以及监视油气田节流阀设备的参数和运行状态；所述数据服务器10用于对油气田的产量、压力等开发参数进行处理，采集各远端监测节流阀的主要过程数据和进行数据处理以及建立数据库形成生产报表。
所述执行器通过螺纹连接固定于节流阀上部，所述节流阀安装与井口管线上相应的工艺位置，所述压力传感器与流量计安装与节流阀下游管线合理位置，所述执行器、压力传感器与流量计信号通过信号线与PLC控制系统连接；
所述PLC控制系统通过网络通讯处理机用网线分别与调度层工控机、数据服务器、监控层工控机连接，实现网络通讯。
在本实施例中，该系统采用闭环与开环共存控制，所述闭环控制是通过压力传感器2与流量计1实时采集数据与调度层工控机9设置的目标流量；经过PLC控制系统6运算后实现曾量控制；所述开环控制是通过调度层工控机9设置的目标值直接传输至PLC控制系统6后实现开环控制。
本发明通过压力传感器实时数据、流量计实时数据、井口目标产量，经过PLC运算，再输出控制参数到执行器，实现对节流阀的自动控制，本系统结合自动化控制技术与页岩气开采工艺来实现产量的自动调控，在调控过程中可通过远程上位机设置目标产量后实现闭环与开环控制，并通过无线运营网路或固定通信运营网络相互连接及相互通讯，实现远程自动调控、监控以及数据实时传输、存储及无人值守。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。