井下工具实验室智能化建设与应用.pdf
《井下工具实验室智能化建设与应用.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《井下工具实验室智能化建设与应用.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、井下工具实验室智能化建设与应用路明,吴双亮,张凯轩,陈雷(冀东油田钻采工艺研究院,河北唐山0 6 32 0 0)摘要:随着采油工程技术的不断发展,井下工具实验室科研检测工具的种类明显增加,同时对其进一步提升对QHSE安全标准的要求。经过多年应用,实验室现有的水浸和油浸远程控制实验系统、电动试压泵实验系统及视频监控辅助系统等,在安全和技术方面已经无法满足新研发井下工具的远程控制实验和现场安全管理需求。分析现有实验系统等存在的问题,研究完成井下工具实验室智能化建设优化升级改造方案,既满足封隔器、锚定器和配水器等多种井下工具对复杂的试验环境需求,又能保证室内实验数据的可靠性和试验环境的安全性。关键词
2、:井下工具实验室;智能化建设;应用;安全中图分类号:TE9380引言井下工具实验室主要有配电室、动力泵房、辅助动力房、防砂试验室、中控室以及试验工房等组成。包括实尺寸模拟井系统、封隔器检测系统、防砂管评价系统、数据采集系统、智能控制系统和视频监控系统等。井下工具实验室按照API Spec 11D1一2014封隔器和桥塞(IS0143102021)V3级别进行建造,可以开展油浸高温高压试验、水浸高压试验、模拟井下工具试验、拉压扭试验、防砂管评价试验、抽油杆管防偏磨试验等,能够根据试验要求为每一个试验对象提供个性化试验环境,开展全尺寸、全过程的功能试验和工艺模拟试验,是井下工具研发、试验、检测的智
3、能化平台。同时,还可以提供井下工具科研技术人员进行学习、培训和技术交流。水浸、油浸高压实验系统是大型打压试验设备,适合石油天然气生产的井口装置、连接装置及附件、套管悬挂器和油管悬挂器、阀门和节流器以及其他异径连接装置和封隔器的承压完整性试验,还有封隔器的坐封、解封、耐压试验及强度试验,另外可以对胶筒、橡胶密封圈等井下用橡胶制品在高压条件下进行老化、疲劳性能及寿命评估试验。油浸高温高压实验系统还可以对胶筒、橡胶密封圈等井下用橡胶制品在高温条件下进行老化、疲劳性能及寿命评估试验。1井下工具试验室存在的问题自2 0 10 年建设投产以来,井下工具试验室的水浸和油浸实验系统、电动试压泵实验系统以及视频
4、辅助监控实验系统等,在多年运行后暴露出很多问题,主要表现为安全和技术方面的不足。(1)水浸和油浸远程控制系统存在的问题有:远程控制实验程序是单一针对封隔器类工具进行坐封、验封和解封等试验的固化模块化程序,无法满足现有的如逐级解卡锚定器、配水器、不压井洗井阀等工具多样性的性能检测需求;远程控制软件无法满足实验过程中调整、修改试验参数及步骤的需求,中断后只能停止试验,需要从初始状态重新启动试验,浪费时间;远程打压时,系统数据传输滞后易造成超压风险,而实验146设备管理与维修2 0 2 3No10(上)文献标识码:BDOl:10.16621/ki.issn1001-0599.2023.10.52人员
5、在现场控制柜打压时,存在管线刺漏,配件崩飞等安全隐患,整个实验过程中人员受伤害风险明显增加;中控室紧急按钮程序设定不合理,急停后打压流程阀组部分开启,存在设备憋压风险,易产生人员高压刺伤等风险。(2)电动试压泵实验系统无远程控制,操作现场进行工具打压试验时缺少防护装置,试验过程中存在设备,工具刺漏伤人等风险。(3)井下工具试验室现有视频监控系统存在摄像头数量少、清晰度不高、盲区多的问题,远程操作时无法有效监控整个实验过程。通过对井下工具实验室远程控制系统现有功能、硬件配置以及控制思路等方面进行优化升级,并通过实际应用证明,本文设计的智能化远程控制实验系统和视频监控辅助实验系统等具有改造成本低、
6、安全可靠、工作效率高等特点。2智能化实验系统建设2.1远程控制系统软件优化将油浸、水浸远程控制实验系统升级为Labview2012,并对实验功能进行优化分区。水浸和油浸实验系统分别设计了远程手动、半自动和自动3种状态进行打压实验:在自动状态下,可以编写实验程序模板,随时调用,避免人员反复编写实验程序,大大提高工作效率;而手动和半自动状态实验,优先级高于自动状态,是对全自动实验程序的补充,在出现问题时做到及时干预,避免出现设备、工具等超压风险等。针对远程自动化实验控制程序进行优化。优化前自动实验程序是主要针对封隔器类工具进行坐封、验封和解封等实验的单一模块化程序,无法满足现有的如逐级解卡锚定器、
7、配水器、不压井洗井阀等工具的性能检测需求。在充分考虑工具的实际试验需求之后,将单一的模块化固定程序变成开放式的实验程序,完善到15种实验状态阀组控制程序,包括中心管打压上下同开、中心管打压上开下关、中心管打压上关下开以及中心管打压上下同关等,还可以直接调用将这几种实验程序进行任意组合,以满足不同类井下工具的试验需求。优化后,操作软件的使技术与改造传感器输入用性能优于以前,控制软件能够方便灵活地进行设置,满足实验过程中调整和修改的需求,意外中断后可以从中断点继续进行试验;可在过程实验中设定试验参数,进行暂停、继续、跳过(下一步)跳到指定步、停止试验等操作;程序可调用、继续历史的未完成试验,满足长
8、时间试验进行分时段进行试验,实现了出现意外状况试验必须终止但不影响用户的试验进度;当在中控室遇到紧急情况,触发远程急停按钮,升级后的实验系统会将所有实验流程控制阀打开1 0 s,保证系统完全泄压后再关闭,充分保证实验设备及人员安全。优化后的智能实验系统还匹配了配套设备其他相关实验参数:升级后油浸水浸系统压力可达到1 5 0 MPa,油浸高温试验温度2 0 0;软件控制系统匹配力加载装置控制载荷3 0 t;压力及温度控制采用PID进行控制,优化的PID参数使得整个系统具有鲁棒性。通过在中控室远程控制实验,既提高了工作效率,又保证了实验人员安全(图1)。油浸试验J5OMF5OVPa3LOMP33L
9、OMP3中心款证上下光图1 优化后的油浸、水浸远程控制系统界面油浸高温高压实验系统的打压介质为0 号柴油。此柴油系统为封闭式循环系统,由储油箱、试验井筒、缓冲罐、回油箱和滤油机5 个部分组成。当进行手动试验打压时,柴油储油箱油量不足时需要手动启动滤油机,将回油箱的油加人储油箱,加满后才能继续进行打压试验,而在自动实验时会造成技术与改造试验终止,手动加油后需要初始化启动试验程序重新开始试验,浪费时间、降低工作效率。本次改造将滤油机启停改为储油罐液位连锁控制,当柴油储油罐液位将至低限位报警时,自动启动滤油机,无论在手动、半自动或者自动试验时,均会暂停试验,当储油罐液位加满时连锁滤油机停止工作,这时
10、可以在当前实验状态下,点击继续试验,减少无效工作时间,大大提高工作效率。此外还优化完善这套实验系统的安全性能,在加压试验时具有很高的安全性。首先是三级过压保护措施:(1)第一级继电过压保护:当打压超过系统设定压力时,控制室的压力处理系统发出报警,由压力显示仪表强制控制高压泵停泵。(2)第二级计算机过压保护:当控制系统测量压力超过极限压力时,启动快速泄压通道快速泄压。(3)第三级本质安全保护:采用本质安全型的高压加压泵和可靠的高压泵的输出压力控制技术,保证任何情况下,系统加压不会超过设定值。其次,中控室操作面板和现场超高压加压站操作面板具备紧急关断操作按钮,紧急情况下按“急停”按钮超高压加压站迅
11、LOVPa速关断高压泵,同时对承受高压的管路和腔体进行泄压。高压加压站设备还具备操作“防呆”继电保护回路,防止设备的误操作发生意外。2.2远程控制系统硬件配置优化上力A7MP.1.1MPO.0OM01a)油浸O.4MP2-a7LIMPS-O.6MPa5力TeEO.DOMPab)水浸-0.6MP5力-0.01MPa00X00.00O.O1MPa-O.O1MP00:00.00对远程控制系统每个细节进行认真分析讨论和优化,在尽可能利用现有控制柜、设备及管线等的前提下优化改造方案,避免盲目追求高大上,以实际工作需要作为方案优化的前提。将高压水浸和高温高压油浸实验系统原有升级了原有的PLC控制系统,通过
12、对PLC与电路板的升级,将按钮与数码显示统一整合为计算机控制、简化处理流程,并将原来的通信方式由RS-485改为TCP/IP通信方式(图2)。TCP/IP图2 水浸和油浸实验系统升级后电气通信控制原理传统的RS-485通信采用的通信芯片,驱动能力有限,一条线路不能挂接过多的设备,工作效率较低。由于采用传统的转换电路来实现通信,部分RS-485的抗干扰能力差直接导致数据传输不够稳定,经常还会因为周围环境影响,导致两条传输线路存在电势差而发生不能通信甚至发生芯片被击穿而造成永久物理性损坏。由于标准的RS-485采用串联方式连接而非以太网的星形连接,所有设备要分享本身就很狭窄的传输带宽,当一条线路挂
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 井下 工具 实验室 智能化 建设 应用
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。