统一压裂设计（精选三篇）
统一压裂设计 篇1
1 系统总体设计
该系统主要由压裂数据提取软件、接收存储软件、显示软件、无线传输模块和服务器端数据库组成, 系统总体框图如图1所示。
系统的工作流程为:压裂曲线数据提取软件对压裂数据进行实时提取, 通过无线通信介质实时地发送给远端PC机;远端PC机实时接收发送的数据并且转存入指定的数据库中;安装显示软件的PC机通过显示软件提取数据库中的数据进行曲线的实时显示和监控。拓扑结构如图2所示。
2 系统软件设计
该软件架构为C/S结构, 开发语言采用Delphi。压裂数据提取软件从压裂监控车指定接口提取数据转存为指定文件并进行实时发送, 在传送过程中采用断点续传功能保证数据的完整性和稳定性。数据接收存储软件将数据接收并转存入指定的数据库中。显示软件实时提取指定数据库中的数据并将数据实时绘制成压裂曲线。
3 通信链路设计
本系统因地域因素将采用无线传输介质, 为保证压裂施工数据无线传输的准确性和稳定性, 拥有一套稳定可靠、方便灵活的无线通信系统尤为重要[1]。压裂施工数据无线传输所使用的理想网络, 应该是一个能够满足业务所需带宽、具有“覆盖性”的通信网络。这个网络应该覆盖煤层气生产现场所在的整个区域, 并能为区域内的每个气井的压裂施工数据传输提供足够的带宽。根据煤层气田地域大、地形复杂、各气井分布较为分散的现状, 并保证压裂施工数据稳定准确的传输, 经过分析比较, 本系统将采用McWiLL和GPRS两种技术方式构建压裂参数监测的远程无线通信系统。
3.1 宽带无线多媒体集群系统 (McWiLL)
宽带无线多媒体集群系统McWiLL是由国内自主开发的高速无线接入系统[2], 具有接入带宽高、支持非视距传输、上/下行带宽可调及频谱利用率高等特点。McWiLL系统具有良好的非视距传输能力, 可同时实现室外和室内环境的良好覆盖。同时, 良好的非视距传输能力使得站址选择更加灵活, 大大降低了站址选择的成本。McWiLL网络是具有覆盖性的网络, 它的智能天线技术通过空间波束赋形可有效提高链路预算, 从而保证较大的覆盖范围。相对于传统的无线接入技术, McWiLL因其覆盖范围大的特性更容易组建大网, 使得用户可在较大的范围内享受宽带, 提高系统接入能力, 减少建设投资。
3.2 系统工作原理 (McWiLL通信方式)
现场压裂施工参数采集系统采集各压裂车组施工实时数据, 现场监测PC通过该模块分出的网线直接连通网络, 通过VPN专网连通远端局域网主机。按照用户设置的时间间隔定时把压裂实时数据通过McWiLL无线数传模块传送到McWiLL基站, 基站通过交换机把数据传送到监测中心数据库服务器。
4 数据库设计
4.1 数据库介绍
该系统数据库采用SQL Server 2008, 它是由美国Microsoft公司开发和推广的一种关系数据库管理系统[3]。SQL Server是一个可扩展、高性能且为分布式客户端/服务器所设计的数据库管理系统, 可以轻松满足该系统对存储空间和存储速度的要求。
4.2 数据库表设计
该系统共建立4张数据库表来存储数据。
FracUser表, 主要存储登录该系统的用户名及密码等信息, 其结构见表1。
FracRecord表, 主要存储单井图片信息, 其结构见表2。
FracDocument表, 主要存储单井文档信息, 其结构见表3。
FracWorking表, 主要存储压裂的实时数据信息, 其结构见表4。
5 代码设计
系统主要包含现场数据采集、数据处理服务器和数据显示客户端3个部分。数据处理服务器与数据库进行连接, 用HTTP方式提供数据的上传和下载获取服务。数据显示客户端负责显示压裂曲线, 实现用户的操作功能, 并将用户操作请求提供给服务器, 获取服务器返回的数据并显示。现场数据采集模块负责通过串口采集压裂车按照FracProPT格式输出的压裂数据, 生成压裂数据文件, 并且实时上传给压裂服务器。现场数据采集模块的部分源代码[4]如下:
变量初始化
6 界面设计
图3为数据显示客户端为压裂曲线的显示界面, 可以对不同参数设置不同的量程和不同颜色, 导入压裂数据源文件, 查看历史压裂数据曲线等。
7 结束语
通过无线传输介质实现的压裂数据远传系统, 可以对煤层气压裂曲线进行远端实时查看和指导, 并将压裂数据存储入数据库。使技术人员可以不用在施工现场即可对压裂施工进行实时指导。同时数据的实时入库方便后期的数据分析。由此可见, 基于无线传输介质进行数据实时采集监控可以很大地提高工作生产效率且降低成本, 同时更加的安全可靠, 非常适合应用于地域限制较强、安全系数较高的数据实时采集查看系统。
参考文献
[1]孙学康.无线传输与接入技术[M].北京:人民邮电出版社, 2010.
[2]柴远波.3G高速数据无线传输技术[M].北京:电子工业出版社, 2009.
[3]Vieira R著, 杨华, 腾灵灵译.SQL Server2008高级程序设计[M].北京:清华大学出版社, 2010.
压裂酸化施工远程监控系统设计 篇2
压裂酸化施工野外作业,通讯条件差,数据采集及控制实现较难,应对突发事故专家会诊较难实现[1],因此,设计开发一套远程施工监控系统可以提高压裂酸化施工的安全性和施工效率。
2 设计标准
2.1 系统设计需求
(1)按照设计需求,建立压裂酸化施工远程监控系统,实现对压裂酸化监控、实时曲线、报警记录以及报表显示;
(2)实现压裂酸化施工数据采集,建立实时数据采集网络;
(3)压裂酸化实现数据远程传输与现场同步,远程实时监视压裂酸化作业状态,实现与现场数据同步。
2.2 设计原则
系统安全稳定性:本系统设计采用力控移动数据服务器与设备的通讯为并发处理、完全透明的解决方案,消除了一般软件采用虚拟串口方式造成数据传输不稳定的隐患;同时采用双机冗余功能保证了系统的安全性和稳定性。
系统可扩展:施工数据监测系统通道及测试参数(压力、流量、砂密度、温度等信号参数)均为多路可扩展,实现多路信号同时监测;
人机界面友好:各系统软件均为人性化的图形界面,并同时伴有操作提示,操作者可以轻松地实现操作,人机界面友好。
标准化:系统软件、硬件均采用标准化设计,提供开放的端口。
3 设计系统结构图
如图1所示,通过数据采集与485总线传输,构建了压裂酸化远程监控系统硬件集成方案,利用高可靠性与高精度的变送器完成对压裂酸化过程中的压力、流量、密度等物理量等进行检测;采集模块完成对每一个变送器输出的标准信号进行采集并以RS-485总线标准传输给井场工控机,井场数据可实现实时显示和打印。通过无线网络将数据信号发送到基地工控机,实现现场数据与基地数据同步。
3.1 监测系统设计
3.1.1 监测软件系统设计与开发
压裂酸化实时监测系统软件的设计开发采用了力控组态软件,利用力控的图形化界面、菜单及对话框的方式操作,实现对压裂酸化现场施工的实时监测。
3.1.2 监测软件架构设计
压裂酸化监测系统软件主要由压裂监控、酸化监控、实时曲线、曲线回放、报警记录、事件记录、报表显示七大模块组成,如图2所示。
压力监测:压裂监测模块主要模拟水力压裂施工现场,通过施工仿真设置,给人以直观的感觉显示水力压裂施工现场各传感器及仪表实时监测数据。
酸化监测:酸化监测模块主要模拟酸化作业施工现场,通过施工仿真设置,给人以直观的感觉显示酸化作业施工现场各传感器及仪表实时监测数据[2]。
实时曲线:将各个传感器及仪表实时监测到的数据绘制成实时曲线,用于分析施工趋势走向。
曲线回放:软件系统具有实时数据存储的功能,能够将实时数据储存在数据库中,曲线回放模块能够将传感器及仪表监测到的历史数据以曲线的方式绘制出来。
报警记录:对施工过程中可能危害施工进展的事件进行报警提示,并记录此次报警以供以后查询。
事件记录:记录监测软件运行的组件,启动运行情况并记录了报警事件,对各个事件还能进行事后查询。
报表显示:将传感器及仪表监测到的历史数据以报表的方式显示出来,并供施工完成后查询分析。
3.2 传输系统设计
随着计算机技术的迅猛发展及GPRS/CDMA无线网络的日趋完善,通过数据无线远程传输对比,基于GPRS/CDMA无线网络设计一套易于基地与井场进行数据远程交互的酸化压裂远程数据传输方案可行,且性能优异和方便进一步扩展[3]。基于GPRS/CDMA无线网络设计数据无线远程传输方案,并建立酸化压裂远程监控系统整体架构如图3所示。
为对酸化压裂施工数据进行管理,在施工井场和远程基地监控中心都建立了酸化压裂数据库。井场和基地数据库使用数据远程传输系统实现数据库的同步更新。数据流程及同步如图4所示。
通过数据远程传输,实现井场与远程基地数据同步,以酸化压裂远程监控系统为支持平台,可以建立基地酸化压裂指挥中心,形成专家不上井、远程指导酸化压裂施工的管理机制和技术决策体系[4]。
3.3 系统安全性
本系统基于TCP/IP的网络通信协议编程,并且采用SSL协议对网络连接进行加密,保障数据安全性;并采用双机冗余功能保证数据安全。
(1)Secure Sockets Layer安全套接层
SSL(Secure Sockets Layer安全套接层),是为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议。用以保障在Internet上数据传输之安全,利用数据加密(Encryption)技术,可确保数据在网络上之传输过程中不会被截取及窃听。
(2)双机冗余
压裂酸化施工远程监控系统软件安装在两台计算机上,这两台计算机一台作为主机,一台作为从机,主机和从机分别对应双机冗余系统中一台特定的物理计算机,且在系统运行过程中,这个对应关系不会改变。在双机冗余系统中,主机和从机的工作状态不同。正常情况下,只有一个处于活动状态,另一个处于备用状态。
4 结论
本系统利用GPRS/CDMA无线网络移动运营商实现了对压裂酸化井场施工作业的远程实时监控,提高了施工安全性和施工效率。
摘要：介绍了一种压裂酸化施工远程监控系统的设计方案。该系统使用CDMA/GPRS无线网络通道,并且采用SSL协议对网络连接进行加密,保障了数据的安全性;同时采用双机冗余方式保障了系统的可靠性。
关键词：CDMA/GPRS无线网络,SSL安全协议,双机冗余
参考文献
[1]陈生辉.压裂酸化的研究现状分析和在现场中的应用[J].价值工程,2010(14):146-147.[1]陈生辉.压裂酸化的研究现状分析和在现场中的应用[J].价值工程,2010(14):146-147.
[2]潘正富.压裂酸化远程施工监测技术及其应用[J].天然气技术,2010(4):58-60.[2]潘正富.压裂酸化远程施工监测技术及其应用[J].天然气技术,2010(4):58-60.
[3]李文.基于GPRS技术的远程住宅监测系统设计[J].北京工商大学学报,2009(4):13-16.[3]李文.基于GPRS技术的远程住宅监测系统设计[J].北京工商大学学报,2009(4):13-16.
《秦的统一》教学设计 篇3
本课主要介绍了秦始皇吞并六国，结束了长期战乱，实现了国家的统一，开创了中国历史的新局面，促进了中华民族的发展。
本课的教学重点是：1.秦的统一。包括秦统一的背景、秦灭六国的过程、秦朝建立的时间以及秦朝完成统一，建立我国历史上第一个统一国家的意义。2.秦始皇为巩固统一所采取的措施，如政治、经济、文化、思想、边疆建设开发等等。这些措施不仅在当时维护了统一的成果，而且对后世也产生了决定性的影响。
难点是：统一国家建立的意义。
学生分析
初一学生系统接触历史知识的时间很短，对枯燥无味的历史内容不感兴趣，所以，教师在教学过程中，应该从学生熟悉的电视剧或生活中看到或听到的有关秦始皇故事或传说入手，充分调动学生的积极性，激发学生的学习兴趣，扩大学生的视野，增长知识。
设计理念
牢固树立以学生为本的教学理念，发挥教师的主导作用和学生的主体作用，充分调动学生的积极性和创造性，培养学生的创新意识，引导学生进行自主学习，合作学习和探究学习。
教学目标
让学生了解秦统一的背景，能说出秦灭六国的顺序、完成统一并建立中国历史上第一个统一国家的时间、意义。培养学生分析问题的能力。
通过对秦始皇建立中央集权制度的具体措施的了解，培养学生正确认识和评价历史任务，历史实践和历史现象的能力。引导学生思考“秦始皇建立中央集权制度的措施对后世产生什么影响”,使学生懂得综合分析问题的重要性，并用发展的眼光看问题。
课时安排
一课时
教学准备
“秦灭六国、万里长城”的幻灯片、“千古绝唱”的音乐，用硬纸制成战国是不同的货币、卡片上写上不同的文字。把学生分成七组代表各诸侯国。
导入新课
教师:前边我们学了春秋战国时期诸侯混战，中华大地上烽火连连，民不聊生，痛苦不堪。那么，这种状况是怎样结束的呢?学习了本课我们就明白了。(板书秦朝的统一)
一、秦王扫六合
教师：出示“秦灭六国”的幻灯片。让学生思考：秦灭六国的时间、顺序、以及秦完成统一并建立中国历史上第一个统一国家的.时间。
学生：从公元前230年开始，秦王先后兼并了韩、赵、魏、楚、燕、齐六国。在公元前221年，建立起中国历史上第一个统一的中央集权国家——秦朝，定都咸阳。
教师：详细讲解秦灭每个国家的时间和过程。然后，把分成七组的学生，分别扮演起
提示与建议
利用复习前边课程和设问的方式为切入点，激发学生学习的积极性。
体现教师的主导作用和学生的主体作用，培养学生总结问题的能力。
利用表演节目，一方面增加学生学习兴
各诸侯国，演示课本阅读材料中的事件。然后在演示统一后这件事解决的结果。提出问题：秦统一全国的意义。
学生：有利于国家经济的发展，人民生活安定……
教师总结：秦的统一，顺应历史发展的趋势，结束春秋战国的诸侯分立和相互混战，开创了中国历史上大一统的局面。那么，为了保持大一统的局面秦王采取了哪些方法呢?
二.巩固统一的措施
教师：秦王为巩固国家的统一，从政治、经济文化、思想几方面采取了措施。政治上具体有哪些内容?学生思考。
学生：最高统治者称皇帝，国家大事由皇帝裁决皇帝之下设太尉、丞相、御史大夫。地方实行郡县制。
教师:中央和地方的主要官员，都由皇帝直接任免，并绝对服从皇帝的命令。建立了中
趣，另一方面有助于学生理解秦统一全国的意义。
把学习的主动权交给学生，培养学生自主学习的能力。
央集权，从政治上巩固了统一。那么，经济文化上又采取了哪些具体措施?
学生：统一文字、统一货币、统一度量衡。
教师：秦始皇废除六国的文字，规定小篆为标准文字，后来又推广隶书。货币统一为秦国的圆形方孔货币。还统一了度量衡的标准。秦始皇的这些措施有什么作用(下面请同学们表演一个节目，首先让七组学生扮演七个国家的文学家，用自己国家的文字进行交流。再让他们用自己的货币去购买别国的商品)?然后让学生回答如果不统一有什么不方便的?统一之后又起到什么样的作用?
学生：文字不统一，不利于人们的交流，货币不统一，不利于人们经济的交流。统一之后有利于人们做买卖，有利于人们交往。
教师：统一文字、货币、度量衡能促进各地经济文化的发展和交流，有利于国家的统
让学生表演节目激发学生学习兴趣，培养学生表达能力，并有助于学生对统一文字，货币意义的理解。
一，这就是它的作用。秦始皇从政治、经济文化上采取了措施，从思想上又采取了哪些措施呢?
学生：思想上焚书坑儒。
教师讲解“焚书坑儒”的有关过程后，提出问题，有人认为焚书坑儒是一种野蛮的行为，也有人认为这有利于维护国家的统一，你们的意见呢?学生分组讨论，然后回答。(不要求统一的答案，只要言之有理即可)。
教师：焚书坑儒是一种极其野蛮的做法，对古代文献的保存和学术的传授造成了极大的损失，对文化造成了严重的推残。使中华民族的优秀文化遭到极大的破坏。但是对当时的统治阶级来说这种极端的手段，也打击了旧贵族的反秦活动，一定程度上有利于维护国家的统一。下边同学们想一下，秦始皇为了巩固统一还采取了哪些措施?
学生：修筑万里长城(放映万里长城的图片)
这个问题主要是培养学生能够用辩证的一分为二的眼光看问题。
教师：修筑万里长城为什么说是军事上的措施呢?
学生：修筑万里长城可以防止匈奴对边疆地区的入侵，保护边疆人民的安全。
教师：虽然万里长城可以防止匈奴对边疆地区的入侵，但为了修筑万里长城，秦始皇动用了大量的民力，给广大人民带来了深重的灾难。(放音乐“千古绝唱”)然后讲述孟姜女哭长城的故事。最后对全篇进行总结。由于秦始皇采取了以上措施，秦朝的疆域东到东海，西达陇西，北至长城，南抵南海，是当时世界上的大国。秦始皇在我国历史上起了非常重要的作用。
课后，学生思考，如何评价秦始皇。
此问题主要是为了培养学生能够深层次分析问题的能力。
讲述与之相关的故事，激发学生的兴趣，增长学生的知识面。