专利名称：数字式水力压裂裂缝实时监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种裂缝监测的技术，尤其涉及一种数字式水力压裂裂缝实时监测系统。
背景技术：
目前，油田的油井水力压裂如果采用实时观测的，采集到的与压裂有关的信号都是用模拟方法来传输到中心站进行分析处理，这存在着采集信号分辩率低，容易受到外界噪声干扰等问题，而且监测分站位置的定位需要人工测量进行位置确定，然后手动输入到监测计算机中。此种监测方式只能凭人工操作和既往经验进行分析处理，其观测和处理结果往往容易出现误差，影响监测效果。
实用新型内容针对以上提出的问题，本实用新型目的在于提供一种具有较高采集信号分辩率，监测效果更可靠的新型数字式水力压裂裂缝实时监测系统。本实用新型实现上述发明目的所采用的技术方案是一种数字式水力压裂裂缝实时监测系统，包括裂缝信息处理中心站、通过通讯接口与中心站相连的实时监测计算机、通过无线网络与裂缝信息处理中心站连接的至少一个裂缝信号采集分站，所述裂缝信号采集分站采集数据经过模拟/数字转换后传输至裂缝信息处理中心站分析处理并由实时监测计算机进行实时监测分析。进一步的，所述裂缝信号采集分站包括信号滤波单元、程控放大器、模数转换单元、数字滤波器、微处理器、调制解调器、GPS定位单元、电子盘记录单元、电源控制单元。进一步的，所述裂缝信息处理中心站包括调制解调器、数据接收单元、电平转换单元、微处理器、GPS定位单元、电源控制单元。进一步的，所述实时监测计算机含有实时监测模块、事件记录回放模块、电子盘读取模块和裂缝定位与计算模块。本实用新型在实际应用中，中心站和监测分站之间的时间同步采用GPS方式。监测分站的地理位置用GPS来确定，并将分站的地理位置信息传送到中心站，中心站再通过通讯接口送到监控计算机，便于计算机进行实时定位处理。分站有一个电子盘，可自己记录每次观测的采样信号，观测结束后，用计算机读出每个分站的观测信号，然后用软件做更细致的分析处理。本实用新型的有益效果是可以实现无线实时传输，经模拟/数字转换后的采集信号分辩率更高，更便于进行实时监测分析，监测效果更为可靠。
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
图1是本实用新型的系统组成框图；图2是裂缝信息处理中心站硬件组成框图；[0012]图3是裂缝信号采集分站硬件组成框图。
具体实施方式
如
图1至3所示，一种数字式水力压裂裂缝实时监测系统，包括裂缝信息处理中心站、通过通讯接口与中心站相连的实时监测计算机、通过无线网络与裂缝信息处理中心站连接的至少6个以上裂缝信号采集分站，所述裂缝信号采集分站采集数据经过模拟/数字转换后传输至裂缝信息处理中心站分析处理并由实时监测计算机进行实时监测分析。其中裂缝信号采集分站包括信号滤波单元、程控放大器、模数转换单元、数字滤波器、微处理器、调制解调器、GPS定位单元、电子盘记录单元、电源控制单元；裂缝信息处理中心站包括调制解调器、数据接收单元、电平转换单元、微处理器、GPS定位单元、电源控制单元；实时监测计算机含有实时监测模块、事件记录回放模块、电子盘读取模块和裂缝定位与计算模块。各部分的工作过程为裂缝信号采集分站中的传感器信号经过滤波和程控放大器放大后，送到24位A/D转换器进行模数转换，转换完成后，送到线性相位FIR数字滤波器进行处理，采样率1000Hz (或2000Hz)，转换后的数字采样信号形成24位长的串行数据，送到微处理器进行压缩处理，微处理器控制无线调制解调器，按照一定格式，以适当速率将采样数字信号传送到中心站，并同时送到电子盘记录。裂缝信息处理中心站的多个无线调制解调器将来自不同监测分站的采样信号转换成串行信号，数据接收部分分别接收各路串行信号，经过5V到3. 3V电平转换后，送到微处理器处理，微处理器汇总每路采样，通过USB 口送到计算机进行后续处理。分站采集到的油井压裂时裂缝形成过程发出的信号经过数字处理后，通过无线传输方式实时传送到中心站，中心站将多路采集数据通过USB 口传送到监控计算机，系统软件在计算机屏幕上实时显示接收信号波形、记录数据、并实时定位。运行在计算机上程序主要实现人机交互，由实时监测模块、事件回放模块和电子盘读取模块三部分组成。实时监测模块实时接收至少6个以上分站的采集信号，实时显示接收信号波形，根据参数设置实时寻找裂缝事件，当有裂缝事件时计算事件发生的位置显示定位结果，定位结果在三维坐标系统中显示。事件回放模块可打开以前存储的观测文件，用连续放、按帧放、快放、慢放、傅立叶频谱分析等各种选项细致分析观测信号波形，可更改参数重新自动识别事件和定位，也可人工识别初动时间以便更精确定位，可对回放信号进行低通高通滤波处理，便于更全面分析压裂过程。考虑到各种观测环境，中心站和分站可能不能正常连接，所以分站有电子盘存储功能，观测完成后，可用读电子盘模块读出记录数据形成文件，然后用事件回放模块进行分析。本系统的软件分为两大部分，一部分运行在微处理器上，用C语言编制；另一部分运行在WINDOWS XP环境下的计算机上，用VisualC++语言编制。微处理器程序分为监测分站和中心站二部分，分站程序运行在32位微处理器上，一方面按照设置的采样速率接收A/D转换的数字信号和接收GPS信号，数字信号和定位信息通过串口送到无线调制解调器和送到电子盘存储；另一方面接收中心站的同步信号和增益设置及接收信号强度命令，以便与其它分站同步(也可不使用分站的GPS由中心站来进行各分站的同步)和更改分站的程控放大器增益及分站无线调制解调器发射功率(为了节省电能，发射功率和中心站接收信号强度关联，距离近时使用小功率发射，距离远时使用大功率发射)。中心站程序运行在32位微处理器上，完成异步通信控制器参数的设置，接收分站采样信号，汇总每路采样信号、通过USB向计算机传送多路汇总信号，接收计算机命令并处理，向分站下发同步信号、增益设置值和接收信号强度等。以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.ー种数字式水力压裂裂缝实时监测系统，其特征在于包括裂缝信息处理中心站、通过通讯接ロ与中心站相连的实时监测计算机、通过无线网络与裂缝信息处理中心站连接的至少ー个裂缝信号采集分站，所述裂缝信号采集分站采集数据经过模拟/数字转换后传输至裂缝信息处理中心站。
2.根据权利要求1所述的数字式水力压裂裂缝实时监测系统，其特征在于所述裂缝信号采集分站包括信号滤波单元、程控放大器、模数转换单元、数字滤波器、微处理器、调制解调器、GPS定位単元、电子盘记录单元、电源控制単元。
3.根据权利要求1所述的数字式水力压裂裂缝实时监测系统，其特征在于为所述裂缝信息处理中心站包括调制解调器、数据接收単元、电平转换单元、微处理器、GPS定位単元、电源控制单元。
专利摘要本实用新型公开了一种用于油田水力压裂监测领域的数字式水力压裂裂缝实时监测系统，包括裂缝信息处理中心站、通过通讯接口与中心站相连的实时监测计算机、通过无线网络与裂缝信息处理中心站连接的至少一个裂缝信号采集分站，所述裂缝信号采集分站采集数据经过模拟/数字转换后传输至裂缝信息处理中心站分析处理并由实时监测计算机进行实时监测分析。本实用新型的有益效果是可以实现无线实时传输，经模拟/数字转换后的采集信号分辩率更高，更便于进行实时监测分析，监测效果更为可靠。
文档编号E21B47/12GK202866797SQ20122029165
公开日2013年4月10日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日
发明者许宝林 申请人:北京泰润奇科技发展有限公司