一种压裂返排液监测与调度控制系统的制作方法

本发明涉及压裂返排液处理，尤其涉及到一种压裂返排液监测与调度控制系统。

背景技术：

1、压裂井在进行压裂作业时，需要对压裂返排液的物理、化学性质进行实时监测，一方面能够通过压裂返排液的监测对压裂作业的状态进行分析，反映压裂效果，另一方面还能够指导返排液的回收和再利用。然而，目前的压裂返排液监测与回用工艺，在实际工程应用中具有以下缺陷：

2、（1）压裂返排液回用过程中，由于压裂井的差异以及压裂作业不同作业阶段的特性，不同压裂井产生的压裂返排液通常具有不同的物理、化学性质，而针对具有不同性质参数的压裂返排液的处理需求，通常需要采用与之对应的回用处理工艺参数进行压裂返排液回用处理（例如回用处理工艺中每个处理步骤的处理时间、处理环境、药剂用量等等），以提高回用处理效率与质量。但这样的方式同时也导致了每个压裂返排液回用池的工作人员都需要完全掌握并熟悉所有工艺处理方案中的回用处理工艺参数和工艺处理操作细节，不但增大了工作人员的工作难度，降低了工作效率且具有较高的操作错误几率，严重时会造成环境污染与经济损失。

3、（2）压裂返排液监测过程中，通常无法实时对每一个性质参数进行从头到尾的监测，一方面考虑数据量的存储与运算压力，另一方面考虑传感器使用寿命，因此，在实际工程中通常采用周期间隔监测的方式（例如，在目标时刻获取到监测数据后，将该监测数据作为前一时刻与目标时刻的第一中间时刻和后一时刻与目标时刻的第二中间时刻之间的时段监测数据），但监测数据的频率选取确尤为重要，选取频率高了影响数据处理效率与监测设备损耗，选取频率低了在面临压裂返排液性质参数突变时会出现监测数据不准确的问题，无法兼顾两者的需求。

4、因此，如何提高压裂返排液监测与调度的效率、减少设备损耗以及降低操作失误率，并最大化企业效益，是一个亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种压裂返排液监测与调度控制系统，旨在解决上述技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种压裂返排液监测与调度控制系统，包括：

3、压裂返排液管路组和压裂返排液回用池组；

4、其中，所述压裂返排液管路组包括若干个压裂返排液管路，分别设置于若干个压裂作业点，被配置为输出每个所述压裂作业点执行压裂作业时排出的压裂返排液；

5、其中，所述压裂返排液回用池组包括若干个具有不同回用处理环境的压裂返排液回用池，设置于压裂返排液集中处理区域，被配置为对若干个压裂作业点排出的压裂返排液进行压裂返排液回用处理；

6、压裂返排液监测组件；

7、其中，所述压裂返排液监测组件被配置为连接每个所述压裂返排液管路，对所述压裂返排液管路排出的压裂返排液进行实时监测，获得每个时刻的压裂返排液监测数据；

8、压裂返排液调度组件；

9、其中，所述压裂返排液调度组件包括压裂返排液调度管网和压裂返排液调度控制组件；

10、其中，所述压裂返排液调度管网被配置为连接每个所述压裂返排液管路与每个所述压裂返排液回用池，将所述压裂返排液管路排出的压裂返排液输送至所述压裂返排液回用池；

11、其中，所述压裂返排液调度控制组件被配置为根据所述压裂返排液监测组件获取的压裂返排液监测数据和每个所述压裂返排液回用池的回用处理环境，控制所述压裂返排液管路组与所述压裂返排液回用池组之间执行压裂返排液调度动作，以使每个所述压裂返排液回用池始终在其回用处理环境下采用对应的标准工艺方案进行压裂返排液回用处理。

12、可选的，所述压裂返排液监测组件，具体包括：

13、性质参数采集装置，所述性质参数采集装置被配置为采集每个压裂返排液管路在每个监测周期内排出的压裂返排液的性质参数；

14、其中，所述性质参数包括压裂返排液的浊度、粘度、密度、压力、温度、氯离子含量、电导率、ph值、钙离子含量、固体悬浮物类型、细菌含量和含油量中的一种参数或多种参数的组合；

15、流量参数采集装置，所述流量参数采集装置被配置为采集压裂返排液管路排出的压裂返排液的流量参数；

16、其中，所述流量参数包括每个压裂返排液管路在每个监测周期内排出的压裂返排液流量。

17、可选的，每个所述压裂返排液管路的输出端与所述压裂返排液调度管网的输入端通过检测支路管路与输送支路管路连接；

18、其中，所述性质参数采集装置设置于连接每个所述压裂返排液管路与所述压裂返排液调度管网之间的检测支路管路，被配置为检测每个检测支路管路中压裂返排液的性质参数；

19、其中，所述流量参数采集装置设置于每个所述压裂返排液管路的输出端。

20、可选的，所述所述性质参数采集装置，具体包括：

21、依次连接的第一采样装置、第二采样装置和第三采样装置；

22、其中，所述第一采样装置的输入端通过第一阀门与每个所述压裂返排液管路的检测支路管路的输入端连接，所述第三采样装置的输出端通过第二阀门连接所述检测支路管路的输出端；

23、其中，所述第一采样装置的输出端通过第三阀门与第二采样装置的输入端连接，所述第一采样装置被配置为包括浊度传感器、粘度传感器、旁通式密度传感器、压力传感器和温度传感器中一种或多种的组合；

24、其中，所述第二采样装置的输出端通过第四阀门与第三采样装置的输入端连接，所述第二采样装置被配置为包括氯离子传感器、电导率传感器、ph值传感器和钙离子传感器中一种或多种的组合；

25、其中，所述第三采样装置被配置为已包括固体悬浮物传感器、细菌含量传感器和含油量传感器中一种或多种的组合。

26、可选的，所述流量参数采集装置，具体包括：

27、压裂返排液流量计；

28、其中，所述压裂返排液流量计被配置为检测每个压裂返排液管路在每个单位时间输送至检测支路管路与输送支路管路的压裂返排液流量总和。

29、可选的，所述压裂返排液监测组件，具体包括：

30、压裂返排液监测控制器；

31、其中，所述压裂返排液监测控制器被配置为根据每个所述压裂返排液管路在每个时刻的压裂返排液监测数据，生成后一时刻的压裂返排液监测控制指令，并将所述压裂返排液监测控制指令发送至所述性质参数采集装置和所述流量参数采集装置；

32、其中，压裂返排液监测控制指令被所述性质参数采集装置和所述流量参数采集装置识别时，执行在后一时刻对应的压裂返排液监测动作。

33、可选的，所述压裂返排液监测控制器，具体包括：

34、监测数据序列生成模块；

35、其中，所述监测数据序列生成模块被配置为在接收到所述压裂返排液监测组件采集的每个时刻的压裂返排液监测数据时，将所述压裂返排液监测数据与对应的时间戳存储至当前监测周期的数据序列中，获得监测数据序列；

36、控制指令生成模块；

37、其中，所述控制指令生成模块被配置为在每个监测周期的第一时刻按照标准的监测频率方案中每种参数对应的标准监测频率，生成压裂返排液监测控制指令，以控制性质参数采集装置和流量参数采集装置按标准监测频率执行后一时刻的压裂返排液监测动作；

38、监测数据分析模块；

39、其中，所述监测数据分析模块被配置为判断每个监测周期对应的监测数据序列中后一时刻的压裂返排液监测数据与前一时刻的压裂返排液监测数据中是否存在目标参数的变化比例是否超过该目标参数对应的预设平稳比例，若是，则判断当前压裂返排液的目标参数处于性质显著变化时期；

40、控制指令调整模块；

41、其中，所述控制指令调整模块被配置为在每个监测周期的第一时刻后，判断当前压裂返排液中是否存在处于性质显著变化时期的参数；若是，则对前一时刻的监测频率方案中该参数对应的监测频率进行第一调整动作，生成第一调整监测频率方案，并根据所述第一调整监测频率方案，生成后一时刻的压裂返排液监测控制指令；若否，则对前一时刻的监测频率方案中该参数对应的监测频率进行第二调整动作，生成第二调整监测频率方案，并根据所述第二调整监测频率方案，生成后一时刻的压裂返排液监测控制指令；

42、其中，所述第一调整动作被配置为将处于性质显著变化时期的参数对应前一时刻的监测频率提高预设调整比例，所述第二调整动作被配置为将处于性质显著变化时期的参数对应前一时刻的监测频率降低预设调整比例。

43、可选的，所述压裂返排液调度管网，具体包括：

44、若干个调度管路入口与若干个调度管路出口；

45、其中，所述若干个调度管路入口被配置为连接每个压裂返排液管路，所述若干个调度管路出口被配置为连接每个压裂返排液回用池；

46、调度输送管路段网；

47、其中，所述调度输送管路段网具有单独连通每个所述调度管路入口与每个所述调度管路出口的若干个调度输送管路段和若干个调度输送阀门，被配置为在接收到目标调度管路入口在目标时段输送的压裂返排液时，控制压裂返排液输送至对应的目标调度管路出口。

48、可选的，所述压裂返排液调度控制组件，具体包括：

49、压裂返排液调度控制器；

50、其中，所述压裂返排液调度控制器被配置为根据每个压裂返排液管路在每个时刻的压裂返排液监测数据和每个压裂返排液回用池的回用处理环境，生成压裂返排液调度控制指令，并将所述压裂返排液调度控制指令发送至所述调度输送管路段网的若干个调度输送阀门；

51、其中，所述压裂返排液调度控制指令被所述调度输送管路段网的若干个调度输送阀门识别时，执行用于控制所述压裂返排液管路组与所述压裂返排液回用池组之间执行压裂返排液调度动作。

52、可选的，压裂返排液调度控制器，具体包括：

53、回用处理环境分析模块；

54、其中，所述回用处理环境分析模块被配置为调用压裂返排液回用池的标准工艺方案库，获取每个压裂返排液回用池对应的标准工艺方案；

55、其中，每个所述标准工艺方案被配置为用于对压裂返排液监测数据为对应性质参数范围组的压裂返排液进行回用处理，所述标准工艺方案包括每个处理步骤的处理所需时间、处理所需环境和处理所需药剂的种类与用量；

56、回用处理环境维持模块；

57、其中，所述回用处理环境维持模块被配置为根据每个监测周期从第一时刻至当前时刻输送至每个压裂返排液回用池的压裂返排液的性质参数和流量参数，计算每个压裂返排液回用池的当前性质参数，基于所述当前性质参数与对应性质参数范围组的参数关系，生成下一时刻的压裂返排液输送策略；

58、其中，所述压裂返排液输送策略被配置为通过压裂返排液调度量与压裂返排液调度路线的穷举式计算调度模拟，生成的确保每个压裂返排液回用池在下一时刻皆处于对应的回用处理环境下的调度方案策略；

59、压裂返排液调度控制模块；

60、其中，所述压裂返排液调度控制模块被配置为根据所述压裂返排液输送策略，生成压裂返排液调度控制指令，控制所述压裂返排液管路组与所述压裂返排液回用池组之间执行压裂返排液调度动作，以使每个所述压裂返排液回用池始终维持其回用处理环境，并采用对应的标准工艺方案进行压裂返排液回用处理。

61、本发明的有益效果在于：提出了一种压裂返排液监测与调度控制系统，通过在压裂返排液管路组中的若干个压裂返排液管路与压裂返排液回用池组中的若干个压裂返排液回用池之间设置压裂返排液监测组件和压裂返排液调度组件，利用压裂返排液监测组件根据实际场景下压裂返排液监测数据的变化情况，动态的调整监测频率，以此提高压裂返排液监测数据的有效性与合理性，并在降低数据处理负荷的基础上降低了监测组件的设备损耗；同时，还利用压裂返排液调度组件根据每个压裂返排液回用池所对应配置的不同回用处理环境，来实现对压裂返排液的智能调度，确保每个压裂返排液回用池执行回用处理的压裂返排液的性质参数适配其对应的标准工艺方案，在这样的调度控制下，每个压裂返排液回用池的工作人员可采用一套固定且熟悉的工艺流程参数及操作进行回用处理，提高了工艺处理效率，降低了错误率，避免了环境污染与经济损失。