[发明专利]槽罐内油田压裂助剂超声波液位监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种车载槽罐内油田压裂助剂超声波液位监测系统，应用Zigbee无线通讯技术和超声波探测技术，在油田压裂施工过程中，实时自动监测车载槽罐内压裂助剂的液位变化情况，监测加液过程，统计压裂助剂运输工作量，获得的数据成为生产决策参考依据，属于石油开采技术领域。

背景技术

在油田压裂作业过程中，由若干辆槽罐车将压裂助剂自配液站运抵井口压裂作业位，由打压设备将压裂助剂注入到地下油田岩石间。为了掌握压裂助剂注入量，为生产管理和压裂施工决策提供参考数据，由看罐工人站在罐顶查看槽罐内压裂助剂液位变化情况。这种人工监测方式问题很多，如数据不准确，监测数据受人为因素干扰，伴有压裂助剂的浪费；另外，看罐工人劳动强度大，在盛夏季节还常常发生看罐工人因中暑从罐顶跌落事故。

Zigbee无线通讯网络由若干个节点构成，一个是主控设备(Master)及若干个从属设备(Slave)各自位于一个节点上。主控设备、从属设备均配备Zigbee无线通讯模块，由它们组建无线通讯网络，实现主控设备与从属设备之间以及各从属设备之间的短距离通讯。Zigbee无线通讯网络在工作模式下，设备以传输速率传输数据，由于数据传输量很小，信号的收发时间短，设备工作时间因此也非常短，因而设备的功耗低；在非工作模式下，ZigBee节点处于休眠状态，然而，休眠设备的休眠激活时延仅为15ms，活动设备的信道接入时延仅为15ms，设备搜索时延一般为30ms。由于收发信息功耗较低、工作时间较短且非工作则休眠，使得Zigbee无线通讯网络非常省电。Zigbee无线通讯网络的媒体接入控制层(MAC层)采用talk-when-ready的碰撞避免机制，在这种完全确认的数据传输机制下，当有数据传送需求时，则发送方传送、发送的每个数据包都立刻等待接收方的确认信息，接收方回复确认信息，若发送方没有得到确认信息的回复就表示发生了碰撞，将传送、发送一次，因此，Zigbee无线通讯网络其信息传输可靠性高。另外，Zigbee无线通讯网络还具有网络容量大、安全性高、与现有的控制网络标准无缝集成、运行成本低以及对硬件要求低等特点。

发明内容

为了实现在油田压裂施工过程中，实时自动监测车载槽罐内压裂助剂液位变化情况，获取压裂助剂注入量的准确数据，现场指挥和协调多台槽罐车作业，严格生产管理，减少浪费，降低劳动强度，我们发明了本发明之车载槽罐内油田压裂助剂超声波液位监测系统。

本发明是一个Zigbee无线通讯网络，其特征在于，一个监控主机位于Zigbee无线通讯网络主节点上，主节点设在指挥车上；若干个监控分机位于Zigbee无线通讯网络若干个从节点上，每个从节点位于一台槽罐车上；超声波液位探测器为监控分机的组成部分，安装在车载槽罐后部顶端。

本发明其技术效果在于，参与压裂作业的若干台槽罐车编号为n，第n台槽罐车进入压裂作业位后，安装在车载槽罐后部顶端的超声波液位探测器实时探测槽罐内压裂助剂液面高度h，并将包括初始液面高度值h₁及作业后终了液面高度值h₀在内的压裂助剂液面高度h变化值由监控分机中的无线通讯模块通过Zigbee无线通讯网络传输给监控主机，收到终了液面高度值h₀后，监控主机通过其中的无线通信模块通知下一台槽罐车进入作业位，安装在该槽罐车车载槽罐后部顶端的超声波液位探测器同样实时探测槽罐内压裂助剂液面高度h，如此逐台进行压裂作业。在上述过程中，由安装在车载槽罐后部顶端的超声波液位探测器取代人工完成槽罐内压裂助剂液位的实时监测，相比之下，本发明实现了车载槽罐内压裂助剂液位变化情况的实时自动监测，获取压裂助剂注入量的准确数据，在降低操作人员劳动强度的同时，减少浪费，使得压裂作业管理更为严格。压裂作业的特点与Zigbee无线通讯网络的各项特点相适应，如指挥车以及各台槽罐车都分布在Zigbee无线通讯网络的通讯距离内；压裂作业数据主要就是车载槽罐内压裂助剂液面高度变化值，因此，需要传输的数据量小，这与Zigbee无线通讯网络的小数据传输量通讯特点一致；由于Zigbee无线通讯网络的各个节点设备均位于车辆上，Zigbee无线通讯网络低能耗的特点得到凸显；另外，Zigbee无线通讯网络的可靠性以及网络容量大、安全性高、与现有的控制网络标准无缝集成、运行成本低以及对硬件要求低等特点均在本发明之方案中得以发挥。

附图说明

图1是监控主机结构框图，该图兼作为摘要附图。图2是监控分机结构框图。图3是监控主机工作程序框图。图4是监控分机工作程序框图。

具体实施方式