曾蕾蕾，劉春陽(yáng)，陳 科，孫 偉

（中國(guó)石化勝利油田技術(shù)檢測(cè)中心，山東 東營(yíng) 257000）

一、概述

石油井架屬大型承重結(jié)構(gòu)，是石油工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中的重要組成部分，其安全性能直接關(guān)系到整套鉆機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，井架在長(zhǎng)期使用過(guò)程中由于野外惡劣的鉆井作業(yè)施工環(huán)境，搬遷、超載和腐蝕等諸多因素的影響，石油井架的結(jié)構(gòu)不可避免地存在著各種損傷和缺陷，致使井架的承載能力降低，給鉆井生產(chǎn)帶來(lái)了潛在的事故隱患，為此必須定期對(duì)井架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，以避免重大事故的發(fā)生。相比傳統(tǒng)的應(yīng)變片電測(cè)法，無(wú)線采集儀應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)不僅擺脫了繁重的電纜運(yùn)輸與連接工作，而且縮短了測(cè)試周期，節(jié)省了大量的人力物力，提高了系統(tǒng)的可靠性和測(cè)試精度，但在井架檢測(cè)中依然存在應(yīng)變片布點(diǎn)時(shí)間長(zhǎng)、高空作業(yè)及傳輸不穩(wěn)定的問(wèn)題。如何提升檢測(cè)效率和準(zhǔn)確度、確保檢測(cè)質(zhì)量符合要求、減少安全隱患成為亟待解決的問(wèn)題。

二、影響井架無(wú)線數(shù)據(jù)采集效率和準(zhǔn)確度的主要問(wèn)題

無(wú)線數(shù)據(jù)采集傳輸儀器的應(yīng)用成功解決了有線儀器檢測(cè)中的運(yùn)輸及布線問(wèn)題，但相比其他應(yīng)變檢測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域，井架檢測(cè)有其特殊性。

1.通道失效點(diǎn)形成原因復(fù)雜，查找和修復(fù)難度大

在井架檢測(cè)中，按照目前的布點(diǎn)方法，通道壞點(diǎn)排查困難，影響質(zhì)量因素多。據(jù)2010年2月至7月對(duì)井架檢測(cè)數(shù)據(jù)采集結(jié)果的統(tǒng)計(jì)，共獲得120個(gè)失效點(diǎn)樣本，發(fā)生情況統(tǒng)計(jì)如表1所示。

通過(guò)對(duì)表1失效點(diǎn)發(fā)生情況統(tǒng)計(jì)，可見(jiàn)由無(wú)線傳輸模塊巡檢不到位造成的失效點(diǎn)占失效點(diǎn)樣本的20%，這可以通過(guò)加強(qiáng)模塊的日常維護(hù)來(lái)避免。由檢測(cè)人員高空作業(yè)失誤造成的失效點(diǎn)占全部樣本壞點(diǎn)的75.83%，修復(fù)該種失效點(diǎn)在增加檢測(cè)工作量的同時(shí)，還有可能喪失檢測(cè)時(shí)機(jī)。

2.攜帶工具多，高空作業(yè)不安全因素增加

表1 數(shù)據(jù)失效點(diǎn)發(fā)生情況統(tǒng)計(jì)表

在井架檢測(cè)布點(diǎn)中，一般選定鉆臺(tái)和二層臺(tái)處作為布點(diǎn)層位，在二層臺(tái)位置的高空懸空作業(yè)中，易發(fā)生燙傷及工具墜落事故。

3.高空作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、焊接質(zhì)量不穩(wěn)定

尤其在壞點(diǎn)排查及修復(fù)工作中，檢測(cè)人員高空作業(yè)時(shí)間的增加，也增加了高空作業(yè)的安全隱患，使數(shù)據(jù)采集具有一定的不確定性，不利于提高數(shù)據(jù)采集效率和準(zhǔn)確性。

三、失效率和不確定性分析

現(xiàn)根據(jù)無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特點(diǎn)，總結(jié)影響數(shù)據(jù)采集效率和準(zhǔn)確度的原因并繪制影響因素關(guān)聯(lián)圖，如圖1所示。

（1）應(yīng)變片信號(hào)外輸焊接流程復(fù)雜：應(yīng)變片外輸信號(hào)的連接部分需要焊接，造成高空操作時(shí)相對(duì)復(fù)雜，且焊接對(duì)應(yīng)變片的損傷較大，容易造成通道失效。

（2）設(shè)備維護(hù)不當(dāng)或檢修不及時(shí)：無(wú)線信號(hào)采集模塊電源系統(tǒng)采用的是可充電的鋰電池，如果充電不及時(shí)，會(huì)因信號(hào)斷續(xù)或接收不同步造成通道失效。同時(shí)，在使用過(guò)程中，模塊天線的松脫也會(huì)造成信號(hào)的不穩(wěn)定，從而造成通道失效。

（3）應(yīng)變片粘貼不穩(wěn)定：應(yīng)變片粘貼質(zhì)量不穩(wěn)定在實(shí)踐中出現(xiàn)的次數(shù)較少，其根本原因是沒(méi)有將應(yīng)變片和被測(cè)構(gòu)件很好粘合，直接原因?yàn)閼?yīng)變片變形損壞或粘合劑揮發(fā)過(guò)多、濃度過(guò)稠。

（4）部分員工操作熟練度不夠：?jiǎn)T工未能熟練掌握貼片和焊接技巧，或未遵守高空應(yīng)變片布點(diǎn)的流程。

四、應(yīng)對(duì)措施

為了從根本上解決井架檢測(cè)無(wú)線數(shù)據(jù)采集通道隨機(jī)失效點(diǎn)多、高空作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，從而導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不穩(wěn)定的問(wèn)題，制定了如下措施。

（1）更新應(yīng)變片信號(hào)外輸焊接流程。對(duì)應(yīng)變片到數(shù)據(jù)采集儀處信號(hào)傳輸流程進(jìn)行了全新的設(shè)計(jì)，取消外輸信號(hào)的焊接流程，大大降低通道的失效率，減少檢測(cè)時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度，在很大程度上消除了高空作業(yè)安全隱患。

（2）部分員工操作熟練度不夠。加大對(duì)員工的技術(shù)培訓(xùn)力度，并對(duì)檢測(cè)質(zhì)量進(jìn)行考核；加強(qiáng)業(yè)務(wù)的內(nèi)部交流和學(xué)習(xí)，加強(qiáng)組長(zhǎng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)質(zhì)量的檢查和監(jiān)管力度。

（3）設(shè)備維護(hù)不當(dāng)或檢修不及時(shí)。每次檢測(cè)前，由組長(zhǎng)提前對(duì)采集模塊進(jìn)行充電，保證現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)采集模塊有充足的電力供應(yīng)，并檢查天線是否松脫和模塊外接接口是否牢固。

（4）應(yīng)變片粘貼不穩(wěn)定。由于應(yīng)變片在保存或使用過(guò)程中容易擠壓發(fā)生變形，如果在檢測(cè)中出現(xiàn)失效通道，則立即打掉失效點(diǎn)，重新布點(diǎn)后通過(guò)接口連接到采集模塊上。

五、效果檢測(cè)

設(shè)置八個(gè)應(yīng)變測(cè)試點(diǎn)，以500N為單位，對(duì)不同類型的井架模型規(guī)則加載后，分別對(duì)井架模型的應(yīng)變進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，驗(yàn)證改進(jìn)后的無(wú)線測(cè)試系統(tǒng)在井架應(yīng)變測(cè)試中的有效性。

1.高空作業(yè)時(shí)間對(duì)比

根據(jù)不同類型的井架，對(duì)實(shí)施改進(jìn)活動(dòng)前后的高空作業(yè)時(shí)間進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，如表2所示。順序檢測(cè)從A型到小修五種類型的井架，改進(jìn)前所用高空作業(yè)時(shí)間為12.5h，改進(jìn)后所用高空時(shí)間為7.5h，較之改進(jìn)前大大縮短與高空作業(yè)時(shí)間，提高了應(yīng)變數(shù)據(jù)采集的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)效率。

2.準(zhǔn)確度對(duì)比

由于減少了應(yīng)變片布點(diǎn)中的人工焊接等不穩(wěn)定因素，應(yīng)變片到采集模塊信號(hào)的傳輸距離達(dá)到了一致，進(jìn)一步提升了采集儀器的準(zhǔn)確度。

表2 改進(jìn)前后不同類型井架高空作業(yè)時(shí)間對(duì)比

3.改進(jìn)前后通道失效率

通過(guò)10部井架（320個(gè)應(yīng)變點(diǎn)）樣本統(tǒng)計(jì)情況來(lái)看，通道失效點(diǎn)能夠穩(wěn)定控制在7個(gè)左右，綜合通道失效率2.2%，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，如圖2所示。

六、結(jié)論

提高井架檢測(cè)數(shù)據(jù)的檢測(cè)效率和準(zhǔn)確性，可避免測(cè)試失效的發(fā)生，提高測(cè)試精度、保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，減少檢測(cè)作業(yè)的安全隱患。還可實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)與測(cè)試同步作業(yè)。

[1]羅賓.基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的石油井架應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)的試驗(yàn)[J].硅谷，2010,19.

[2]鄧勇剛,唐杖浩.井架檢測(cè)中計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用[J].鉆采工藝,2005,5.

[3]蘇堪華,周廣陳.組建鉆井井場(chǎng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)問(wèn)題分析[J].石油機(jī)械,2006,34.