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鑽井井口井控設備無線遠程監控雲智能系統設計

鑽井井口井控設備無線遠程監控雲智能系統設計

在鑽井作業中,鑽井設備的運行狀態對鑽井的穩定性和安全性有重要的影響,因此在實踐中需要對鑽井設備的狀態進行監控,在第一時間瞭解設備的故障狀況,及時的進行干預,可以有效的防止設備故障,從而確保其功能完好,達到控制井控險情的目的。以往設備運行狀態無法實現遠程準確檢測和控制,因此在鑽井過程中,多數情況下設備的運行需要依靠豐富的經驗來做調整[1]。為了更加準確的瞭解防噴器壓力、温度信息,遠程控制枱的各手柄的開關位置,液壓油量,各壓力情況,基於可編程控制系統以及網絡通信技術進行井控設備無線遠程集中監控,並基於監測系統實現設備運行的數據獲取,從而實現遠程監控,通過對這些數據的分析,主要實現日常故障監控和為搶險過程中的決策提供依據。

鑽井井口井控設備無線遠程監控雲智能系統設計

1井控裝置電子身份信息與讀取設備的研究

井控裝置要通過電子身份信息進行遠程的識別,就需要電子芯片來完成,還需要能識別電子芯片的設備,通過這一系列的身份信息的書寫、存儲、讀取識別,就能都實現井控設備的電子身份快速識別功能了。1)電子芯片的選型與研究。目標要使井控設備具備身份唯一性和數字化管理特性,電子芯片要具備耐用性,在複雜的環境中,要控制其故障率。首先電子芯片要能經受現場的高温及低温環境,長時間工作不損壞,井控設備在現場的工作條件比較惡劣,低温,高温都有,環境温度跨度較大,冬天零下幾十度,夏天時40多度甚至更高;其次電子芯片要能經受現場的震動大的考驗,鑽井現場經常性的會有鑽桿柱,鑽鋌柱以及鑽機的震動,動輒幾十噸重的設備震動,電子芯片要能經受住震動的考驗不損壞,且穩定的傳輸信號;最後電子芯片要能經受現場的腐蝕,鑽井現場油水泥漿甚至是其他化學藥劑的腐蝕和鏽蝕很常見,起下鑽或者工況的泥漿經常性的噴灑在井控設備上,其他液體也不可避免的要接觸到井控設備,電子芯片要能承受這些腐蝕而不損壞,或者要有很好的保護,不被這些環境中的腐蝕物損壞。2)信息讀寫設備的選型與研究,開發手機APP或電子標籤掃描槍來實現對裝備入庫、出庫、維修等信息的寫入和讀取,能夠方便的進行存儲和讀寫,方便實現各種查閲的用途。3)定位模塊的設計。研究BDS或GPS定位模塊,實現對在井井控設備進行精確定位,在手機APP,電腦等終端可以方便的對設備進行定位,採取一套設備一定位的辦法,所謂的一套是指在某個鑽井隊使用的防噴器、遠程控制枱、節流管匯、壓井管匯所有設備組成的一個組合,是可以隨着設備的回廠檢修、調換等變化的組合,在後台進行維護,在終端進行顯示。

2防噴器與遠程控制枱運行數據採集系統的研究

要傳輸信息,就必須先對防噴器及遠程控制枱的數據採集,對採集後的信息實現傳輸和查看使用,那就需要數據採集模塊,分別是防噴器的數據採集模塊和遠程控制枱的數據採集模塊。1)防噴器數據採集模塊的研製。要採集防噴器的温度及壓力信息,就需要研究防噴器的數據採集模塊。通過在防噴器內置傳感器,實時對防噴器承壓、温度等信息進行記錄與傳輸,傳感器的設置要符合鑽井現場的防噴器設計,一般從最底部的閘板防噴器進行數據採集,採集通過防噴器的側法蘭安裝傳感器,這樣可以測量到所有的數據,即便關井後,也可以檢測,其次現場的環境會發生可燃氣體或者流體的泄露,必須是防爆的傳感器,通過有線的方式傳輸到距離最近的節流管匯處進行收集,再傳輸出去。2)遠程控制枱數據採集系統的研究。通過給遠程控制枱的三位四通手柄安裝壓力傳感器,通過壓力數值,就可以判斷是開啟管路或者是關閉管路存在高壓油,高壓油通過管線到達防噴器的開啟和關閉腔,推動活塞達到開井和關井,因此壓力是判斷開關的主要信號,這種情況適用於一般正常情況,也就是默認的防噴器的油缸沒有問題,可以實現關閉和開啟,沒有卡阻,沒有凍堵,液控管線通常無滲漏,否則液壓油取向沒有進行規定,會出現已經發出關閉和開啟指令,防噴器因為種種原因沒有執行指令,這種特殊情況需要進行維護,達到一般正常情況後進行記錄和傳輸。同樣的道理,可以通過傳感器瞭解環形壓力、管匯壓力、儲能器壓力、電壓、氣壓、油量情況,通過傳感器的合理配置,實時對遠控台壓力、油量以及各控制手柄工位等信息進行記錄。

3數據遠程無線傳輸與儲存系統研究

通過無線傳輸可以實現在後台進行現場的數據查看,最終了解鑽井現場的設備狀況,需要在鑽井現場與服務器雲平台進行網絡連接,方便時時查看。1)研究數據遠程傳輸模塊。通過研究數據遠程傳輸模塊可實現鑽井現場的防噴器壓力、温度信息,遠程控制枱壓力、油量等關鍵信息的採集後進行傳輸,傳輸給Internet,為了數據安全,必要的防火牆設置非常必要。2)選用SIM卡或WIFI熱點接入。在鑽井現場需要有手機信號,或者網絡WIFI熱點,才能確保信息傳遞,為穩定與安全將這些信息傳輸到服務器雲平台,現場的信號必須穩定。3)偏僻地區的信號選擇問題。有許多鑽井施工現場處於荒無人煙的戈壁、沙漠、無人區等,沒有穩定的Internet,更沒有穩定的WIFI熱點,這樣就不方便進行信號的遠程傳輸,可以選擇以下兩個方案,其一是直接使用衞星信號,因為是短時間內使用價格方面會比較貴,需要反覆的進行溝通,因為費用的問題,會影響使用,不是很方便,其二鑽井隊的通訊使用的是衞星信號,由鑽井甲方或者鑽井公司為提供,信號比較穩定,可以在業務提供方面談判好,預留好接口,直接使用鑽井隊的衞星信號,既經濟又實用。

4數終端智能監控與指揮運行系統的研究

研究終端控制與顯示系統,對現場井控裝備的定位、基礎信息、狀態情況、運行信息、歷史數據進行實時顯示,輔助監控人員和指揮人員進行指導和決策。1)設備端,也就是雲智能監控主機,可以安裝液晶顯示屏幕,在會議室或者監控室進行監控。2)PC端,可以通過互聯網進行訪問,查看設備的工況,壓力信息等。3)手機APP,根據需要設置訪問權限,通過手機APP時時查看現場設備工況,壓力信息等。4)大屏展示,既可以展示設備的信息,設備的狀態及各種壓力,也可以在需要的時候通過攝像頭與監控後台連接,對現場的作業進行指導和查看。

結束語:

綜上所述,基於BDS/GPRS 技術、移動互聯網、物聯網和雲平台等技術的研究,實現對成套井控裝置的地理定位、實時運行數據監控、歷史數據查詢、遠程指導維修和操控等信息一體化功能,達到提高裝備可靠性和管理效率的目的,如果發生了較大的井噴事故,可以為處理井噴事故提供身臨其境的畫面及技術參數,方便進行指揮搶險作業,及時的控制住井控險情,在保護環境方面和防止此生災害方面起到積極的作用。

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