數字式水力壓裂裂縫實時監測系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種用于油田水力壓裂監測領域的數字式水力壓裂裂縫實時監測系統，包括裂縫信息處理中心站、通過通訊接口與中心站相連的實時監測計算機、通過無線網絡與裂縫信息處理中心站連接的至少一個裂縫信號采集分站，所述裂縫信號采集分站采集數據經過模擬/數字轉換后傳輸至裂縫信息處理中心站分析處理并由實時監測計算機進行實時監測分析。本實用新型專利技術的有益效果是：可以實現無線實時傳輸，經模擬/數字轉換后的采集信號分辯率更高，更便于進行實時監測分析，監測效果更為可靠。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種裂縫監測的技術，尤其涉及一種數字式水力壓裂裂縫實時監測系統。
技術介紹
目前，油田的油井水力壓裂如果采用實時觀測的，采集到的與壓裂有關的信號都是用模擬方法來傳輸到中心站進行分析處理，這存在著采集信號分辯率低，容易受到外界噪聲干擾等問題，而且監測分站位置的定位需要人工測量進行位置確定，然后手動輸入到監測計算機中。此種監測方式只能憑人工操作和既往經驗進行分析處理，其觀測和處理結果往往容易出現誤差，影響監測效果。
技術實現思路
針對以上提出的問題，本技術目的在于提供一種具有較高采集信號分辯率，監測效果更可靠的新型數字式水力壓裂裂縫實時監測系統。本技術實現上述專利技術目的所采用的技術方案是一種數字式水力壓裂裂縫實時監測系統，包括裂縫信息處理中心站、通過通訊接口與中心站相連的實時監測計算機、通過無線網絡與裂縫信息處理中心站連接的至少一個裂縫信號采集分站，所述裂縫信號采集分站采集數據經過模擬/數字轉換后傳輸至裂縫信息處理中心站分析處理并由實時監測計算機進行實時監測分析。進一步的，所述裂縫信號采集分站包括信號濾波單元、程控放大器、模數轉換單元、數字濾波器、微處理器、調制解調器、GPS定位單元、電子盤記錄單元、電源控制單元。進一步的，所述裂縫信息處理中心站包括調制解調器、數據接收單元、電平轉換單元、微處理器、GPS定位單元、電源控制單元。進一步的，所述實時監測計算機含有實時監測模塊、事件記錄回放模塊、電子盤讀取模塊和裂縫定位與計算模塊。本技術在實際應用中，中心站和監測分站之間的時間同步采用GPS方式。監測分站的地理位置用GPS來確定，并將分站的地理位置信息傳送到中心站，中心站再通過通訊接口送到監控計算機，便于計算機進行實時定位處理。分站有一個電子盤，可自己記錄每次觀測的采樣信號，觀測結束后，用計算機讀出每個分站的觀測信號，然后用軟件做更細致的分析處理。本技術的有益效果是可以實現無線實時傳輸，經模擬/數字轉換后的采集信號分辯率更高，更便于進行實時監測分析，監測效果更為可靠。以下結合附圖和實施例對本技術做進一步說明。附圖說明圖1是本技術的系統組成框圖；圖2是裂縫信息處理中心站硬件組成框圖；圖3是裂縫信號采集分站硬件組成框圖。具體實施方式如圖1至3所示，一種數字式水力壓裂裂縫實時監測系統，包括裂縫信息處理中心站、通過通訊接口與中心站相連的實時監測計算機、通過無線網絡與裂縫信息處理中心站連接的至少6個以上裂縫信號采集分站，所述裂縫信號采集分站采集數據經過模擬/數字轉換后傳輸至裂縫信息處理中心站分析處理并由實時監測計算機進行實時監測分析。其中裂縫信號采集分站包括信號濾波單元、程控放大器、模數轉換單元、數字濾波器、微處理器、調制解調器、GPS定位單元、電子盤記錄單元、電源控制單元；裂縫信息處理中心站包括調制解調器、數據接收單元、電平轉換單元、微處理器、GPS定位單元、電源控制單元；實時監測計算機含有實時監測模塊、事件記錄回放模塊、電子盤讀取模塊和裂縫定位與計算模塊。各部分的工作過程為裂縫信號采集分站中的傳感器信號經過濾波和程控放大器放大后，送到24位A/D轉換器進行模數轉換，轉換完成后，送到線性相位FIR數字濾波器進行處理，采樣率1000Hz (或2000Hz)，轉換后的數字采樣信號形成24位長的串行數據，送到微處理器進行壓縮處理，微處理器控制無線調制解調器，按照一定格式，以適當速率將采樣數字信號傳送到中心站，并同時送到電子盤記錄。裂縫信息處理中心站的多個無線調制解調器將來自不同監測分站的采樣信號轉換成串行信號，數據接收部分分別接收各路串行信號，經過5V到3. 3V電平轉換后，送到微處理器處理，微處理器匯總每路采樣，通過USB 口送到計算機進行后續處理。分站采集到的油井壓裂時裂縫形成過程發出的信號經過數字處理后，通過無線傳輸方式實時傳送到中心站，中心站將多路采集數據通過USB 口傳送到監控計算機，系統軟件在計算機屏幕上實時顯示接收信號波形、記錄數據、并實時定位。運行在計算機上程序主要實現人機交互，由實時監測模塊、事件回放模塊和電子盤讀取模塊三部分組成。實時監測模塊實時接收至少6個以上分站的采集信號，實時顯示接收信號波形，根據參數設置實時尋找裂縫事件，當有裂縫事件時計算事件發生的位置顯示定位結果，定位結果在三維坐標系統中顯示。事件回放模塊可打開以前存儲的觀測文件，用連續放、按幀放、快放、慢放、傅立葉頻譜分析等各種選項細致分析觀測信號波形，可更改參數重新自動識別事件和定位，也可人工識別初動時間以便更精確定位，可對回放信號進行低通高通濾波處理，便于更全面分析壓裂過程。考慮到各種觀測環境，中心站和分站可能不能正常連接，所以分站有電子盤存儲功能，觀測完成后，可用讀電子盤模塊讀出記錄數據形成文件，然后用事件回放模塊進行分析。本系統的軟件分為兩大部分，一部分運行在微處理器上，用C語言編制；另一部分運行在WINDOWS XP環境下的計算機上，用VisualC++語言編制。微處理器程序分為監測分站和中心站二部分，分站程序運行在32位微處理器上，一方面按照設置的采樣速率接收A/D轉換的數字信號和接收GPS信號，數字信號和定位信息通過串口送到無線調制解調器和送到電子盤存儲；另一方面接收中心站的同步信號和增益設置及接收信號強度命令，以便與其它分站同步(也可不使用分站的GPS由中心站來進行各分站的同步)和更改分站的程控放大器增益及分站無線調制解調器發射功率(為了節省電能，發射功率和中心站接收信號強度關聯，距離近時使用小功率發射，距離遠時使用大功率發射)。中心站程序運行在32位微處理器上，完成異步通信控制器參數的設置，接收分站采樣信號，匯總每路采樣信號、通過USB向計算機傳送多路匯總信號，接收計算機命令并處理，向分站下發同步信號、增益設置值和接收信號強度等。以上內容是結合具體的優選實施方式對本技術所作的進一步詳細說明，不能認定本技術的具體實施只局限于這些說明。對于本技術所屬
的普通技術人員來說，在不脫離本技術構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本技術的保護范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種數字式水力壓裂裂縫實時監測系統，其特征在于包括裂縫信息處理中心站、通過通訊接口與中心站相連的實時監測計算機、通過無線網絡與裂縫信息處理中心站連接的至少一個裂縫信號采集分站，所述裂縫信號采集分站采集數據經過模擬/數字轉換后傳輸至裂縫信息處理中心站。

【技術特征摘要】
1.ー種數字式水力壓裂裂縫實時監測系統，其特征在于包括裂縫信息處理中心站、通過通訊接ロ與中心站相連的實時監測計算機、通過無線網絡與裂縫信息處理中心站連接的至少ー個裂縫信號采集分站，所述裂縫信號采集分站采集數據經過模擬/數字轉換后傳輸至裂縫信息處理中心站。2.根據權利要求1所述的數字式水力壓裂裂縫實時監測系統，其特征在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：許寶林，
申請(專利權)人：北京泰潤奇科技發展有限公司，
類型：實用新型
國別省市：