CN204535764U - 用于油气井安全在线监测的监测装置、监测终端及*** - Google Patents

用于油气井安全在线监测的监测装置、监测终端及*** Download PDF

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Abstract

公开了用于油气井安全在线监测的监测装置、监测终端和监测***。该监测装置包括：与井口连通的多个传感器；与多个传感器连接并且对传感器数据进行采样的数据采集卡；用于对传感器数据进行处理以产生处理结果和预警信息的处理器；用于将处理结果和预警信息作为数据实时传送的无线数据传输模块；供电装置；以及用于根据预警信息提示现场作业人员的蜂鸣报警器。该监测装置可以与移动终端和管理中心服务器至少之一无线通信，从而可以实时远程传输传感器数据和预警信息，可以实现按照石油行业的标准实现风险分级预警。

Description

用于油气井安全在线监测的监测装置、监测终端及***
技术领域
本实用新型涉及安全监测装置领域，具体涉及用于油气井安全在线监测的监测装置、监测终端和监测***。
背景技术
在油气生产企业开发油气井的过程中，需要定期进行修井作业。由于不同的油气井井况不同，潜在的安全风险也不一样。油气井的风险包括：可燃气体含量过高、有毒气体含量过高、压力和温度异常等。目前的修井作业现场都是靠人工识别和判断安全风险，稍有疏忽就会酿成重大安全风险责任事故。
随着科技的进步，目前修井单位已经装备了四合一气体监测仪，用来监测作业过程中的可燃和有毒气体(包括CH4、CO、CO2、H2S等)。修井单位的气体监测主要是靠技术人员使用四合一气体监测仪进行人工监测。现场施工单位在一部分采油气井口安装有液量、压力和温度数据采集传感器用来记录生产数据。
然而，人工监测有害气体产生新的问题，经常出现为了赶进度违反作业操作规程的事情发生，极易引起作业操作异常，导致油气井压力异常，引起井涌和井喷，以及有害气体泄露等安全风险。此外，人工监测有害气体无法记录和保存作业过程数据。现场施工单位的井口数据采集只在油气井正常生产时记录生产数据，无法实现气体、温度、压力异常预警，因此都存在各种不足。
期望采用实时和远程通信的监测装置和***以避免上述情况发生。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种可以现场安装并且实时传送数据的监测装置、监测终端和监测***。
根据本实用新型的第一方面，提供一种用于油气井安全在线监测的监测装置，包括：与井口连通的多个传感器；与多个传感器连接并且对传感器数据进行采样的数据采集卡；用于对传感器数据进行处理以产生处理结果和预警信息的处理器；供电装置；用于将处理结果和预警信息作为数据实时传送的无线数据传输模块；以及用于根据预警信息提示现场作业人员的蜂鸣报警器。
优选地，所述多个传感器包括选自压力传感器、温度传感器、有害气体传感器、可燃气体传感器中的至少一种。
优选地，所述多个传感器设置在与井口连通的四通开关的固定位置。
优选地，所述多个传感器与数据采集卡之间经由各自的导线进行连接。
优选地，所述无线数据传输模块选自GPRS模块或3G模块。
优选地，所述供电装置为可充电的锂离子电池。
根据本实用新型的第二方面，提供一种用于油气井安全在线监测的监测终端，包括：如上所述的监测装置；用于输入传感器数据的临界值的输入面板；以及用于在本地显示传感器数据、预警信息和所述供电装置的电量信息的显示屏。
优选地，监测终端还包括：用于容纳监测装置的外壳，其中所述显示屏和所述输入面板位于所述外壳的表面。
优选地，监测终端还包括USB接口。
根据本实用新型的第三方面，提供一种用于油气井安全在线监测的监测***，包括：如上所述的监测终端；与监测终端无线通信的管理中心服务器；以及与监测终端和管理中心服务器至少之一无线通信的移动终端。
优选地，所述移动终端选自手机或平板设备。
根据本实用新型的监测装置可以与移动终端和管理中心服务器至少之一无线通信，从而可以实时远程传输传感器数据和预警信息，可以实现按照石油行业的标准实现风险分级预警。
该监测装置可以作为油气井安全在线监测记录仪(简称油井黑匣子)。在作业过程安全风险在线监测，降低作业施工潜在风险，起到“事前提醒，事中预警、事后监督”的作用，从而实现油气井整个生产过程的安全高效。
附图说明
通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出根据本实用新型的实施例的监测装置的示意性框图。
图2示出根据本实用新型的实施例的监测终端的示意性框图。
图3a至3c示出根据本实用新型的实施例的监测终端在不同状态下的显示信息。
图4示出根据本实用新型的实施例的监测***的示意性框图。
具体实施方式
以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1示出根据本实用新型的实施例的监测装置的示意性框图。该监测装置110包括例如安装在井口(例如与井口连通的四通开关的固定位置)的压力传感器111、温度传感器112、有毒气体传感器113、可燃气体传感器114，用于接收各个传感器的数字化信息的数据采集卡115，用于对传感器数据进行处理以产生处理结果和预警信息的处理器116，用于将处理结果和预警信息作为数据实时传送的无线数据传输模块117，用于提示现场作业人员的蜂鸣报警器118以及供电装置119。
压力传感器111与数据采集卡115通过导线进行连接。压力传感器111内部有应变片和电阻桥式电路。应变片在发生形变时改变电阻值。电阻桥式电路与应变片相连接，并且外加一定电压。当应变片发生形变时，在桥式电路的节点上便会产生电压的变化。通过检测这个电压，可以获得压力的数值。
温度传感器112与数据采集卡115通过导线进行连接。温度传感器112采用PTC热敏电阻，实时监测井内液体在井口的温度。PTC(PositiveTemperature CoeffiCient)热敏电阻，在工业上可用作温度的测量与控制，实现过热保护方面的应用。
有害气体传感器113与数据采集卡115通过导线进行连接。有害气体传感器113主要利用内部预置的化学物与有害气体发生反应时其体积质量等发生变化，获得作业井有害气体的含量。有害气体包括一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)等。
可燃气体传感器114与数据采集卡115通过导线进行连接。可燃气体传感器113主要利用内部预置的化学物与可燃气体发生反应时其体积质量等发生变化，获得作业井可燃气体的含量。可燃气体包括包括甲烷(CH4)等。
数据采集卡115按照预定采样频率对传感器数据进行采样。
处理器116经由数据采集卡115获得压力传感器111、温度传感器112、有毒气体传感器113、可燃气体传感器114的传感器数据。处理器116将传感器数据分别与压力、温度、有毒气体含量和可燃气体含量的临界值进行比较，获得比较结果。如果传感器数据超出临界值，处理器116则产生预警信息。
无线数据传输模块117例如是GPRS/3G模块。无线数据传输模块117和蜂鸣报警器118分别与处理器116相连接，用于远程信息传送和现场报警。如果传感器数据达到临界值，即处理器116发出预警指令，无线数据传输模块117将预警信息远程传送，并且蜂鸣报警器118根据预警信息提示现场作业人员处理。例如，无线数据传输模块117将预警信息传送到相关管理人员的手机上，提醒相关人员注意安全风险，从而避免事故发生。
供电装置119用于为监测装置110提供电力，在本实施方式中供电装置119为可充电的锂离子电池。当供电装置119的电量低于预设值时，处理器116通过无线数据传输模块117将电量信息发送给服务器和管理人员，在本实施方式中，所述预设值为50％。
图2示出根据本实用新型的实施例的监测终端的示意性框图。图3a至3c示出根据本实用新型的实施例的监测终端在不同状态下的显示信息。该监测终端100包括如图1所示的监测装置110、用于输入传感器数据的临界值的输入面板120、用于在本地显示传感器数据和预警信息的显示屏130。
该监测终端100还可以包括外壳。外壳可以防水、防静电、防腐蚀。在外壳内安装监测装置110的主要部分，例如，数据采集卡115、处理器116、无线数据传输模块117以及蜂鸣报警器118。在外壳的表面安装显示屏130，例如液晶显示屏、触摸显示屏等。在外壳的表面还可以安装输入面板120，用于输入传感器数据的临界值等参数。替代地，输入面板120可以是与监测装置相连接的键盘。该监测终端100还可以包括其他的输入输出接口，例如USB接口。
作业人员可以经由监测终端100的输入面板120、USB接口和监测装置110的无线数据传输模块117中的任一个，设置传感器数据的临界值。
在监测终端100的显示屏130上，显示不同状态下的信息。如图3a所示，在监测终端100的启动界面，显示公司名称和***名称等。如图3b所示，在监测终端100的基本信息界面，显示油气井的编号及单位等信息等。如图3c所示，在监测终端100的当前信息界面，显示油气井的作业数据以及供电装置119的电量信息。
在监测终端100检测到传感器数据超过临界值时，在监测终端100的报警界面，显示压力、温度、有毒气体含量和可燃气体含量的检测值以及相应的报警信息。
图4示出根据本实用新型的实施例的监测***的示意性框图。该监测***包括如图2所示的监测终端100、与监测终端100无线通信的管理中心服务器200、以及作业人员随身携带的移动终端300。
管理中心服务器200包括无线数据传输模块，例如GPRS/3G模块。由于监测终端100和管理中心服务器200分别包括各自的无线数据传输模块，因此监测终端100和管理中心服务器200之间可以进行实时数据传输，实现实时监测和远程在线管理。
管理中心服务器200可以与多个主管单位的计算机相连接，如作业管理科、作业大队调度等。如果传感器数据达到临界值，则管理中心服务器200可以在主管单位的计算机上实时显示信息，从而可以按照石油行业的标准实现风险分级预警。
移动终端300例如是包括无线数据传输模块的手机或平板设备。无线数据传输模块例如是GPRS/3G模块。由于监测终端100、管理中心服务器200和移动终端300分别包括各自的无线数据传输模块，因此移动终端300可以从监测终端100和管理中心服务器200中的任一个或二者接收实时数据，及时获得预警信息。
本实用新型的监测***，在井口安装监测终端，将有害气体、可燃气体、压力和温度等相关数据预置到监测终端(可现场手动也可在作业设计完成后远程预置)。在作业工作开始前将监测仪主机安装就位，手动或预置采样频率后即可实现实时记录数据，同时通过远程通讯模块将采样数据实时传送到管理中心服务器上。一旦出现异常情况，即在作业现场发出警报信息，提示作业人员安全风险。按照井控风险级别进行风险分级预警，也就是说，三、四级井控井实现现场、大队、作业科的三级风险信息提示，一、二级井控井实现现场、大队、作业科、总工程师四级风险信息提示，以便及时处理风险隐患，确保安全生产。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种用于油气井安全在线监测的监测装置，其特征在于，包括：
与井口连通的多个传感器；
与多个传感器连接并且对传感器数据进行采样的数据采集卡；
用于对传感器数据进行处理以产生处理结果和预警信息的处理器；
供电装置；
用于将处理结果和预警信息作为数据实时传送的无线数据传输模块；以及
用于根据预警信息提示现场作业人员的蜂鸣报警器。
2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述多个传感器包括选自压力传感器、温度传感器、有害气体传感器、可燃气体传感器中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述多个传感器设置在与井口连通的四通开关的固定位置。
4.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述多个传感器与数据采集卡之间经由各自的导线电连接。
5.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述无线数据传输模块选自GPRS模块或3G模块。
6.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述供电装置为可充电的锂离子电池。
7.一种用于油气井安全在线监测的监测终端，其特征在于，包括：
如权利要求1至6中任一项所述的监测装置；
用于输入传感器数据的临界值的输入面板；以及
用于在本地显示传感器数据、预警信息和所述供电装置的电量信息的显示屏。
8.根据权利要求7所述的监测终端，其特征在于，还包括：
用于容纳监测装置的外壳，其中所述显示屏和所述输入面板位于所述外壳的表面。
9.根据权利要求7所述的监测终端，其特征在于，还包括USB接口。
10.一种用于油气井安全在线监测的监测***，其特征在于，包括：
如权利要求7至9中任一项所述的监测终端；
与监测终端无线通信的管理中心服务器；以及
与监测终端和管理中心服务器至少之一无线通信的移动终端。
11.根据权利要求10所述的监测***，其特征在于，所述移动终端选自手机或平板设备。
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