鑽井井口井控裝置無線遠端監控雲智慧系統設計

在鑽井作業中，鑽井裝置的執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裝置的狀態進行監控，在第一時間瞭解裝置的故障狀況，及時的進行干預，可以有效的防止裝置故障，從而確保其功能完好，達到控制井控險情的目的。以往裝置執行狀態無法實現遠端準確檢測和控制，因此在鑽井過程中，多數情況下裝置的執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、溫度資訊，遠端控制檯的各手柄的開關位置，液壓油量，各壓力情況，基於可程式設計控制系統以及網路通訊技術進行井控裝置無線遠端集中監控，並基於監測系統實現裝置執行的資料獲取，從而實現遠端監控，通過對這些資料的分析，主要實現日常故障監控和為搶險過程中的決策提供依據。

1井控裝置電子身份資訊與讀取裝置的研究

井控裝置要通過電子身份資訊進行遠端的識別，就需要電子晶片來完成，還需要能識別電子晶片的裝置，通過這一系列的身份資訊的書寫、儲存、讀取識別，就能都實現井控裝置的電子身份快速識別功能了。1）電子晶片的選型與研究。目標要使井控裝置具備身份唯一性和數字化管理特性，電子晶片要具備耐用性，在複雜的環境中，要控制其故障率。首先電子晶片要能經受現場的高溫及低溫環境，長時間工作不損壞，井控裝置在現場的工作條件比較惡劣，低溫，高溫都有，環境溫度跨度較大，冬天零下幾十度，夏天時40多度甚至更高；其次電子晶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，動輒幾十噸重的裝置震動，電子晶片要能經受住震動的考驗不損壞，且穩定的傳輸訊號；最後電子晶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裝置上，其他液體也不可避免的要接觸到井控裝置，電子晶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）資訊讀寫裝置的選型與研究，開發手機APP或電子標籤掃描槍來實現對裝備入庫、出庫、維修等資訊的寫入和讀取，能夠方便的進行儲存和讀寫，方便實現各種查閱的用途。3）定位模組的設計。研究BDS或GPS定位模組，實現對在井井控裝置進行精確定位，在手機APP，電腦等終端可以方便的對裝置進行定位，採取一套裝置一定位的辦法，所謂的一套是指在某個鑽井隊使用的防噴器、遠端控制檯、節流管匯、壓井管匯所有裝置組成的一個組合，是可以隨著裝置的回廠檢修、調換等變化的組合，在後臺進行維護，在終端進行顯示。

2防噴器與遠端控制檯執行資料採集系統的研究

要傳輸資訊，就必須先對防噴器及遠端控制檯的資料採集，對採集後的資訊實現傳輸和檢視使用，那就需要資料採集模組，分別是防噴器的資料採集模組和遠端控制檯的資料採集模組。1）防噴器資料採集模組的研製。要採集防噴器的溫度及壓力資訊，就需要研究防噴器的資料採集模組。通過在防噴器內建感測器，實時對防噴器承壓、溫度等資訊進行記錄與傳輸，感測器的設定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資料採集，採集通過防噴器的側法蘭安裝感測器，這樣可以測量到所有的資料，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洩露，必須是防爆的感測器，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）遠端控制檯資料採集系統的研究。通過給遠端控制檯的三位四通手柄安裝壓力感測器，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訊號，這種情況適用於一般正常情況，也就是預設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，可以通過感測器瞭解環形壓力、管匯壓力、儲能器壓力、電壓、氣壓、油量情況，通過感測器的合理配置，實時對遠控臺壓力、油量以及各控制手柄工位等資訊進行記錄。

3資料遠端無線傳輸與儲存系統研究

通過無線傳輸可以實現在後臺進行現場的資料檢視，最終了解鑽井現場的裝置狀況，需要在鑽井現場與服務器雲平臺進行網路連線，方便時時檢視。1）研究資料遠端傳輸模組。通過研究資料遠端傳輸模組可實現鑽井現場的防噴器壓力、溫度資訊，遠端控制檯壓力、油量等關鍵資訊的採集後進行傳輸，傳輸給Internet，為了資料安全，必要的防火牆設定非常必要。2）選用SIM卡或WIFI熱點接入。在鑽井現場需要有手機訊號，或者網路WIFI熱點，才能確保資訊傳遞，為穩定與安全將這些資訊傳輸到伺服器雲平臺，現場的訊號必須穩定。3）偏僻地區的訊號選擇問題。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，這樣就不方便進行訊號的遠端傳輸，可以選擇以下兩個方案，其一是直接使用衛星訊號，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衛星訊號，由鑽井甲方或者鑽井公司為提供，訊號比較穩定，可以在業務提供方面談判好，預留好介面，直接使用鑽井隊的衛星訊號，既經濟又實用。

4數終端智慧監控與指揮執行系統的研究

研究終端控制與顯示系統，對現場井控裝備的定位、基礎資訊、狀態情況、執行資訊、歷史資料進行實時顯示，輔助監控人員和指揮人員進行指導和決策。1）裝置端，也就是雲智慧監控主機，可以安裝液晶顯示螢幕，在會議室或者監控室進行監控。2）PC端，可以通過網際網路進行訪問，檢視裝置的工況，壓力資訊等。3）手機APP，根據需要設定訪問許可權，通過手機APP時時檢視現場裝置工況，壓力資訊等。4）大屏展示，既可以展示裝置的資訊，裝置的狀態及各種壓力，也可以在需要的時候通過攝像頭與監控後臺連線，對現場的作業進行指導和檢視。

結束語：

綜上所述，基於BDS/GPRS 技術、移動網際網路、物聯網和雲平臺等技術的研究，實現對成套井控裝置的地理定位、實時執行資料監控、歷史資料查詢、遠端指導維修和操控等資訊一體化功能，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引數，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。