[發明專利]一種壓裂井場設備的集中控制系統

有效

• 申請號: 202110282095.0
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113107452B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 董方正;馬雙富;李水華;余俊勇
• 申請（專利權）人: 四川宏華電氣有限責任公司
• 主分類號: E21B43/267
• 分類號: E21B43/267
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 詹權松

本發明公開了一種壓裂井場設備的集中控制系統，包括壓裂井場設備模塊、無線通訊模塊、集控模塊和自動化控制模塊；所述集控模塊通過無線通訊模塊對壓裂井場設備進行遠程集中控制；所述自動化控制模塊通過設計自動化作業表格并下發至井場設備的各PLC，實現井場作業的自動化施工。本發明采用經典PID控制算法實現需求的恒壓力控制、恒液位控制等，通過設計設備的聯動邏輯，實現輸砂自動控制、供液自動控制、自動排量分配、自動混配補液控制；通過對設備的遠程集中控制，有效解決人員分散、冗余等問題，增加設備的可控性、穩定性、操作簡易性和時效性；降低了生產作業成本、提高了作業效率。

技術領域

本發明涉及油氣田壓裂技術領域，尤其涉及一種壓裂井場設備的集中控制系統。

背景技術

在油氣田壓裂領域，涉及很多井場設備，如發電機組、壓裂泵、泥漿處理系統空壓機組、頂驅、砂罐、水罐以及混砂撬等，特別是隨著社會的進步和鉆井工藝的發展，井場設備不斷升級換代，其種類越來越多。在鉆井過程中，為了確保各個壓裂井場設備的正常運行，對井場設備的運行操作都十分的繁瑣；一些設備由于在使用過程中難免出現一定的故障，不能根據出現的故障信息來對故障原因進行預測及評估，需親臨現場對設備進行停機并且對其拆分檢查，無法快速準確判斷故障原因，影響施工效率。當前國內頁巖氣壓裂行業中，設備、工藝參數控制上局限于本地控制，通訊常常依靠對講機等通話設備，設備之間無聯動關系；對井場施工作業的操作響應積極性較差，容易出現信息不對稱；各個設備獨立分散，需要分配較多的人員，且人員分散，指揮響應差、各設備之間操作繁瑣。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種壓裂井場設備的集中控制系統。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種壓裂井場設備的集中控制系統，包括壓裂井場設備模塊、無線通訊模塊、集控模塊和自動化控制模塊；所述集控模塊通過無線通訊模塊連接壓裂井場設備模塊，實現對壓裂井場設備的遠程集中控制；所述自動化控制模塊連接集控模塊，實現對壓裂井場設備工作的自動化控制。

進一步的，所述壓裂井場設備模塊包括井場設備和PLC，所述PLC與井場設備連接，用于控制井場設備的運作。

進一步的，所述井場設備包括緩沖罐、水罐、管匯、混配撬、砂罐、混砂撬、供液撬、砂車、低壓管匯a、低壓管匯b、壓裂泵組和高壓管匯；所述混配撬分別連接緩沖罐、水罐和混砂撬，所述緩沖罐用于向混配撬注入清水，所述混配撬用于向水罐中注入指定液體，以及向混砂撬中連續配液；所述砂車通過砂罐連接混砂撬，用于向混砂撬中供砂；所述水罐通過管匯分別連接混砂撬和供液撬，用于向混砂撬和供液撬供液；所述混砂撬通過低壓管匯1連接壓裂泵組，用于向壓裂泵組提供混砂液；所述供液撬通過低壓管匯2連接壓裂泵組，用于向壓裂泵組供液。

進一步的，所述PLC包括二級供水PLC、水罐PLC、混配撬PLC、砂罐PLC、混砂PLC、供液撬PLC和壓裂泵PLC，所述二級供水PLC設置于緩沖罐，用于控制緩沖罐供水；所述水罐PLC設置于水罐，用于控制水罐供水；所述混配撬PLC設置于混配撬，用于控制混配撬混配液、供液；所述砂罐PLC設置于砂罐，用于控制砂罐供砂；所述混砂PLC設置于混砂撬，用于混合配置砂和液體，以及控制混砂輸出；所述供液撬PLC設置于供液撬，用于控制供液撬供液；所述壓裂泵PLC設置于壓裂泵組，用于控制壓裂泵輸出。

進一步的，所述集控模塊包括混配液模塊、混砂輸砂模塊以及集控PLC，所述混配液模塊聯動混配撬和水罐，用于控制設備自動補液、配液；所述混砂輸砂模塊聯動水罐、砂罐和混砂撬，用于控制設備混砂輸砂；所述集控PLC設置于井上，用于對壓裂井場設備進行集中控制。

進一步的，所述無線通訊模塊通過以太網連接集控PLC與各分控PLC，實現對壓裂設備的集中控制。

進一步的，所述自動化控制模塊通過設計泵注作業表，并將作業表中數據下發至對應的PLC；然后，PLC按照作業表數據進行運行，實現對壓裂井場設備工作的自動化控制。