一种多功能在线压裂监控设备的制作方法

1.本实用新型涉及油气田特种作业装备领域，具体涉及一种多功能在线压裂监控设备。


背景技术：

2.石油天然气作为非再生性能源，经过近几十年开采，产量不断减少。随着国内对油气勘探、增产开发的不断深入，现场施工所需设备数量不断增加，施工现场空间越来越苛刻。同时油气井开发难度不断增加、压裂工艺日益强化、老旧油井二次增产作业，对压裂设备尺寸小、集成化成都高提出了更高的要求。
3.完整的压裂机组通常包括压裂泵车、混砂设备、仪表车、输砂车等主要设备，但不同品牌的泵车、混砂设备、仪表车等控制系统不同，不能任意兼容联合施工作业。目前，压裂施工现场通常会采用多品牌多台压裂泵车、混砂设备、仪表车、输砂车等组成压裂机组联合施工，泵车和混砂设备组合形式具有多样性，不同的施工工艺要求、不同的客户，泵车和混砂设备有不同的组合形式。混砂设备虽有独立的操作台，但不具备仪表车功能，当采用不同品牌的泵车与混砂设备联合施工作业时，没有仪表车会出现无法实现系统兼容、生成施工报告，增加仪表车会增加施工成本及需要施工现场场地扩展。
4.现有压裂施工仪表控制设备主要有以下缺点：
5.1、混砂设备和其他品牌泵车联合施工时，压裂仪表车体积较大、功能单一、灵活性差，不具备可独立放置在混砂设备作为监控操作室，必须由混砂设备和压裂仪表车同时与其他品牌泵车联合配套，现场增加仪表车放置空间、增加施工成本。
6.2、施工时压裂携砂液和支撑剂的检测评价需要现场取样，然后送至专业实验室进行，效率低、准确性差。


技术实现要素：

7.本实用新型提供了一种多功能在线压裂监控设备，其特点是集成了压裂施工中数据采集记录、现场视频监控及压裂液和支撑剂在线分析功能，极大程度上提高了压裂现场作业效率。
8.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种多功能在线压裂监控设备，包括撬舱体；所述撬舱体由顶板、底板、前板、后板、左板和右板形成密闭仓体；所述撬舱体内贴合左板和后板处设有l型操作台；所述撬舱体内前板和后板之间设有半分隔板，将撬舱体分为操作区和实验区；所述操作区内l型操作台的上方设有混砂设备监控一体机、数据采集监控一体机、视频监控器、泵车监控屏，操作区内l型操作台的下方设有采集箱、泵车工控机和多功能打印复印一体机；所述实验区内右板的一侧设有试验台；所述试验台上设有粘度检测装置、酸度检测装置、浊度检测装置、表面张力检测装置；所述实验区内l型操作台的上方设有化验系统一体机和质量检测装置，实验区内l型操作台的下方设有文件和器皿柜；所述前板上设有入舱门。
9.作为优化，所述撬舱体的顶板上安装有吊装孔和顶置空调；所述撬舱体的底板上设有撬底座固定孔；所述撬舱体外设有折叠式云台摄像仪和场地照明灯。
10.作为优化，所述左板的外部设有通信舱、信号箱、通信及信号线辊和市电线辊。
11.作为优化，所述试验台的下方设有发电机舱及水箱舱。
12.作为优化，所述左板内l型操作台的上方设有温湿度时钟和吊柜；所述左板内l型操作台的下方设有储物柜。
13.作为优化，所述右板的上方设有吊柜、ups主机和电池包和配电箱。
14.作为优化，所述混砂设备监控一体机和数据采集监控一体机均采用工控机和显示器一体机形式，并呈“八”字布局。
15.作为优化，所述撬舱体上开设有侧边窗。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：1、监控设备集成泵车监控、混砂设备监控、仪表车监控功能及压裂液和支撑剂在线检测功能，既可作为仪表监控设备远程监控整套压裂机组，又可固定在混砂设备本体作为混砂设备监控舱使用，也可在线进行压裂液和支撑剂检测分析，灵活选择使用、操作便捷。2、配备多重配电功能，可通过市电、发电机及ups实现电力供给，方便快捷；3、监控设备配备无线视频监控系统，舱外顶部自动卧倒、升降式云台摄像仪和多个可任意固定的移动球式无线摄像仪组合，实现压裂施工作业现场全方位视频监控，更大程度上保证压裂施工安全。4、监控设备内部集成压裂携砂液检测装置、支撑剂检测装置，改变优化现有常规压裂作业模式，实现在线实时评价压裂携砂液检测装置和支撑剂，提高作业效率。
附图说明
17.图1为本实用新型的结构展开示意图。
18.图2是本实用新型前板图左和左板图右的外部结构面示意图。
19.图中：1、撬舱体，2、入舱门，3、发电机舱及水箱舱，4、撬底座固定孔，5、吊装孔，6、顶置空调，7、折叠式云台摄像仪，8、场地照明灯，9、通信舱，10、信号箱，11、通信及信号线辊，12、市电线辊，13、混砂设备监控一体机，14、数据采集监控一体机，15、温湿度时钟，16、吊柜，17、侧边窗，18、储物柜，19、l型操作台，20、视频监控器，21、泵车监控屏，22、采集箱，23、泵车工控机，24、多功能打印复印一体机，25、化验系统一体机，26、文件和器皿柜、27、质量检测装置，28、粘度检测装置，29、酸度检测装置，30、浊度检测装置，31、表面张力检测装置，32、试验台，33、吊柜，34、ups主机和电池包，35、配电箱。
具体实施方式
20.一种多功能在线压裂监控设备，包括撬舱体1；所述撬舱体1由顶板、底板、前板、后板、左板和右板形成密闭仓体；所述撬舱体1内贴合左板和后板处设有l型操作台19；所述撬舱体1内前板和后板之间设有半分隔板，将撬舱体1分为操作区和实验区。
21.所述操作区内l型操作台19的上方设有混砂设备监控一体机13、数据采集监控一体机14、视频监控器20、泵车监控屏21，操作区内l型操作台19的下方设有采集箱22、泵车工控机23和多功能打印复印一体机24；泵车监控屏21分为单泵监控界面和多泵编组集控界面。台面混砂设备监控一体机13和数据采集监控一体机14均采用工控机和显示器一体机形
式，成“八”字布局，更符合施工操作习惯要求，便于工作人员观察操作，所选器件散热性能好、集成化程度高。l型操作台19台面固定两台泵车监控屏21，分别实现单泵车和多泵车编组远程监控，单泵监控界面和多泵监控界面可自由切换；泵车监控屏21右上方固定数据采集监控一体机14，泵车操作人员“抬头”即可观察实时施工数据，掌握实时动态参数。
22.采集箱22安装数据采集模块、管理型交换机、通信模块等，作为监控系统数据采集处理中心。l型操作台19下部安装有储物柜18和标准机柜，储物柜18放置适量工作衣物；标准机柜安装固定采集箱22、泵车工控机23及抽屉，机柜内部器件固定底座为抽拉式导轨方式，方便检修，标准机柜既能安装固定器件，又能作为l型操作台19台面支撑。
23.所述实验区内右板的一侧设有试验台32；所述试验台32上设有粘度检测装置28、酸度检测装置29、浊度检测装置30、表面张力检测装置31；所述实验区内l型操作台19的上方设有化验系统一体机25和质量检测装置27，实验区内内l型操作台19的下方设有文件和器皿柜26；所述前板上设有入舱门2。
24.所述试验台32的下方设有发电机舱及水箱舱3。其中发电机舱及水箱舱3为独立两个隔舱，发电机舱做特殊隔音降噪处理、内置车载发电机组，发电机组底座采用抽拉式导轨，方便散热及检修；水箱舱安装净水桶和排污桶共实验使用。
25.所述左板内l型操作台19的上方设有温湿度时钟15和吊柜16；所述左板内l型操作台19的下方设有储物柜18。
26.所述撬舱体1上开设有侧边窗17。
27.所述撬舱体1上设有顶置空调6；顶置空调6其中采用专用车载冷暖顶置空调两台，空调室外机相对于撬舱体1框架采用下沉式，避免顶置空调6外机受撞击损坏。
28.所述撬舱体1的顶板上安装有吊装孔5、底板上设有撬底座固定孔4；其中撬底座固定孔4和吊装孔5均采用集装箱标准定位块结构，吊装、固定十分便利。
29.所述撬舱体1外设有折叠式云台摄像仪7和场地照明灯8。配有现场无线视频监控系统，主要通过装在撬舱体1顶部折叠式云台摄像仪7、硬盘录像机、3套可移动式摄像头及舱内视频监控器20配合实现；其中折叠式云台摄像仪7配备有可自动卧倒、升降折叠杆及云台，云台可360
°
上下、左右可调，摄像仪为变焦高清摄像仪；移动球式无线摄像仪随意固定位置，可实现压裂施工作业现场全方位视频监控，外人闯入禁区自动报警，更大程度上保证压裂施工安全。
30.所述左板的外部设有通信舱9、信号箱10、通信及信号线辊11和市电线辊12。所述右板的上方设有吊柜33、ups主机和电池包34和配电箱35。
31.信号箱10面板安装信号连接器、环网通信连接器、星网通信连接器，和通信及信号线辊11共同完成实现与泵车、混砂设备的数据通信及现场仪表参数的采集；市电线辊12含30米电源线，满足市电条件时连接设备供电要求，免去发电机组供电，节能环保。
32.供电来源有三种，一种是通过发电机舱及水箱舱3内的发电机组进行电力供给，第二种通过通信舱9内的市电线辊12连接市电进行电力供给，第三种是通过ups主机和电池包34实现撬体断电时的紧急电力供给，其中主要核心监控系统均通过ups供电。配电箱35上装有相应的电源切换开关、电路保护装置、发电机组远程监控装置、各负载开关、电力仪表等，实现整撬电源分配控制。
33.配电箱35、ups主机和电池包34集成安装在右板顶部，操作方便，与发电机舱及水
箱舱3位置上下呼应，同时发电机舱及水箱舱3舱内台面作为实验台，此布局结构最大利用舱内空间，实现器件功能最大化。
34.其工作原理为：
35.本实用新型可实现整套压裂机组远控、数据分析、生成和打印施工报告的功能。通过混砂设备监控一体机13、数据采集监控一体机14及安装在机柜内部的视频矩阵器构成互换式冗余结构，实现混砂车监控和数据采集监控互为备用，提高监控系统可靠性。其中采集箱22采用抽拉式形式安装在机柜隔腔，检修便捷，采集箱22内部固定plc控制器、采集模块、开关电源、管理型交换机等。通信舱9内部安装信号箱10、通信及信号线辊11，其中信号箱10面板固定信号航插连接器、环网通信航插连接器、星网通信航插连接器，通信及信号线辊11各缠绕50米通信线缆和50米信号线缆，实现与泵车和混砂设备数据连接，连接网络具有星型网络和环型网络两种拓扑结构，信号航插连接器实现额外第三方数据传感器连接。采集箱22内部plc控制器、混砂设备监控一体机13、信号箱10航插连接器、泵车监控屏21、泵车工控机23、通信及信号线辊共同实现泵车和混砂设备的远程监控功能。
36.本实用新型可实现压裂施工参数记录、施工曲线与施工报表保存及打印、压裂施工分析的功能，主要通过数据采集监控一体机14和内部压裂施工记录软件及分析软件以及多功能打印复印一体配合实现，其中数据采集监控一体机14集成工业计算机和工业触摸显示器功能。
37.本实用新型集成了压裂液检测、支撑剂检测及压裂液和支撑剂分析功能。检测仪器主要由质量检测装置27、粘度检测装置28、酸度检测装置29、浊度检测装置30、表面张力检测装置31组成及水箱舱内的净水桶和排污桶等组成；通过化验系统一体机25和安装于化验系统工控机内的分析软件进行实验分析，化验系统一体机25集成工业计算机和工业触摸显示器功能。同时，为了满足相关实验仪器的高精度要求，撬舱体1采用大板压制工艺，内部填充隔音棉，最大程度上增强撬体隔音减震能力。

技术特征：
1.一种多功能在线压裂监控设备，其特征在于：包括撬舱体（1）；所述撬舱体（1）由顶板、底板、前板、后板、左板和右板形成密闭仓体；所述撬舱体（1）内贴合左板和后板处设有l型操作台（19）；所述撬舱体（1）内前板和后板之间设有半分隔板，将撬舱体（1）分为操作区和实验区；所述操作区内l型操作台（19）的上方设有混砂设备监控一体机（13）、数据采集监控一体机（14）、视频监控器（20）、泵车监控屏（21），操作区内l型操作台（19）的下方设有采集箱（22）、泵车工控机（23）和多功能打印复印一体机（24）；所述实验区内右板的一侧设有试验台（32）；所述试验台（32）上设有粘度检测装置（28）、酸度检测装置（29）、浊度检测装置（30）、表面张力检测装置（31）；所述实验区内l型操作台（19）的上方设有化验系统一体机（25）和质量检测装置（27），实验区内l型操作台（19）的下方设有文件和器皿柜（26）；所述前板上设有入舱门（2）。2.根据权利要求1所述的一种多功能在线压裂监控设备，其特征在于：所述撬舱体（1）的顶板上安装有吊装孔（5）和顶置空调（6）；所述撬舱体（1）的底板上设有撬底座固定孔（4）；所述撬舱体（1）外设有折叠式云台摄像仪（7）和场地照明灯（8）。3.根据权利要求1所述的一种多功能在线压裂监控设备，其特征在于：所述左板的外部设有通信舱（9）、信号箱（10）、通信及信号线辊（11）和市电线辊（12）。4.根据权利要求1所述的一种多功能在线压裂监控设备，其特征在于：所述试验台（32）的下方设有发电机舱及水箱舱（3）。5.根据权利要求1所述的一种多功能在线压裂监控设备，其特征在于：所述左板内l型操作台（19）的上方设有温湿度时钟（15）和吊柜（16）；所述左板内l型操作台（19）的下方设有储物柜（18）。6.根据权利要求1所述的一种多功能在线压裂监控设备，其特征在于：所述右板的上方设有吊柜（33）、ups主机和电池包（34）和配电箱（35）。7.根据权利要求1所述的一种多功能在线压裂监控设备，其特征在于：所述混砂设备监控一体机（13）和数据采集监控一体机（14）均采用工控机和显示器一体机形式，并呈“八”字布局。8.根据权利要求1所述的一种多功能在线压裂监控设备，其特征在于：所述撬舱体（1）上开设有侧边窗（17）。

技术总结
本实用新型公开了一种多功能在线压裂监控设备，包括撬舱体；撬舱体内设有L型操作台；撬舱体内设有半分隔板，将撬舱体分为操作区和实验区；操作区内设有混砂设备监控一体机、数据采集监控一体机、视频监控器、泵车监控屏、采集箱、泵车工控机和多功能打印复印一体机；实验区内设有试验台；试验台上设有粘度检测装置、酸度检测装置、浊度检测装置、表面张力检测装置；实验区内还设有化验系统一体机、质量检测装置、文件和器皿柜。与现有技术相比本实用新型的有益效果是：集成了压裂施工中数据采集记录、现场视频监控及压裂液和支撑剂在线分析功能，极大程度上提高了压裂现场作业效率。极大程度上提高了压裂现场作业效率。极大程度上提高了压裂现场作业效率。


技术研发人员：李振兴 周新军 赵凯 郭树强 时亮 孙安峰 杨以辉 王金田 秦瑞良 刘子超 程泽仝 刘喆
受保护的技术使用者：山东科瑞油气装备有限公司
技术研发日：2021.09.29
技术公布日：2022/5/25