無線傳感器技術(shù)在綜合錄井中的應(yīng)用

伍向征

中石化華北石油工程有限公司錄井分公司，中國·河南 鄭州 450000

1 引言

在石油開采過程中，無線傳感器技術(shù)是一種非常常見的技術(shù)設(shè)備，融合了無線通訊技術(shù)的新技術(shù)，這種技術(shù)設(shè)備在鉆井過程中十分具備可靠性，也有較強的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。除此之外，無線傳感器技術(shù)在綜合錄井中應(yīng)用還具備低功耗、通用性、安全性和方便性等特點。如今在中中國部，大多數(shù)錄井現(xiàn)場都采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信方式和有線電纜供電方式，這些方式容易受外界因素的影響，降低石油開采的效率，對于工作人員的人身安全保障也有一定的影響。因此，論文探討無線傳感器技術(shù)在綜合錄井中的應(yīng)用，希望能讓石油鉆井工作順利開展。

2 無線傳感器技術(shù)的介紹和無線傳感器的組合

2.1 無線傳感器技術(shù)的介紹

無線傳感器是結(jié)合了計算機技術(shù)，通信技術(shù)和傳感器技術(shù)的一種集成化的傳感設(shè)備，用于石油開采中鉆井工程的一種技術(shù)設(shè)備。無線傳感器是一種組成模塊分裝在一個盒子內(nèi)，與傳感器相互連接，通過鋰電池提供電源，形成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。能將數(shù)據(jù)信息通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街行木W(wǎng)關(guān)，再通過計算機進行數(shù)據(jù)信息的分析。在科技不斷創(chuàng)新的今天，無線傳感器技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種全新的信息獲取平臺在綜合錄井中起著十分重要的作用，可以將施工現(xiàn)場的各種參數(shù)信息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點，以無線的方式進行信息的傳輸，以此來提高石油鉆井及開采的效率[1]。

2.2 無線傳感器的組合

無線傳感器的組合主要分為兩大類：一類是一體式傳感器，另一類是分體式傳感器。接下來就將對這兩種類型的傳感器進行分析。

2.2.1 一體式傳感器

這種傳感器是將信號物理量變換部分、信號處理部分和無線傳輸部分，采用一體化的設(shè)計，包括了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的完整功能。在一體式傳感器當(dāng)中，包括了無限密度傳感器、無線溫度傳感器、無線電導(dǎo)率傳感器和無線硫化氫傳感器等。

2.2.2 分體式傳感器

分體式傳感器是將物理量信號處理部分和無線傳輸部分采用分體式設(shè)計的一種傳感器。它包括兩個組成部分：傳感器探頭和無線傳輸盒。這兩個部分構(gòu)成一個完整的分體式傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。

3 綜合錄井無線傳感器系統(tǒng)分析和設(shè)計

在石油開采過程中，鉆井是非常重要且危險的工程。因此在鉆井時必須保證工作人員的人身安全，這就需要為工作人員提供準(zhǔn)確的參數(shù)，讓工作人員實時掌握鉆井的動態(tài)，而綜合錄井儀在這時的最主要作用就是能監(jiān)測大量井場的實時參數(shù)。一般來說，數(shù)據(jù)的采集可以分為三類，即絞車信號、模擬信號和脈沖信號。綜合錄井儀在測定數(shù)據(jù)一般是以這三種參數(shù)為基準(zhǔn)，通過直接或間接的方式進行測量。論文將通過分析這三種參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)展開討論，根據(jù)傳感器的采集功能和節(jié)點設(shè)計，將傳感器在鉆井過程中采集到的信息傳輸至最終網(wǎng)關(guān)，然后將數(shù)據(jù)匯總到監(jiān)控中心進行下一步的處理[2]。

4 無線傳感器在綜合錄井中的應(yīng)用特點

4.1 使用安全

無線傳感器在綜合錄井中應(yīng)用時，必須確保其使用的安全性，符合鉆井現(xiàn)場的安全要求規(guī)范。首先需要傳感器和儀器房之間沒有任何限制的連接傳感器，需要處于伏地狀態(tài)，并且具備較強的防雷能力，不會因為雷雨天氣遭到雷擊，而使傳感器和錄井設(shè)備受到損害，尤其是在夏季多雷雨地區(qū)的石油開采區(qū)域，需要重點關(guān)注無線傳感器的安全性，降低遭受雷擊的風(fēng)險[3]。

4.2 無線數(shù)據(jù)傳輸可靠

無線傳感器在綜合錄井中應(yīng)用時，還需要確保無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。確保傳感器系統(tǒng)的工作頻率與鉆井現(xiàn)場的用電設(shè)備工作頻率在一個頻率內(nèi)，避免鉆井現(xiàn)場其他用電設(shè)備對無線傳感器造成干擾，以便最大限度地保護無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

4.3 維護成本較低

由于綜合錄井中鉆井工程較大，工作內(nèi)容十分復(fù)雜，所以無線傳感器在綜合錄井中利用時必須根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，將傳感器的兩種設(shè)計方式與傳感器的其他組成設(shè)施都可以在不同的傳感器之間使用，這樣既可以節(jié)省安裝時間，又能降低傳感器的成本。因此，在整個鉆井過程當(dāng)中，可以配備少量的通用配件，滿足不同綜合錄井儀的維護[4]。

4.4 安裝節(jié)省時間

與傳統(tǒng)的傳感器相比，無線傳感器在綜合錄井中的應(yīng)用能有效節(jié)省安裝時間。在安裝過程中，不需要架設(shè)總線路，而是直接通過設(shè)備的整體搬遷來進行安裝，在安裝過程中，能有效節(jié)省人力物力，在拆卸的過程中，也能大量減少拆卸時間。

4.5 擴展能力強

無線傳感器技術(shù)在綜合錄井中的應(yīng)用，還表現(xiàn)在拓展能力有較高的表現(xiàn)。無線傳感器的接口設(shè)計是通過簡單的設(shè)置就能快速擴展新的傳感器，其系統(tǒng)的大小可以根據(jù)鉆井工程的實際情況進行制定，擴展能力較強，在綜合錄井中的應(yīng)用能有效提高鉆井效率[5]。

4.6 功率消耗低

無線傳感器技術(shù)還具備功率消耗低的特點。如果在綜合錄井中采用智能化的節(jié)能設(shè)計，還可以使無線傳感器工作連續(xù)超過30 天，在電量剩余量低的情況下，還能提醒工作人員及時更換。

4.7 無線傳感器系統(tǒng)接口多樣化

無線傳感器在數(shù)據(jù)采集時，主要是通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點來完成，所以無線傳感器是集計算機技術(shù)的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的接口多樣化，能應(yīng)對綜合錄井中的不同需求，通過數(shù)據(jù)插件還可以靈活地將中國主流的綜合錄井儀器掛接。無線傳感器技術(shù)在綜合錄井當(dāng)中的應(yīng)用具備兼容性良好、靈活性較強的特點[6]。

5 無線傳感器技術(shù)在綜合錄井中需要完善的方面

目前來說，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在綜合錄井中是一個十分重要的技術(shù)。但是從實際情況來看，無線傳感器技術(shù)在綜合錄井中還出現(xiàn)了許多問題，需要一一完善以實現(xiàn)高效工作的目的，無線傳感器技術(shù)需要完善的有以下幾個方面。

5.1 設(shè)備需要更加小型化設(shè)計

在實際的鉆井過程中使用的用于數(shù)據(jù)采集的無線傳感器主要分為三大類：絞車信號、模擬信號、脈沖信號。這三種信號的數(shù)據(jù)采集是對工程參數(shù)的測量和氣體等參數(shù)的測量，這些設(shè)備通過相應(yīng)的參數(shù)測量采集通過無線傳輸匯總到監(jiān)控中心。但目前來說，各種設(shè)備都比較大型，使用不方便，所以必須使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點更加小型化，功率消耗低。這就需要對無線傳感器的各項電路設(shè)計進行優(yōu)化，利用新型的材料和創(chuàng)新技術(shù)，將無線傳感器上的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)以及傳輸系統(tǒng)壓縮在更小型區(qū)域[7]。

5.2 減少電量的損耗

無線傳感器系統(tǒng)需要解決的相關(guān)問題中，還需要解決電量損耗的問題。雖然在目前使用無線傳感器技術(shù)能有效降低電量的損耗，但在實際的綜合錄井應(yīng)用中，應(yīng)無線傳感器對于電量的損耗還是相對較高的，所以必須設(shè)計出低功耗的電路。在設(shè)計電路時，可以采用低功耗的元件和優(yōu)化電路等硬件來進行改進，除此之外，還可以加入新型電池的技術(shù)來解決電量損耗問題。

5.3 優(yōu)化抗干擾設(shè)計

在綜合錄井中應(yīng)用無線傳感器技術(shù)，還需要優(yōu)化其抗干擾的設(shè)計。確保無線傳感器不會受到其他電氣設(shè)備的干擾和鉆井發(fā)電機等一些大型發(fā)電機等大型發(fā)電設(shè)備的電磁干擾，提高無線傳感器的抗干擾能力，優(yōu)化電路設(shè)計，提高鉆井工作的效率[8]。

6 結(jié)語

綜上所述，無線傳感器技術(shù)在綜合錄井應(yīng)用中的有許多優(yōu)勢，但就目前無線技術(shù)應(yīng)用而言，無線傳感器技術(shù)還存在許多弊端。論文通過對無線傳感器技術(shù)的介紹，證明無線傳感器技術(shù)在綜合錄井中有較高的實用性，同時在應(yīng)用中的弊端應(yīng)進一步完善，相信綜合錄井系統(tǒng)應(yīng)用無線傳感器技術(shù)有更好的發(fā)展前景。