王军锋

摘 要：该文介绍并研发了一种DAU固井实时施工数据采集装置，该装置可实时采集不同生产厂家生产的各施工水泥车在固井施工过程中的工作参数，将采集的实时数据进行处理、存储后，上传至数据中心服务器，施工指挥人员和监督人员可以随时掌握关键参数及各个施工环节的工作状况，确保固井施工的顺利进行。

关键词：固井;实时数据采集;水泥车;固井施工

在石油工业的固井工程中，对于水泥浆的泥浆密度、泥浆流量、泥浆流速;清水的流量、清水总量、清水液位;泵排量、泵总量、泵压力等固井水泥车施工参数，由现场传感器收集并直接上传到PLC（可编程逻辑控制器），经过PLC处理后由交换机传送到触摸屏及远程控制电脑，系统PLC程序为不可读状态，即不能直接通过PLC获取这些施工参数的地址，不能直接获取施工参数的原始数据及传感器数据，同时，不同生产厂家所制造的水泥车所用的控制系统不同，数据采用的协议不统一，造成施工数据无法在一个平台实现显示。

技术方案

DAU固井实时施工数据采集装置，包括外壳，外壳的内部设置有主控CPU，所述的主控CPU上连接有数据采集模块、数据存储模块、通讯模块、时钟模块、电源模块和扩充端口，所述的扩充端口设有两个，分别为Com通讯接口和CAN通讯接口，Com通讯接口与数据中心服务器通讯，CAN通讯接口与固井施工现场设备连接。

所述的通讯模块包括以太网通讯模块、无线通讯模块及GPRS模块，太网通讯模块以有线方式将采集的实时数据传输至数据中心服务器;无线通讯模块内置WIFI网络模组，通过无线局域网将采集的实时数据发送至数据中心服务器;GPRS模块通过GPRS通讯网络将采集的实时数据上传至数据中心服务器。

数据采集功能：可以采集3路模拟量和2路脉冲数字量，分别用于采集密度、压力和排量信号;

Com通讯接口：标准RS232串行通讯口，备用于与外部设备通讯，如可编程控制器、计算机等;

CAN通讯接口：标准CAN总线接口，用于扩展连接CAN总线设备，如仪表、控制器等。

数据存储器：存储容量为8MBytes，EEPROM，SPI通讯方式，用于存放所采集的工程数据;

实时时钟：型号为DS3231，为系统数据提供精确时间数据;

无线通讯功能：采用无线通讯模块，实现无线wifi功能，用于现场采集客户端连接DAU进行数据实时采集;

Gprs通讯功能：通过Gprs模块接入互联网，实现数据远程传输至数据中心服务器;

以太网通讯功能：用于现场采集客户端以有线方式接入DAU进行数据实时采集;

电源模块：将车辆电源系统进行降壓、稳压处理后为系统提供稳定可靠的电源供应;

单车采集

实现单辆固井水泥车的现场和远程数据采集，远程采集数据保存到服务器数据库系统，现场采集数据暂存本地，后期可上传至服务器数据库。显示参数数值的同时绘制参数曲线，并可根据录入的作业调度和固井设计信息绘制设计曲线，形成对比。模块主要功能说明表见表1。

单井采集

实现多辆固井水泥车同时在一口井施工时的远程数据采集，数据保存到服务器数据库，根据选定的井号同时显示多车参数以及合并参数，绘制曲线。模块主要功能说明表见表2。

水泥车远程操作实现的功能

平台柴油机和底盘发动机启动、加速、减速和停车;变扭器档位变换;水泥浆密度调节与控制;高压旋塞阀开启与关闭;低压阀门开启与关闭;水柜水位显示与控制;下灰阀门打开与关闭。

远程供水系统

实现潜水泵的远程供水操作和控制。配备潜水泵及远程控制箱一套，潜水泵控制箱防尘防水，通过现场供电给潜水泵供电，通过无线远程控制潜水泵的起停，实现外供水的远程控制。该控制接上供电电缆及潜水泵控制电缆，并连接管线，即可使用。同时，在控制系统增加自动控制计量罐液位功能，根据计量罐液位情况，自动控制潜水泵启停，控制计量罐供水。

现有的固井施工工艺流程中，所配置的车辆及井口附件全为人工操作方式，只能在平台上观测单台水泥车的底盘发动机、平台发动机以及变扭器的参数，施工数据、井口流量、压力、密度等关系固井工艺流程的实时数据，无法集中监测、集成控制，同时由于配套作业的自动化程度较低，施工人员无法脱离高压作业区。

结论与认识

研制了DAU施工数据采集装置，可以采集各种生产厂家生产的水泥车在固井施工过程中的工作参数;开发施工数据实时采集系统，可远离高压区对施工数据及异常情况进行监控;应用了工业视频监控系统，技术人员和监督人员可通过工业视频监控系统对固井施工现场进行监控;研制国内第一台集成了水泥车远程集中控制、施工数据采集和传输、视频监控系统与视频会议等功能的固井仪表车，可实现对水泥车的集中控制和现场的实时监控，使作业人员、监控人员、指挥人员脱离高压作业区。