压裂机组自动控制系统地研究.pdfVIP

石油机械 CHINA PETROLEUM 2002年第30卷增刊 MACH[NERY ．13． ．．专题研究卜 压裂机组自动控制系统的研究 高文金+ (江汉石油管理局第四石油机械厂) 摘要针对油田恶劣的自然环境、仪器设备操作复杂等弊病，提出了采用工业控制计算机控 制的压裂机组自动控制系统。该自动控制系统将压裂车、混砂车和仪表车三者有机地联系起来， 形成一个整体，主要构件是远程控制单元RCU、通讯网络和上位机。该控制系统可极大提高压 裂设备的可靠性及压裂作业的经济性，大大减轻操作者的劳动强度，减少作业人数，提高作业效 率，因此，具有较大的推广应用价值及广阔的市场前景。 关键词压裂机组R掣通讯网络 上位机 自动控制糸纯 目前我国生产的压裂设备大多采用手动控制方 压裂车监控系统主要监测发动机转速信号、变 式。而国外压裂设备除具备单车自动控制外，任何 速箱挡位信号、三缸压裂泵的压力及排量信号等。 一台设备都能控制整套机组工作。为了改变落后面 控制系统包括两套子控制系统，即通过调节发动机 貌，我国石油行业引入自动化控制技术十分必要， 转速控制的排量系统和通过调节变速箱挡位控制的 特别是随着现代工控机硬件、软件技术和可靠性的 压力系统。图1为压裂车自动控制的原理框图。 提高，网络通讯技术的飞速发展和成熟，都表明将 M较％ 自动控制技术引入压裂机组的外部环境已经具备。 N 压裂机组自动控制系统简介 在以前的压裂作业中，压裂车、混砂车和仪表 副 车的协同仅仅是一个数据采集和传输过程，相对比 较分散。压裂机组自动控制系统则将三者有机地联 图1压裂车自动控制原理框图 系起来，形成一个整体。其主要结构包括远程控制 混砂车监控系统由液面自动控制、密度自动控 单元RCU、通讯网络和上位机。 制、化学添加剂自动控制等3套相对独立而又协作 1．RCU 的系统组成。其监测的参数有清水流量、混合液排 RCU主要进行数据的采集、发送及本地控制。 量、砂泵压力、螺旋输砂器转速、混合液密度、化 数据采集时，它除了在液晶显示屏上显示各个传感 学添加剂流量等信号。由于混砂车监控系统比压裂 器采集的数据外，又要作为远程数据通讯单元完成 车监控系统庞大，所测参数也多。 本车与上位机和其他车的通讯及遥控任务。单车作 液面自动控制：通过闭环控制清水流量来实现。 业时，作为一个独立的工作站，它又可完成联锁控 密度自动控制系统：密度是指混砂车排出液中 砂和水的比例，主要通过闭环控制螺旋输砂器转速 制、前馈控制、反馈控制、PID等功能。RCU包括 压裂车监控系统和混砂车监控系统。 来达到密度的恒定。具体作法是：在液晶显示屏 位。现从事科研及科技管理工作。任厂总工程师。地址：(434024)湖北省荆州市。电话：(0716)8429157。 ‘14‘ 石油机械 2002年第30卷增刊 上，操作者按照压裂工艺将每一阶段所需砂子的体