在役石油井架安全预警系统研制及实验

2 8 誊 ★ 石 油 化 工 安 全 环保 技 术 ★ P E T R O C H E MI C A L S A F E T Y A N D E N V I R O N ME N T A L P R O T E C T I O N T E C H N O L O G Y 2 0 1 5年 第 3 l卷第 5期 在役石油井架安全预警 系统研制及实验 孙 伟，张 浩，刘 甲 方 ，柳登瀚，陈 科 ( 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公 司，山东 东营 2 5 7 0 6 1 ) 摘 要 ：为了实时监测钻井井架在钻 井作业各个环节的应力 ，研制 了在役石油 井架安全 预 警 系统 ，设 计 了长期监 测应 变传 感 器和数据 采 集模 块 ，并 进 行 了稳 定性 试验 和 线 性度 测 定 ； 编制了控制 系统软件，各硬件和软件 的稳定性均能满足监测 系统设计 需要。该预警 系统在钻 井井架进行 了安装对比试验 ，与传统应变片检测的应力值相差在 5 ％以内，实时监测数据满足 工程测 试 的设 计要 求 。 关键词 ：井架 安全预警 监测 传感器 在长期使用 过 程 中，石油 钻井 井架 由于拆 装 、运输 、风 载 和腐蚀 等 各种 因素 的影 响，杆 件 、杆件问连接及整体都会 出现不 同程度 的损伤 缺陷 ，可能引起结构尺寸 、材料性能及振动特征 的变化 ，使井架 的力学性 能与原设计差别较 大 ， 承载能力降低 ，不能满足工作要求 ，从 而导致安 全载荷的未知 ，造成生产安全隐患 ，甚至倒塌事 故 的发生。 目前国内通常是按照石油行业标准 ，用 电测 法定期对井架承载能力进行检测 ¨ 。通过对井架 施加较大载荷 ，测量其在一定载荷下的应力 、位 移等特性 ，来推算其安全承载能力 ，检测周期 为 3年左右 。该方法主要存 在两方 面不足 ：一 是 在现场检测过程 中，受现场条件所限 ，有许多受 力较大的部位不能一一布点测试 ；二是测试周期 长 ，期问井架 因为安装 不当 、受伤，导致井架 承 载能力发生改变 ，钻机使用单位无法及时得知。 因此开发一套在线井架受力监测系统 ，可以 按照用户需 求和井 架结 构在受 力较大 的位置 布 点 ，在各种工况下 ，提供井架实时受力数据，在 井架超 载时及 时报警 ，以防止重 大安全 事故 发 生 ，对深井探井作业具有重大的意义。 1 监测 系统设计方案 如图 1 所示，监测系统设计方案由应力传感 器 、 无线数据发射模块 、无线数据接收 网关 ......