基于物聯(lián)網(wǎng)的井控裝置信息管理系統(tǒng)

張前

目前中國石化各地區(qū)工程公司井控裝置的管理模式多樣化，檢維修標準執(zhí)行幅度不統(tǒng)一，管理方式差異大[1]，在每年的井控安全檢查中，多次出現(xiàn)不合標準的現(xiàn)象，給井控管理造成了極大的隱患，可能導致井控失控[2-4]。

中國版工業(yè)4.0規(guī)劃《中國制造2025》行動綱領提出要大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是當今世界經(jīng)濟和科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點之一[5]，是新一代信息網(wǎng)絡技術的高度集成和綜合運用，是新一輪產(chǎn)業(yè)革命的重要方向和推動力量。它利用識別技術隨時獲取產(chǎn)品從制造、用戶使用直到報廢的各個階段信息數(shù)據(jù)，形成生命周期管理。物聯(lián)網(wǎng)技術已經(jīng)在各行業(yè)領域廣泛使用，也為石油工程領域發(fā)展發(fā)揮了重要作用。

按照中國石化石油工程公司的要求，采取物聯(lián)網(wǎng)+井控裝置管理的模式，依據(jù)有關行業(yè)標準和技術規(guī)范，對中國石化國內(nèi)井控裝置管理建立統(tǒng)一的信息管理平臺。通過建立PC端和手機APP辦公平臺，可方便查閱井控裝置的當前及歷史使用情況。通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，可了解設備質(zhì)量情況，促使制造廠家不斷改進質(zhì)量。通過完善檢維修流程，使井控車間檢維修過程更加規(guī)范統(tǒng)一。鉆井隊可通過系統(tǒng)了解井控裝置狀態(tài)和技術數(shù)據(jù)，促進裝置的合理使用。通過第三方檢測機構開展I類井控裝置3年期檢測并錄入相關記錄，確保了數(shù)據(jù)的公正性和真實性，如遇到重要險情，可快速了解井控裝置的狀況，使領導決策有據(jù)可依。降低了井控系統(tǒng)不安全使用風險。

1　系統(tǒng)設計

系統(tǒng)主要由電子銘牌技術、PC系統(tǒng)及手機APP等組成，三者相互作用構成了物聯(lián)網(wǎng)+井控裝置管理。每臺井控裝置上都安裝有具有唯一身份編碼的電子銘牌，以聯(lián)結現(xiàn)場實物與信息管理系統(tǒng)。建立PC系統(tǒng)，在系統(tǒng)中錄入井控裝置電子檔案，通過電子編碼搜索查詢該裝置的使用情況。采用手機APP掃描電子銘牌或者直接輸入查詢內(nèi)容隨時隨地了解井控裝置生命周期信息。

1.1　電子銘牌技術

電子銘牌的使用要求非常高，主要表現(xiàn)在：井場防爆要求高，RFID射頻技術的使用受到限制；工作環(huán)境惡劣，井控裝置壽命為十幾年，要求電子銘牌的壽命也達到同等年限；要方便手機APP查詢。綜合各方面因素，電子銘牌采用二維碼的形式。二維碼的優(yōu)點是容錯能力強，在一定破損情況下依然可以讀取；制作成本低，持久耐用；除了可在不銹鋼銘牌上刻制二維碼，加工成電子銘牌，還可在井控裝置檢測報告上印上二維碼，方便手機APP掃描查詢。

電子編碼的編碼規(guī)則充分考慮了23大類549種典型型號井控裝置，通過電子編碼可知道設備的關鍵參數(shù)。在激光打標機的打標程序中將電子編碼轉(zhuǎn)換成二維碼，然后將二維碼及對應的明碼打標刻印在不銹鋼材質(zhì)的電子銘牌上，再采用卡箍或氬弧焊形式將不銹鋼電子銘牌固定安裝在井控裝置上，如圖1所示。

圖1　卡箍形式安裝電子銘牌

1.2　信息管理系統(tǒng)

圖2　井控裝置生命周期

信息管理系統(tǒng)的設計是在井控裝置生命周期的基礎上，依據(jù)SY/T 6160—2014《防噴器檢查和維修》、SY/T 6270—2012《石油鉆采高壓管匯的使用、維護、維修與檢測》等標準執(zhí)行的。井控裝置生命周期如圖2所示，涵蓋了井控裝置從出廠、上井使用、檢維修及報廢等全生命過程。系統(tǒng)設計原則：①分析不同地區(qū)工程公司的管理模式，力求把井控標準貫穿到整個系統(tǒng)中；②流程簡約流暢，使用方便，盡量減少現(xiàn)場的輸入量，達到輸入標準化，并可進行數(shù)據(jù)追溯；③考慮到實際記錄數(shù)據(jù)種類多，需突出重點，檢測試壓報告和大事件以附件形式上傳到系統(tǒng)中，領導、井控車間、井隊希望看到的內(nèi)容都能看到；④記錄的關鍵數(shù)據(jù)可統(tǒng)計分析。

PC端開發(fā)基于Java語言，該語言具有卓越的通用性、高效性、平臺移植性和安全性[6]。在全球云計算和移動互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)環(huán)境下，具備顯著的優(yōu)勢。

在網(wǎng)絡搭建方面，考慮到制造廠家、鉆井公司、井控車間、井隊及第三方檢測機構都參與系統(tǒng)數(shù)據(jù)的錄入，涉及的單位部門很多，將系統(tǒng)服務器搭建在內(nèi)網(wǎng)，可方便內(nèi)網(wǎng)用戶登錄，對于外網(wǎng)用戶可通過VPN賬號登錄。

手機APP的開發(fā)基于安卓系統(tǒng)，通過VPN連接阿里云服務器和后臺數(shù)據(jù)庫，在外網(wǎng)環(huán)境下可直接登陸訪問手機APP。APP內(nèi)置二維碼掃描軟件，掃碼快速準確。

2　系統(tǒng)功能及特點

PC系統(tǒng)輸入分三大功能模塊，分別是廠家制造模塊、使用模塊及檢維修模塊。

1）廠家制造模塊：井控裝置制造完成后，在發(fā)往井控車間之前，制造廠家通過外網(wǎng)登陸，錄入井控裝置基本信息，并提供相關質(zhì)量文件，提交審查。資產(chǎn)所屬單位對基本信息進行審查，審查合格后進入到基本信息庫。對于已有的井控裝置，由資產(chǎn)所屬單位相關人員直接錄入到基本信息庫里，設備狀態(tài)調(diào)整為完好。

2）使用模塊:鉆井公司根據(jù)鉆井設計錄入每開與井控相關的參數(shù)，并上傳井控設計和配套需求計劃，井控車間根據(jù)配套需求計劃，對每一開進行井控裝置配套并送井交接，此時設備狀態(tài)由完好變?yōu)樵谟谩，F(xiàn)場使用過程中，井隊可對單臺井控裝置出現(xiàn)的問題進行描述，另外還需上傳現(xiàn)場檢維修單掃描件、井控裝置每開開鉆前和鉆開油氣層前的試壓等報告。每開完鉆后進行回收交接，井控車間回收，回收后設備狀態(tài)變?yōu)榇蕖?/p>

3）檢維修模塊:井控車間負責3月期、1年期及回場的檢修記錄數(shù)據(jù)錄入以及相關檢測報告上傳，第三方檢測機構負責3年期的檢維修記錄數(shù)據(jù)錄入及相關檢測報告上傳。檢維修結束后進行結果判定：如果為完好，則入完好庫；如果報廢，則入報廢庫；如果需要大修，則井控車間對大修設備進行提交并由大修廠家接收，大修結束后廠家將大修資料進行上傳，經(jīng)井控車間驗收合格后入庫，設備狀態(tài)變?yōu)橥旰谩?/p>

PC系統(tǒng)輸出可根據(jù)各地區(qū)工程公司的需要進行設計，輸出表格主要有井控裝置匯總統(tǒng)計表、送井回收交接清單、檢維修匯總清單等。

PC系統(tǒng)操作界面如圖3所示，具有如下特點：

圖3　系統(tǒng)操作界面

1）操作標準化。形成廠家?guī)欤箯S家名稱統(tǒng)一，方便統(tǒng)計。型號規(guī)格標準化，采用下拉菜單形式，如圖4所示，方便操作。

圖4　型號規(guī)格標準化

2）具有提醒功能。甲單位將設備調(diào)給乙單位，系統(tǒng)提醒乙單位接收。井控車間將設備回收后，在流程交接點彈出警示框，如圖5所示，防止誤操作。

圖5　提醒功能

3）提高工作效率。為了減少工作量，錄入檢維修記錄時每一欄的檢查情況默認為合格，有問題則對問題進行描述。

4）對3年期檢測年限設置預警?；拘畔⒉樵兘缑嬷校刹榭醋罱淮?年期檢測日期與當前日期的時間間距，對時間間距進行排序，時間間距最長的排在最前面，時間間距超過3年的采用紅色標記警示。

5）檢測內(nèi)容真實。檢維修模塊上傳試壓、聲發(fā)射、探傷報告，并且將對應的照片上傳，如圖6所示，確保檢測內(nèi)容的真實性。

圖6　附件上傳

6）具有針對性。大修時廠家可以查看最近一次的檢測報告，根據(jù)檢維修記錄中的問題進行針對性的修復。

7）查詢功能強大。可以鏈接查詢井隊、井號及單臺設備信息。

手機APP分二維碼查詢、井控裝置查詢、井號查詢及井隊查詢等四大查詢模塊。查詢流程如圖7所示，通過二維碼查詢可對電子銘牌或者證書報告上的二維碼進行掃描，進而查看單臺設備時間軸。通過該時間軸可展示井控裝置生命周期中的關鍵環(huán)節(jié)信息，例如出廠信息、上井使用信息、檢測信息、大修信息等。井控裝置查詢支持模糊搜索，可輸入關鍵信息以縮小查詢范圍。通過井號和井隊查詢可了解某口井的信息及相應每開的配套清單。

3　應用效果

該系統(tǒng)開發(fā)完畢后對中國石化各地區(qū)工程公司相關人員進行了多次培訓，該系統(tǒng)已在各工程公司井控車間和井隊推廣運行，另外作為第三方檢測機構的世紀派創(chuàng)石油機械檢測有限公司也已經(jīng)正式使用該系統(tǒng)，已錄入I類井控裝置三年期檢測報告。系統(tǒng)在運行過程中獲得了大家的好評，一致認為系統(tǒng)流程合理，符合現(xiàn)場實際，操作簡潔實用，數(shù)據(jù)具有可追溯性，能實現(xiàn)井控裝置生命周期管理。

4　結論

1）基于物聯(lián)網(wǎng)技術建立的井控裝置信息管理系統(tǒng)，使物聯(lián)網(wǎng)與井控裝備行業(yè)融合，創(chuàng)造了新的井控安全環(huán)境。

2）井控裝置信息管理系統(tǒng)主要由電子銘牌技術、PC系統(tǒng)及手機APP等組成，給每臺設備安裝具有唯一身份編碼的電子銘牌，在PC端錄入井控裝置核心檔案記錄，杜絕了數(shù)據(jù)造假，規(guī)范了檢維修管理流程。利用手機APP可隨時查詢了解井控裝置的生命周期信息，提高了井控裝置在使用過程中的本質(zhì)安全。

3）廠家制造模塊、使用模塊及檢維修模塊構成了系統(tǒng)的核心，這三大模塊的設計符合現(xiàn)場實際，操作簡潔實用，數(shù)據(jù)具有可追溯性。

參考文獻：

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