[發(fā)明專利]一種數字井場高速傳輸監(jiān)控系統(tǒng)及方法

無效

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• 申請日: 2011-09-06
• 公開（公告）號: CN102394910A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設計）人: 羅仁澤;黨煜蒲;戈勇華;曹鵬;張杰
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L27/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及無線監(jiān)控技術領域，特別是涉及一種用于數字井場的高速傳輸監(jiān)控系統(tǒng)及方法。?

技術背景

油田數字化是石油企業(yè)實現可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略舉措，是增強企業(yè)競爭力的中堅力量。數字井場是數字化油田的重要組成部分。數字井場是將現代化信息技術應用到石油鉆井生產實踐中而形成的一套集鉆井數據采集、數據信息傳輸、鉆井數據庫、鉆井工程設計、鉆井施工監(jiān)測和鉆井生產指揮為一體的集成化系統(tǒng)。?

目前，全國的油田鉆井現場基本都是有線數據傳輸，有線傳輸有的缺點是現場布線復雜而且存在安全隱患，鉆井是流動作業(yè)，每鉆一口井就需要重新布線一次，這樣既費時又費力，有時還會在鉆機作業(yè)中導致線路被碰斷；在鉆井的過程中為防突發(fā)事件，急需要現場能夠控制也需要后方也能遠程監(jiān)控，從而有效的提高安全性能；現場作業(yè)與后方監(jiān)控都需要對鉆井與測井的數據實時測量、存儲與顯示；另外，油田井場易燃、易爆物質以及生產設備的數量較多，事故風險高，使得井場安全生產監(jiān)控及其數字化建設比較困難。井場數字化、監(jiān)控方法和技術手段的落后嚴重影響了數字井場高速傳輸監(jiān)控技術的發(fā)展，難以滿足油田信息的高速傳輸和石油工業(yè)發(fā)展的安全需求。為了解決這些問題，使油田能夠實現自動化信息化，需要一種數字井場高速傳輸系統(tǒng)及方法。?

采用先進的OFDM調制技術建立井場無線局域網實現圖像信息、語音信息及數據信息的傳輸，為數字井場高速傳輸監(jiān)控系統(tǒng)的建立提出了新思路。正交頻分復用技術（Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing）是一種特殊的多載波傳輸技術，其特點是各子載波相互正交，擴頻調制后的頻譜可相互重疊，不但減少了子載波間的相互干擾，頻譜利用率高。已經在無線局域網?、數字電視廣播及數字音頻廣播等領域成功應用，并逐漸顯示出其在數據傳輸方面的優(yōu)越性。?

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提出一種數字井場高速傳輸監(jiān)控系統(tǒng)及方法。本發(fā)明通過采集設置在井場中及井下的傳感器系統(tǒng)的信號，包括數據參數信號、音頻信號和視頻信號；再利用OFDM技術把井場及井下現場采集的數據信息等通過無線局域網傳送到井場內的機房；利用現有的成熟的通訊技術GPRS、CDMA或衛(wèi)星通信方式把井場機房中的數據信息等實時的遠傳到后方遠程監(jiān)控系統(tǒng)，后方將數據信息進行存儲、管理和監(jiān)控指令的產生和發(fā)出。該監(jiān)控系統(tǒng)能夠在現場和遠程后方對井場現場安全生產進行實時監(jiān)控。?

本發(fā)明提出的一種數字井場高速傳輸監(jiān)控系統(tǒng)及方法，其特征在于：該系統(tǒng)按照信息的傳輸及處理的不同階段，把數字井場監(jiān)控系統(tǒng)分為后方監(jiān)控中心、井場機房和井場傳感器系統(tǒng)三部分。井場傳感器系統(tǒng)主要采集井場各種數據；井場機房主要完成信息的初步處理、監(jiān)控指令產生及對井場、井下控制指令的產生及向后方的遠程傳輸；后方監(jiān)控中心主要是信息的管理、后方監(jiān)控指令的產生。針對信息傳輸的距離差別采用不同的傳輸方式，在井場內采用OFDM的無線傳輸方式，井場機房向后方監(jiān)控中心可采用GPRS、CDMA或衛(wèi)星通信等方式傳輸。?

本發(fā)明提出的一種數字井場高速傳輸監(jiān)控系統(tǒng)及方法中的無線傳感器網絡包括鉆井平臺上的轉速傳感器、立/套管壓力傳感器、絞車傳感器、大鉤負荷傳感器，鉆臺下的鉆井/錄井液溫度、密度、流量、泵沖、電導率、硫化氫、可燃氣體等氣體參數傳感器；井下傳感器主要隨鉆測井一起和設備采集，再通過鉆井液脈沖等方式傳輸到井口接收設備；井場內部還有無線防盜監(jiān)控報警系統(tǒng)，安全圖像消防報警系統(tǒng)等。這些信號通過傳感器后傳給采集節(jié)點，各節(jié)點完成信號的預處理后進行A/D轉換，在通過發(fā)射電路傳輸到匯集結點，匯集節(jié)點接收到各采集節(jié)點的數據后進行有效地融合，通過無線方式傳輸到井場機房。?

本發(fā)明提出的一種數字井場高速傳輸監(jiān)控系統(tǒng)及方法，其特征在于：井場信息主要分為數據信息、圖像信息及音頻信息三類。這些信息需要在井場現場之間、井場與井場機房之間傳輸，國家現有的通信網絡不能夠滿足要求。因此只有在井場現場采用有線或無線傳輸。若采用有線傳輸就會使狹小的井場更加凌亂，同時線纜也易受到破壞，不方便流動作業(yè)的鉆井現場使用。因此在井場建立無線局域網，按照?“三網合一”的思想，實現數據信息、語音信息及圖像信息的無線傳輸。但是采用一般的無線傳輸技術又很難滿足數據容量和傳輸效率等的要求。故在此處我們采用頻譜利用率高、抗多經衰落及帶寬擴展性強的OFDM調制技術。通信頻率可選擇0.9G、1.2G、1.3G和2.4G等頻率。?