煤层气开采的远程监控系统

《煤层气开采的远程监控系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《煤层气开采的远程监控系统（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、基于GPRS网络的煤层气开采远程监控系统开发应用可行性研究报告南昌思创自动化技术有限公司2007.12目录1 项目简介21.1行业背景21.2行业发展概况31.3项目需求42 立 项依 据 .62.1项目的目的及意义62.2主要技术内容和技术创新62.3推广应用前景82.4技术方案82.4.1 远程监控系统（SCADA）92.4.2 GPRS/GPS 定位系统162.4.3 系统网络结构图173 项目主要技术、经济指标和社会效益183.1 技术指标183.2经济指标183.3 社会效益184 项目实施条件和资金计划 194.1 项目实施基础条件194.2资金计划194.3项目工作进度安排19基

2、于GPRS网络的煤层气开采远程 监控系统开发应用可行性研究报告1 项目简介1.1行业背景煤层气是一种在含煤岩层中，以腐植性有机物质为主的成煤物质 在成煤过程中自生、自储式非常规的天然气，俗称瓦斯，主要成分为 甲烷占90%以上。煤层气在煤层中生成，并以吸附、游离状态储存在 煤层及邻近岩层之中。煤层气一直以来被看作是对煤矿开采造成严重安全威胁的有害 气体，在煤炭开采过程中，由于煤体卸压，煤层气在煤体上的吸附平 衡条件受到破坏，大量的瓦斯气体就会释放出来。瓦斯爆炸和瓦斯突 出事故是煤矿安全的最大威胁，国内煤矿矿难70% -80 %都是由瓦斯 爆炸引起。因此开发煤层气可以减少矿道内的瓦斯含量，有效预防

3、事 故发生，改善矿工的生产工作条件。煤层气的主要成分甲烷是具有强烈温室效应的气体，其温室效应 要比二氧化碳大20倍，散发到大气中的甲烷污染环境，导致气候异 常，同时大气中的甲烷消耗平流层中的臭氧，而臭氧减少使照射到地 球上的紫外线增加、形成烟雾，还可诱发某些疾病，危害人类健康。另一方面，甲烷作为煤层气的主要成分，其常温下的发热量为 3.433.71MJ/Nm3 ,其热值与天然气相当，是一种高效、洁净的非常 规天然气，可以用作民用燃料，也可以用于发电和汽车燃料，还是化 工产品的上等原料，具有很高的经济价值，应加以回收利用。能源是 经济发展不可缺少的动力，煤层气这种新的洁净能源渐渐被人们认 识，并

4、且它将会成为石油、天然气强大的补充能源。开发煤层气资源 具有显著的现实性。因此煤层气产业的形成与发展将会给中国的新能 源战略带来深远的社会和经济意义。煤层气开发技术是指将煤层气从煤层中抽出回收并加以利用的 技术，回收技术主要有地面开发和井下抽放两种方式，井下抽放还包 括本层抽放、邻近层抽放和采空区抽放等，其中涉及对煤层气的资源基于GPRS网络的煤层气开采远程监控系统可研报告 评价、气藏工程、钻井技术、增产技术等广泛的技术领域，之后还涉 及集输贮运以及综合利用等方面的技术。1.2行业发展概况中国煤层气资源丰富。按已探明的煤炭储量980Gt计算，以平均 1t煤瓦斯含量5m3考虑，加上围岩瓦斯含量系

5、数为20%，则全国探明 煤田的煤层气储量约为5.88Tm3。估计陆上煤田赋存深度在2000m以 内的煤层的煤层气储量约为3035Tm3。中国煤炭总产量的95%以上 为井工矿所生产，国有生产矿井的煤层地质条件比较复杂，多数煤层 都含有大量的瓦斯。生产1t煤涌出10m3以上的高瓦斯矿井和煤与瓦 斯突出矿井约占国有重点煤矿和地方国有煤矿的一半左右，它们的煤 层气储量估计达300Gm3以上。煤层气资源量较大且分布相对集中的 地区有鄂尔多斯盆地、华北区、吐哈盆地、准噶尔盆地、川南黔北含 煤区、六盘水含煤区、伊宁盆地、四川盆地、三江穆棱河盆地、萍乐 区和湘中南地区等，这些地区集中了全国煤层气资源总量的95

6、%左右。2006年底国家发改委审议并通过了煤层气（煤矿瓦斯）开发利 用“十一五”规划。按照规划，到2010年，煤层气的开发利用将 实现4个目标：全国煤层气（煤矿瓦斯）产量达100亿立方米；利用 80亿立方米；新增煤层气探明地质储量3000亿立方米；逐步建立煤 层气和煤矿瓦斯开发利用产业体系。为让煤层气产业取得突破性发 展，规划明确了保障政策和措施，包括建立健全技术支撑体系、 改革开发利用体制和机制、加强人才培养、统筹管网建设、促进煤层 气和煤炭资源协调开发等。美国格瑞克公司是一家气体能源上游公司。优先抓住了中国煤层 气市场开发的先机，最先成为目前中国最大的煤层气开发作业者之 一，同时也是中联煤

7、层气有限责任公司最大的外方合作者之一。格瑞 克在北京、香港、郑州及江西南昌都设有分支机构。格瑞克已与中联煤层气公司签署了五个区块（山西省沁水盆地、 江西省丰城和安徽省潘谢东）的煤层气勘探与开采产品分成合同。格瑞克旨在为中国供应洁净能源，为区域未来煤矿开采创建安全 环境，成为中国煤层气行业的领先企业。1.3项目需求煤层气开发利用的工作场所地处野外、覆盖范围广、环境恶劣， 维护管理费时费力；同时使用的钻机设备及备件、损耗件等价格昂贵， 开采出的煤层气质量与钻机设备工作情况有密切关系，具有投资大、 回收期限长的特点，因此为保证开发的经济效益，需降低前期开采的 运行管理、维护费用，提高煤层气的质量使气

8、体的质量波动最小从而 扩大煤层气的利用范围。在使用先进钻机设备及抽放技术的基础上，对钻机设备进行有效 的监控，获取钻机设备的第一手数据、实现对钻机设备及钻孔质量的 科学管理，可有效的降低开采成本，显著提高煤层气抽放率和抽放浓 度。多年来，国内自动化仪表工作者一直致力于钻井参数监控系统的 研究、改善与提高。随着钻井技术的不断发展，各种指示与记录仪表 相继问世。如六道参数仪、八道参数仪以及其他形式的钻井参数记录 仪。但是目前这些钻井参数监控系统一般限于本地指示、记录、分析， 低端的需人工观察，人工记录，人工分析，高端的可在就地配计算机 系统实现自动采集分析。由于这些钻井参数记录仪从传感器到计算机

9、的传输都是有线传输，而对于钻井队来说，钻完一口井后一般立即接 着转入下一口井的钻井任务，势必会拆卸安装钻井装置以及监控仪 器，另外监测室（工程指挥部）离钻井塔台总是间隔一定的距离，现 场布线很不方便，仪器拆装移动比较频繁，系统有线传输的弊端就暴 露无遗。对于跨地域的大范围管理，采用有线的方式是不可能的。针对目前钻井参数监控系统的现状及其存在的主要问题，为了避 免现有的钻井参数监控系统所采用的有线数据传输的方式导致的系 统可移动性差、系统扩充性能差和系统布置线缆繁琐、施工周期长等 缺点，开发出适应开采现场工作环境和目前钻机类型的基于无线通信 的煤层气开采远程监控系统迫在眉睫。思创自动化技术公司提

10、供的“基于GPRS网络的煤层气开采远程监 控系统”的开发应用，主要是以先进的计算机和网络技术来加强监测 和控制钻机工作，通过信息采集技术以达到对钻机开采技术的质量控基于GPRS网络的煤层气开采远程监控系统可研报告 制和生产管理，取得较好的经济效益。目前国外的对钻机自动监测与 控制软件存在价格高、不能支持多种通讯方式、开放性和可扩展性较 差等问题。思创公司自主研发的这套系统拥有自主的知识产权，已经 解决了多种通讯方式的支持、开放性和可扩展性等问题，并且成本较 低，经济实惠。2 立项依据2.1项目的目的及意义我国政府主管部门已将煤层气开发利用列为煤炭工业发展的战 略性起步工程之一。早在1982年，

11、国家计委已将瓦斯利用工程列入国 家节能工程基建投资计划，1989年国务院将煤层气开发列为”当前的 产业发展序列目录”中的重点支持基本建设的产业和产品，由国家 安排投资贷款，并给予贴息。1994年煤炭工业部明确提出，把煤层气 作为第二煤炭资源来开发，在1994-2000年煤炭工业综合利用、多 种经营、第三产业规划纲要中作为发展重点。1996年5月，煤炭工 业部、地矿部与石油天然气总公司组建了中联煤层气有限责任公司， 统筹规划、集中力量进行煤层气开发。格瑞克作为目前中国最大的煤层气资源开发作业者之一。已与中 联煤层气有限公司签署了五个区块的煤层气勘探与开采产品分成合 同，其中一个区块位于江西省（丰

12、城区块），现丰城区块共有5台钻机。 拟在河南郑州建立中心监控站，对先期开采的丰城区块及后续开发区 块的25台转机进行采用远程监控，经济地实现钻探平台的数据采集、 传输、存储、报表分析的自动化，在开采过程中提高安全性和效率。 另外，钻探平台需要在规定的区域内移动作业，采用GPRS/GPS定位系 统对其实行跟踪定位和调度管理，具有十分重要的意义。2.2主要技术内容和技术创新要实现对钻机的远程监控，必须从钻机工作信息的收集、发送和 远程接收，以及对钻机的定位。要实现这些功能，得依靠GPRS/GPS 定位系统和SCADA系统分别作用。GPRS/GPS定位系统和SCADA是两个独立的系统，它们的侧重点互

13、 不相同。GIS系统侧重于对地理要素的表达，比如对矢量地图的放大 缩小平移操作、在空间数据和属性数据之间进行双向查询、制作专题 图、进行拓扑分析等；而SCADA系统则侧重于对实时数据的表达，比 如远动RTU和Server之间的通讯、Server和Client之间的通讯、对监 控量的可视化表达、报警记录等。由于GPRS/GPS定位系统和SCADA的 最初的设计思想不一样，所以我们几乎不可能在市面上流行的GPRS/GPS定 位系统（比如MapInfo）与SCADA系统（比如CITECT）之间找 到任何可以沟通的接口。要解决两个系统互联的问题，思创公司的技术创新解决方案是： 同时采用两个系统，通过对

14、GPRS/GPS定位系统的二次编程和SCADA的 二次编程来实现数据的连接。这项技术是思创公司的研发人员通过大 量实践研究和现场测试的基础上得出的可行性方案。并以此研究开发 出“基于GPRS网络的煤层气开采远程监控系统”。本监控系统是集数据采集、无线传输、计算机分析为一体的新型 无线智能钻井网络参数监测系统。能够满足煤层气钻井工程现场参数 的实时采集，分析处理，利于生产工况的集中监视，便于现场人员的 操作。其数据采集过程，把智能分站所采集的数据利用无线传输到计 算机的特点，在相关的钻井参数仪中均没有使用的记录，在国内处于 领先水平。本系统拆装移动方便，操作简单、性能可靠，不受部分井场条件 差、

15、仪器无法摆放的限制，且省去长距离的传输线更利于现场标准化。 可满足现场施工的要求。如果在钻井现场推广应用，可为现场的参数 采集和适应各种井场条件提供极大的方便。本系统功能强大，扩展方便。各分站为RTU检测系统，根据需要 可选择安装液位、压力、流量、气体浓度等传感器。主机可以选择采 集需要的数据，可以设定报警值，可以切换传感器功能，还可以根据 需要扩展多个RTU分站。随着现代科学技术在煤层气工业各应用领域的不断发展，以及煤 层气勘探开发管理等领域现代化、一体化管理进程的不断推进，转探 平台的信息化建设也日趋成熟和完善。通过本课题研究完成的 “基 于GPRS网络的煤层气开采远程监控系统”获取钻井过程中压力、液位、 流量、气体浓度等数据，并通过无线数据传输方式将其传输到测控中 心，可实现对钻井过程的远程实时监控。2.3推广应用前景通过该系统的研制，可以解决油田钻井现场长期以来钻井参数的 收集、记录和分析的难题。可以解放劳动力，替代人工进行坐岗观察和记录；可以准确记录并进行精确分析，指导生产过程和对复杂情况 的处理；可以把记录分析部分安放在远离震动环境的住井房，避免震 动和环境恶劣所带来的影响；可以随时对历史资料进行分析和打印；没有长距离的信