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(qiáng)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(diǎn)。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(jì)算機(jī)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(gè)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(diǎn)。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(jì)算機(jī)進(jìn)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(tái)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(diǎn)，以無線的方式進(jìn)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(jìn)行分析。

2.2.1 一體式傳感器

這種傳感器是將信號(hào)物理量變換部分、信號(hào)處理部分和無線傳輸部分，采用一體化的設(shè)計(jì)，包括了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)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(hào)處理部分和無線傳輸部分采用分體式設(shè)計(jì)的一種傳感器。它包括兩個(gè)組成部分：傳感器探頭和無線傳輸盒。這兩個(gè)部分構(gòu)成一個(gè)完整的分體式傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

3 綜合錄井無線傳感器系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)

在石油開采過程中，鉆井是非常重要且危險(xiǎn)的工程。因此在鉆井時(shí)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(shí)時(shí)掌握鉆井的動(dòng)態(tài)，而綜合錄井儀在這時(shí)的最主要作用就是能監(jiān)測大量井場的實(shí)時(shí)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(hào)、模擬信號(hào)和脈沖信號(hào)。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(jìn)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(diǎn)設(shè)計(jì)，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(jìn)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(diǎn)

4.1 使用安全

無線傳感器在綜合錄井中應(yīng)用時(shí)，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(qiáng)的防雷能力，不會(huì)因?yàn)槔子晏鞖庠獾嚼讚簦箓鞲衅骱弯浘O(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(diǎn)關(guān)注無線傳感器的安全性，降低遭受雷擊的風(fēng)險(xiǎn)[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(shí)，還需要確保無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴４_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(gè)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(hù)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

4.3 維護(hù)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(shí)必須根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，將傳感器的兩種設(shè)計(jì)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(shí)間，又能降低傳感器的成本。因此，在整個(gè)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(hù)[4]。

4.4 安裝節(jié)省時(shí)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(shí)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(jìn)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(shí)間。

4.5 擴(kuò)展能力強(qiáng)

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(jì)是通過簡單的設(shè)置就能快速擴(kuò)展新的傳感器，其系統(tǒng)的大小可以根據(jù)鉆井工程的實(shí)際情況進(jìn)行制定，擴(kuò)展能力較強(qiáng)，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(diǎn)。如果在綜合錄井中采用智能化的節(jié)能設(shè)計(jì)，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(shí)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(shí)，主要是通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來完成，所以無線傳感器是集計(jì)算機(jī)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(qiáng)的特點(diǎn)[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(gè)十分重要的技術(shù)。但是從實(shí)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(shí)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(gè)方面。

5.1 設(shè)備需要更加小型化設(shè)計(jì)

在實(shí)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(hào)、模擬信號(hào)、脈沖信號(hào)。這三種信號(hào)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(diǎn)更加小型化，功率消耗低。這就需要對無線傳感器的各項(xiàng)電路設(shè)計(jì)進(jìn)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(shí)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(jì)出低功耗的電路。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，可以采用低功耗的元件和優(yōu)化電路等硬件來進(jìn)行改進(jìn)，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(jì)

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(jì)。確保無線傳感器不會(huì)受到其他電氣設(shè)備的干擾和鉆井發(fā)電機(jī)等一些大型發(fā)電機(jī)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(jì)，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(shí)用性，同時(shí)在應(yīng)用中的弊端應(yīng)進(jìn)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。