石油鉆采裝備磨損變形自動檢測系統(tǒng)探析

李辰旭

摘 ? 要：鉆采設(shè)備作為開展石油生產(chǎn)活動的重要結(jié)構(gòu)，受到鉆采深度、地質(zhì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、人工操作水平等因素影響，有時會出現(xiàn)磨損、變形等情況，借助自動檢測系統(tǒng)對其進(jìn)行動態(tài)管理，對于加快故障檢修速度，降低企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失有著積極地作用。因此，本文針對其檢測系統(tǒng)的主要構(gòu)成進(jìn)行分析，包括傳感器檢測模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊等，通過研究系統(tǒng)的科學(xué)部署、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取、數(shù)據(jù)的基本處理、計算結(jié)果分析等系統(tǒng)應(yīng)用步驟，目的在于提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，降低運行故障的發(fā)生幾率。

關(guān)鍵詞：石油鉆采裝備 ?自動檢測系統(tǒng) ?傳感器檢測模塊

中圖分類號：TP274;TE92 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）02（c）-0038-02

1 ?磨損變形自動檢測系統(tǒng)的構(gòu)成解析

1.1 傳感器檢測模塊

在磨損變形自動檢測系統(tǒng)當(dāng)中，傳感器檢測模塊屬于輔助信息采集的重要結(jié)構(gòu)。在具體應(yīng)用過程中，傳感器檢測模塊的主要執(zhí)行載體為CDD相機(jī)和DLP數(shù)字投影儀[1]。在具體的工作過程中，檢測傳感模塊布置在與鉆采裝備軸向平行的平行線上，部署完成后工控機(jī)發(fā)送正弦光柵條紋信號給檢測傳感模塊，該光柵條紋信號由檢測傳感模塊上的DLP數(shù)字投影儀投影到鉆 采裝備外表面上，檢測傳感模塊上的 CCD 相機(jī)采集鉆采裝備上的光柵條紋信息，檢測傳感模塊將 CCD 采集到的光柵條紋信息發(fā)送到工控機(jī)，最終由工控機(jī)解析光柵條紋信息，工控機(jī)通過對采集的光柵條紋的相位調(diào)解，得到鉆采裝備的高度信 息，從而還原鉆采裝備的表面形貌，并將還原的表面形貌與標(biāo) 準(zhǔn)管桿件的表面形貌進(jìn)行比較，得到鉆采裝備的磨損變形量[2]。

1.2 數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊在磨損、變形自動檢測系統(tǒng)當(dāng)中，屬于重要的輔助系統(tǒng)，其主要由數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)和數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)兩部分結(jié)構(gòu)組成。數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)采集相關(guān)的應(yīng)用信息，考慮到石油開采裝備的運行深度較大。因此在實際運行過程中，會借助無線電磁信號來完成數(shù)據(jù)采集，在接收到數(shù)據(jù)信息后，會對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行預(yù)處理，處理內(nèi)容包括準(zhǔn)確度校驗、完整度校驗、數(shù)據(jù)代表位置等內(nèi)容[3]。在完成數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)處理之后，便會將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行打包，借助數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)來完成數(shù)據(jù)傳輸，將其傳輸?shù)街鲾?shù)據(jù)處理系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)信心的進(jìn)一步處理。

1.3 數(shù)據(jù)處理模塊

在信息化技術(shù)快速發(fā)展的背景下，數(shù)據(jù)信息的處理速度也在不斷加快，與此同時，數(shù)據(jù)信息處理的時效性也在提高。在數(shù)據(jù)處理模塊工作的過程中，主要可以將其分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理與深度數(shù)據(jù)處理兩方面內(nèi)容。在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理過程中，會展開裝備形變量、數(shù)據(jù)平差、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差等內(nèi)容的計算，為了提升數(shù)據(jù)計算結(jié)果的直觀性，在實際計算過程中，還會進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的計算，從而提升對比結(jié)果的準(zhǔn)確性[4]。在數(shù)據(jù)深入挖掘的過程中，其主要目的是進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息的深入了解，找到部分?jǐn)?shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，此類數(shù)據(jù)可以作為系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整時的參考依據(jù)，從而提高數(shù)據(jù)信息的實用價值。

1.4 數(shù)據(jù)存儲模塊

為了提高檢測系統(tǒng)的工作效率，需要做好磨損、變形自動檢測系統(tǒng)的不定期更新操作，而新參數(shù)的設(shè)計與以往檢測數(shù)據(jù)存在著直接聯(lián)系。數(shù)據(jù)存儲模塊便是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)信息整理后存儲的主要模塊結(jié)構(gòu)，目前，在很多石油開采企業(yè)運行過程中，云存儲技術(shù)屬于非常重要的應(yīng)用技術(shù)，而且云存儲技術(shù)的應(yīng)用，還可以提高數(shù)據(jù)信息獲取的靈活性，技術(shù)人員只需要結(jié)合實際應(yīng)用情況，調(diào)取相應(yīng)的存儲數(shù)據(jù)，加快數(shù)據(jù)分析工作開展速度。

2 ?磨損、變形自動檢測系統(tǒng)的具體應(yīng)用步驟

2.1 系統(tǒng)的科學(xué)部署

在磨損、變形自動檢測系統(tǒng)實際運行過程中，為了提高數(shù)據(jù)采集結(jié)果的完整性，會結(jié)合區(qū)域的實際情況，科學(xué)布置相應(yīng)的檢測點。 以10個檢測點（即 10 套檢測傳感模塊）為例，在具體應(yīng)用過程中，首先，根據(jù)DLP數(shù)字投影儀的投影比，在平行于鉆采裝備軸向方向，間 距布置10個檢測點，10個檢測點與鉆采裝備的垂直距離依據(jù)DLP數(shù)字投影儀的投影比設(shè)置，使10個檢測點的檢測范圍需要覆蓋整根鉆采裝備（油管）。其次，以投影比為1.5～1.8：1的DLP數(shù)字投影儀為例，鉆采裝備 的長度為10m，欲使10套檢測單元完全覆蓋整根鉆采裝備，且相鄰檢測單元檢測范圍存在一定的重疊部分，令各檢測單元在油管的檢測范圍寬度為1.25m，則將DLP數(shù)字投影儀放置于垂直于鉆采裝備2.2m處。最后，在完成投影操作的同時，對設(shè)備數(shù)據(jù)信息借助電磁信號的方式進(jìn)行傳輸，使其可以到達(dá)數(shù)據(jù)采集模塊，進(jìn)行下一步的處理。

2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取

在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集的過程中，其首要任務(wù)便是確保整體應(yīng)用數(shù)據(jù)采集的完整性。對此，在傳感器工作的過程中，可以將管桿沿著開采裝備的中心軸線進(jìn)行順時針旋轉(zhuǎn)，單次旋轉(zhuǎn)角度為60°，每一次旋轉(zhuǎn)都會獲取到一張該部位的表面形貌圖，共旋轉(zhuǎn)5次，可以獲取到6張圖片，將圖片進(jìn)行環(huán)狀拼接，從而獲取到裝備表面完整地裝備信息。借助相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，如相位解析法即可獲取到準(zhǔn)確地相貌數(shù)據(jù)點信息。對于每一組傳感器模塊的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行集合組建，記做A集合，A={A1，A2，A3，…An}，n=1，2，3...n。將完成整理的數(shù)據(jù)集合輸送到數(shù)據(jù)處理模塊，對其進(jìn)行進(jìn)一步處理。

2.3 數(shù)據(jù)的基本處理

2.3.1 差值計算

在數(shù)據(jù)基本處理的過程中，差值計算結(jié)果將確定裝備的具體磨損或變形情況，為了提升計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，會增加一組對照數(shù)據(jù)，將計算所得數(shù)據(jù)與該數(shù)據(jù)進(jìn)行差值計算，獲取到結(jié)果t，t={t1，t2，t3，…tn}，n=1，2，3...n。將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行匯總，為下一階段的數(shù)據(jù)深度分析提供數(shù)據(jù)參考。

2.3.2 標(biāo)準(zhǔn)差值計算

差值計算得到的數(shù)據(jù)可以反饋出目前裝備的具體形變情況，而標(biāo)準(zhǔn)差值的計算則是反饋形變量趨勢的數(shù)據(jù)。在具體的計算過程中，會借助相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差計算公式進(jìn)行計算。并且在計算過程中，需要提前做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的校驗工作，從而提高數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用價值。

2.4 計算結(jié)果分析

根據(jù)最終計算所得數(shù)據(jù)信息，可以快速確定目前管道的形變量或磨損情況。對于磨損嚴(yán)重的部位進(jìn)行標(biāo)注，必要時可以通過更換結(jié)構(gòu)的方式來確保運行過程的穩(wěn)定性。對于發(fā)生形變的結(jié)構(gòu)，可以對其進(jìn)行形態(tài)恢復(fù)，借助熱脹冷縮的原理使結(jié)構(gòu)能夠恢復(fù)到初始狀態(tài)，從而提升整個應(yīng)用過程的可靠性，降低運行故障的發(fā)生幾率。

3 ?結(jié)語

綜上所述，在資源日益短缺的背景下，如何確保資源的高效率利用，已經(jīng)成為社會關(guān)注的重點話題。在實際應(yīng)用過程中，開采設(shè)備作為主要的生產(chǎn)活動運行載體，其工作質(zhì)量也將直接影響到石油的開采效率。通過加強(qiáng)設(shè)備磨損、變形的自動檢測工作水平，對于提高系統(tǒng)運行可靠性有著積極地意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 王紅軍，閻毓杰，楊云濤.石油鉆采裝備磨損、變形自動檢測系統(tǒng)[J].信息通信，2019（10）：267-269.

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