一种用于煤层注液态CO2压裂增透的远程监控系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于煤层注液态CO2压裂增透的远程监控系统，该系统减少了压裂增透施工时工作人员在数据采集、监测监控及控制等方面的难度，提高了工作人员的安全性和工作效率。该系统包括压裂增透泵系统、井下远程控制系统、在线监控系统和井下基站；压裂增透泵系统安装于井下施工区域；井下远程控制系统安装在井下配电柜中；在线监控系统包括高清红外摄像仪、压力传感器、温度传感器和流量传感器，在线监控系统整体实现井下压裂增透过程地面的视频监控及相应参数的采集、存储和参数曲线图像的显示；井下基站包括矿用交换机、警报器、通信信息处理器，实现压裂增透泵系统工作时信号的分析与传输，为井下远程控制及在线监控系统提供信号支持。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种远程监控系统，具体涉及用于煤矿井下从事液态CO2压裂时对压裂增透泵地面的远程控制系统。
技术介绍
我国煤矿主要采用井工开采，一方面，由于井下环境恶劣等因素使得压裂增透施工的开展存在较大的困难，从事井下压裂施工监测及数据采集的工作人员往返距离大，使得压裂增透施工的工作人员在数据采集、监测监控及控制等方面的难度加大，从而降低了工作效率。另一方面，频繁的井下往返易致疲劳，有可能使工作人员的安全出现问题。
技术实现思路
为了解决施工控制、数据采集和监测监控难度大，工作效率低，安全性低等问题，本专利技术提供一种用于煤层注液态CO2压裂增透的远程监控系统，该系统减少了压裂增透施工时工作人员在数据采集、监测监控及控制等方面的难度，提高了工作人员的安全性和工作效率。本专利技术的技术方案如下：一种用于煤层注液态CO2压裂增透的远程监控系统，该系统包括压裂增透泵系统、井下远程控制系统、在线监控系统，还包括有井下基站。压裂增透泵系统安装于井下施工区域；井下远程控制系统安装在井下配电柜中，实现对井下压裂增透过程中装置的启动与停止的控制，以及对压裂过程中的压力、温度、流量等相关参量的显示与调控；在线监控系统包括高清红外摄像仪、压力传感器、温度传感器和流量传感器，高清红外摄像仪设置于井下监控范围较大的施工区域，实现压裂增透泵井下工况的实时监控，压力传感器、温度传感器和流量传感器设置于施工区域的煤层群中，在线监控系统整体实现井下压裂增透过程地面的视频监控及相应参数的采集、存储和参数曲线图像的显示。井下基站包括矿用交换机、警报器、通信信息处理器，实现压裂增透泵系统工作时信号的分析与传输，为井下远程控制及在线监控系统提供信号支持。压力传感器、温度传感器和流量传感器对煤层在压裂增透过程中的压力、温度、注液态CO2流量的变化情况以电信号的形式传输至井下基站，通过矿用交换机转换成相应的电信号和网络信号后传输至井下远程控制系统和在线监控系统。压裂增透泵系统、井下远程控制系统、在线监控系统与井下基站通过井下工业环网相连。压裂增透泵系统包括压裂增透泵和电机。井下远程控制系统包括控制开关、温度控制器、压力控制器和流量控制装置。在线监控系统包括数据采集与存储界面、视频在线监控界面、多参数变量图像显示界面、无线路由和远程服务器。在线监控系统通过光纤、RS485总线或者以太网实现与压裂施工区域的管路及设备压力表、流量计、热电偶、压力变送器等相连接，实现不同分辨率的数据在线采集与存储，同时可将监测数据与地面控制中心连接，实现在线监控。压裂增透泵系统和井下远程控制系统采用矿用缆线与井下基站缆线端连接，在线监控系统与井下基站之间采用矿用光纤连接。压裂增透泵系统、井下远程控制系统、在线监控系统之间以井下基站作为枢纽连接，由井下基站中的矿用交换机将井下输出的电信号转换成相应的网络信号，通过通信信息处理器传输给在线监控系统，实现地面的数据采集、存储及图像显示；由矿用交换机将井下输出的电信号分流给通信信息处理器后将电信号传输给井下远程控制系统，实现井下压裂工作的远程控制；由矿用交换机转换的网络信号经通信信息处理器后，以矿用光纤信号载体传输至地面监测监控系统，实现地面可视化远程监控；压裂增透泵系统、井下远程控制系统、在线监控系统与井下基站通过井下工业环网相连，共同构成煤层液态CO2压裂增透的远程监控系统。井下远程控制系统通过信号传输系统或者井下工业环网对几百到几千米的压裂增透泵进行远程信号传输，实现施工设计参量的人工控制，三大系统通过信号的传输，实现地面对井下工作的监测监控及井下远程控制。本专利技术的有益效果是：实现地面工作室对井下压裂增透工作的远程监测监控及井下远距离控制，减少了工作量的同时也大大减少了工作人员井下往返的时间，减少了压裂增透施工时工作人员在数据采集、监测监控及控制等方面的难度，从而提高施工整体效率和施工人员的安全性。附图说明图1为本专利技术实施例远程监控系统示意图；图2为本专利技术实施例压裂增透泵系统局部示意图；图3为本专利技术实施例井下远程控制系统局部示意图；图4为本专利技术实施例在线监控系统局部示意图。附图标记：1-压裂增透泵系统，2-井下远程控制系统，3-在线监控系统，4-压裂增透泵，5-矿用防爆电机，6-矿用本安型高清红外摄像仪，7-井下基站，8-矿用交换机，9-警报器，10-通信信息处理器，11-无线路由，12-远程服务器，13-数据采集与存储界面，14-视频在线监控界面，15-多参数变量图像显示界面，16-控制开关，17-温度控制器，18-压力控制器，19-流量控制装置，20-压力传感器，21-温度传感器，22-流量传感器，23-矿用缆线，24-矿用光纤具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步详细地说明：如图1所示，一种用于煤层注液态CO2压裂增透的远程监控系统，包括压裂增透泵系统1、井下远程控制系统2和在线监控系统3，还包括有井下基站7。压裂增透泵系统1包括压裂增透泵4和矿用防爆电机5。如图2所示，压裂增透泵4安装在井下工作面较为平整区域的防爆柜中，压裂增透泵4优选的采用矿用低温、高压输送压裂增透泵，数量为两台，其中一台留作备用，由气液分离器输送液态CO2，其中液态CO2输送管路的进出口设有矿用安全阀和排放阀与压裂增透泵4连接；压裂增透泵电机选用煤矿专用防爆三相异步电动机，具有防爆、隔爆性能；矿用防爆电机5加设防爆型机电外壳，确保压裂增透泵4的安全作业。进一步地，压裂增透泵4工作温度范围为-50℃—+60℃，压裂增透泵4的工作温度由数字化温度传感器显示；压力范围为0MPa-100.0MPa，压裂泵压力范围可调，排量为1.0-2.5m3/min。如图3所示，井下远程控制系统2包括控制开关16、温度控制器17、压力控制器18和流量控制装置19。井下远程控制系统2设置在距工作面几百到几千米的位置，并固定安装在井下专用配电柜中，实现对压裂增透过程中的压裂泵的启动与停止的精确控制，以及对压裂过程中的压力、温度、流量等相关参量的显示与远程调控。控制开关16、温度控制器17、压力控制器18和流量控制装置19固定安装控制系统中对应的面板上。进一步地，控制开关16通过矿用缆线模块端连接，采用电信号控制压裂增透泵系统1的工作；控制开关16选矿用系列高压真空路断器，有开、关两按钮且该路断器开关机盒上设置三个通道，信号传输缆线端与高压真空路断器采用模块形式连接。进一步地，温度控制器17选用常规电子式数字化温度传感器装置，温度显示范围为-50℃～+60℃，显示精度±0.1℃，温度控制器17为双通道(即井下温度信号输入通道及地面信号输出通道)，温度信号的显示方式为三位LED数码管显示。进一步地，压力控制器18选用高精度数字压力传感器，控制器设定值可调，在0～100MPa量程段任意可选。压力控制器18外壳设置专用压力输入模块(可编程序芯片)，布设单片机驱动LED数字显示模块用以显示工作地点的数字化压力值，进而根据显示调节至实际所需压力值；压力控制器18为双通道，分别为压裂增透泵系统1实际压力信号输入端通道以及压力控制器18调节压力信号输出端通道。进一步地，流量控制装置19选用矿用系列涡街式流量计，与专用流量传感器一体连接实现流量的调节与显示。流量控制装置19本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于煤层注液态CO2压裂增透的远程监控系统，其特征在于：包括压裂增透泵系统、井下远程控制系统、在线监控系统，还包括有井下基站；压裂增透泵系统安装于井下施工区域；井下远程控制系统安装在井下配电柜中，实现对井下压裂增透过程中装置的启动与停止的控制，以及对压裂过程中的压力、温度、流量的显示与调控；在线监控系统包括高清红外摄像仪、压力传感器、温度传感器和流量传感器，高清红外摄像仪设置于井下监控范围较大的施工区域，压力传感器、温度传感器和流量传感器设置于施工区域的煤层群中，在线监控系统整体实现井下压裂增透过程地面的视频监控及相应参数的采集、存储和参数曲线图像的显示；井下基站包括矿用交换机、警报器、通信信息处理器，实现压裂增透泵系统工作时信号的分析与传输，为井下远程控制及在线监控系统提供信号支持；压裂增透泵系统、井下远程控制系统、在线监控系统与井下基站通过井下工业环网相连。

【技术特征摘要】
1.一种用于煤层注液态CO2压裂增透的远程监控系统，其特征在于：包括压裂增透泵系统、井下远程控制系统、在线监控系统，还包括有井下基站；压裂增透泵系统安装于井下施工区域；井下远程控制系统安装在井下配电柜中，实现对井下压裂增透过程中装置的启动与停止的控制，以及对压裂过程中的压力、温度、流量的显示与调控；在线监控系统包括高清红外摄像仪、压力传感器、温度传感器和流量传感器，高清红外摄像仪设置于井下监控范围较大的施工区域，压力传感器、温度传感器和流量传感器设置于施工区域的煤层群中，在线监控系统整体实现井下压裂增透过程地面的视频监控及相应参数的采集、存储和参数曲线图像的显示；井下基站包括矿用交换机、警报器、通信信息处理器，实现压裂增透泵系统工作时信号的分析与传输，为井下远程控制及在线监控系统提供信号支持；压裂增透泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：文虎，李珍宝，易欣，王伟峰，魏高明，张嬿妮，王旭，马砺，雷昌奎，
申请(专利权)人：西安科技大学，西安捷锐消防科技有限责任公司，南京迪泰克森测控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61