CN205422662U

CN205422662U - 基于天然气井采气的智能控制器

Info

Publication number: CN205422662U
Application number: CN201620134902.9U
Authority: CN
Inventors: 肖华
Original assignee: Chengdu Kesisaide Technology Co ltd
Current assignee: Chengdu Kesisaide Technology Co ltd
Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2016-02-23
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2026-02-23

Abstract

本实用新型公开了一种基于天然气井采气的智能控制器，主要解决了现有天然气井采气控制方法测量精度低、人工成本高等问题。该基于天然气井采气的智能控制器，包括：信号采集单元，采集气井套压、油压、流量数据，以及控制阀状态数据；处理单元，接收并存储采集数据，根据采集数据发出对应的控制指令；控制单元，根据处理单元发出的控制指令控制控制阀开启或关闭；通讯单元，实现所述智能控制器与监控中心的通讯，将采集数据以及控制阀调节记录上传监控中心；电源单元，用于供电。本实用新型不仅能实现智能化控制，而且实现方便、控制精度高。

Description

基于天然气井采气的智能控制器

技术领域

本实用新型涉及天然气井采气技术领域，具体的说，是涉及一种基于天然气井采气的智能控制器。

背景技术

在天然气井采气中，现有技术中，主要采用两种方式进行控制。第一种为人工控制，即由人工调节控制阀，使监测参数满足生产工艺要求的前提下达到最大的产气量，该方法主要存在的缺陷在于，耗费人力、成本高，不能实时记录采气过程中采集到的套压、油压、流量参数，对于采气工艺的改进不能提供足够的数据记录，其次还有可能因人为因素造成失误。第二种为时间控制方式，即通过控制器实现对阀门的定时控制，由此实现开井和关井动作，该方法主要存在的缺陷在于，控制方式简单、粗暴，并未考虑到实际工况，达不到天然气生产的最佳工艺要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种控制科学合理、实现方便的基于天然气井采气的智能控制器。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

基于天然气井采气的智能控制器，包括：

信号采集单元，采集气井套压、油压、流量数据，以及控制阀状态数据；

处理单元，接收并存储采集数据，根据采集数据发出对应的控制指令；

控制单元，根据处理单元发出的控制指令控制控制阀开启或关闭；

通讯单元，实现所述智能控制器与监控中心的通讯，将采集数据以及控制阀调节记录上传监控中心；

电源单元，用于供电。

进一步的，还包括人机交互单元，所述人机交互单元包括OLED显示电路和按键电路。显示电路采用OLED的优势在于，高温、低温环境下可靠工作。

进一步的，所有单元均集成在机箱上，所述机箱采用防水机箱。机箱采用防水机箱，防护等级达到IP65。

进一步的，所述信号采集单元包括直流电压/电流信号采集电路，放大套压、油压、流量信号的放大电路和采集控制阀状态的开关信号采集电路。

进一步的，所述处理单元包括CPU、SD卡电路和时钟电路。CPU优选低功耗的微处理器，结合低功耗管理，使控制器待机时低功耗。

进一步的，所述控制单元为保持型继电器。采用保持型继电器在实施控制时，只需对线圈短时间地对线圈施加电源，降低功耗。

进一步的，所述电源单元包括太阳能板、DC/DC电路和蓄电池。采用太阳能板与蓄电池结合的供电方式，确保了智能控制器工作的稳定性。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

（1）本实用新型将采集的气井套压、油压、流量的数据信息与设定好的控制阀开度数据相结合，根据二者的对比结果，控制控制阀打开到对应开度，从而实现气井采气的智能控制，有效地解决了现有技术所存在的问题。

（2）采用本实用新型在监测到参数异常情况下，可自动控制闸阀关闭，达到安全生产的目的。

（3）本实用新型将套压、油压、流量参数和控制阀调节记录，定时存贮到SD卡并发送到监控中心，便于采气工艺流程的分析和研究。

附图说明

图1为本实用新型的***框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

在天然气气井采气控制技术领域中，现有的时间控制法和人工控制法均存在控制方式简单、粗暴，无法达到精确控制的问题。本实用新型申请采用智能控制器实现对控制阀的精确控制，将采集的气井套压、油压、流量的数据信息与设定好的控制阀开度数据相结合，实现一一对应的控制方式，智能化程度高、控制精确度高。

实施例1

本实施例提供了一种天然气井采气控制方法，该控制方法主要包括以下步骤：

（1）预设不同的气井套压、油压、流量所对应的控制阀开度数据的步骤；

（2）采集气井套压、油压、流量数据的步骤；

（3）根据采集的套压、油压、流量数据，控制控制阀打开对应的开度。

其中，步骤（1）中，相应的套压、油压、流量数据所对应的控制阀开度并不是唯一确定的，预设不同的气井套压、油压、流量所对应的控制阀开度数据，可以根据实际的工况进行设定。采集气井套压、油压、流量数据通过对应的采集装置实现，在此不作赘述。

为了达到安全生产的目的，若采集到的气井套压、油压或流量数据异常，则控制控制阀关闭。气井套压、油压或流量数据的异常与否，可以由工作人员进行预设，根据不同的气井情况，设置相适应的值或范围值，若采集的数据与预设值或范围值不匹配，则认为数据出现异常。

传统的气井采气控制方法并不涉及到数据的统计和工作，这样就导致了无法形成有效的案例库，以供研究和分析，本实施例中，将采集到的气井套压、油压、流量数据以及控制阀调节记录进行存储并发送至监控中心，监控中心属于后台控制设备，上传的数据均被保存在监控中心里，然后这些数据可以供工作人员分析和研究，或者，通过相应的软件进行统计、分析。

与现有的气井采气控制方法相比，本实施例所公开的控制方法，可实现完全的智能化控制，不仅无需人工手动控制，而且，控制精度高。

实施例2

如图1所示，本实施例提供了一种智能控制器，该控制器用于实现实施例1所公开的天然气井采气控制方法。该智能控制器主要包括六个单元，分别如下：信号采集单元、处理单元、控制单元、通讯单元、人机交互单元和电源单元。其中，信号采集单元、控制单元、通信单元、人机交互单元均与处理单元连接实现通信，电源单元则为每个单元的工作提供电能。

为了使得本领域技术人员对智能控制器有更清晰的了解和认识，下面对各单元进行详细说明：

信号采集单元，主要用于采集气井套压、油压、流量数据，以及控制阀状态数据；具体的说，信号采集单元包括直流电压/电流信号采集电路、放大电路和开关信号采集电路，其中，直流电压/电流信号采集电路负责采集套压、油压、流量信号，放大电路用于放大套压、油压、流量信号，开关信号采集电路则用于采集控制阀状态数据。

处理单元，主要用于接收并存储采集数据，并根据采集数据发出对应的控制指令；处理单元包括CPU、SD卡电路和时钟电路。CPU优选低功耗的微处理器，结合低功耗管理，使控制器待机时低功耗。SD卡电路用于数据存储，优选的，其存贮容量为2G以上，可存贮一年的数据。

通讯单元，主要用于实现所述智能控制器与监控中心的通讯，将采集数据以及控制阀调节记录上传监控中心；通讯单元优选为RS-232串口通讯电路。同时，通过RS-232串口通讯电路可读取控制阀的开度信息，验证其与处理单元所发出的控制开度是否相同，如不相同则再次实施控制，确保控制命令的准确执行。

控制单元，主要用于根据处理单元发出的控制指令控制控制阀开启或关闭；控制单元为通断控制电路，优选保持型继电器，采用保持型继电器在实施控制时，只需对线圈短时间地对线圈施加电源，降低功耗。

人机交互单元，主要用于实现人机交互，同时，进行工作、数据的显示。本实施例中，人机交互单元包括OLED显示电路和按键电路，其中，OLED显示电路用于显示，按键电路配合外部的按键实现操作。显示电路采用OLED的优势在于，高温、低温环境下可靠工作。

电源单元，为各单元的工作提供电能。本实施例中，电源单元包括有太阳能板、DC/DC电路和蓄电池。将太阳能板和蓄电池结合使用，太阳能板在有光照时给电池充电，无光照时，则由电池供给电能。由此不仅使用了清洁能源，而且，性能稳定可靠，确保了智能控制器工作的稳定性和可持续性。其中，太阳能电板采用12V小功率太阳能板，功率≤10W，蓄电池采用胶体蓄电池，工作温度-40℃~70℃。

基于上述结构，本智能控制器的工作过程如下：

（1）直流电压/电流信号采集电路采集套压、油压、流量信号；

（2）套压、油压、流量信号经放大电路处理后送到CPU进行AD转换；

（3）CPU根据采集到的数据和预先设定的控制逻辑与套压、油压、流量的关系确定控制阀的开度值；

（4）CPU经过MODBUS协议将控制阀的开度值发送到控制单元，然后由控制单元控制控制阀执行开启动作，使其打开到需要的开度。

在完成一次控制后，通过开关信号采集电路采集闸阀状态，然后通过串口通讯电路读取控制阀开度，验证其与控制开度是否相同，如不相同则再次实施控制，确保达到相同。

本实施例中，各单元集成在一个机箱里，机箱采用不锈钢防水机箱，防护等级达到IP65。机箱上下盖采用防水橡胶条防水，进出线孔采用防水接头。

按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本实用新型所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本实用新型一样，故其也应当在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.基于天然气井采气的智能控制器，其特征在于，包括：

电源单元，用于供电；

所述处理单元包括CPU、SD卡电路和时钟电路；所述控制单元为通断控制电路。

2.根据权利要求1所述的基于天然气井采气的智能控制器，其特征在于，还包括人机交互单元，所述人机交互单元包括OLED显示电路和按键电路。

3.根据权利要求2所述的基于天然气井采气的智能控制器，其特征在于，所有单元均集成在机箱上，所述机箱采用防水机箱。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于天然气井采气的智能控制器，其特征在于，所述信号采集单元包括直流电压/电流信号采集电路，放大套压、油压、流量信号的放大电路和采集控制阀状态的开关信号采集电路。

5.根据权利要求1所述的基于天然气井采气的智能控制器，其特征在于，所述通断控制电路为保持型继电器。

6.根据权利要求1-3任一项所述的基于天然气井采气的智能控制器，其特征在于，所述电源单元包括太阳能板、DC/DC电路和蓄电池。

7.根据权利要求6所述的基于天然气井采气的智能控制器，其特征在于，所述蓄电池为胶体蓄电池。