提高井架无线数据采集的效率和准确度

曾蕾蕾，刘春阳，陈 科，孙 伟

（中国石化胜利油田技术检测中心，山东 东营 257000）

一、概述

石油井架属大型承重结构，是石油工业生产设备中的重要组成部分，其安全性能直接关系到整套钻机系统的正常运行，井架在长期使用过程中由于野外恶劣的钻井作业施工环境，搬迁、超载和腐蚀等诸多因素的影响，石油井架的结构不可避免地存在着各种损伤和缺陷，致使井架的承载能力降低，给钻井生产带来了潜在的事故隐患，为此必须定期对井架的结构进行检测，以避免重大事故的发生。相比传统的应变片电测法，无线采集仪应变测试系统不仅摆脱了繁重的电缆运输与连接工作，而且缩短了测试周期，节省了大量的人力物力，提高了系统的可靠性和测试精度，但在井架检测中依然存在应变片布点时间长、高空作业及传输不稳定的问题。如何提升检测效率和准确度、确保检测质量符合要求、减少安全隐患成为亟待解决的问题。

二、影响井架无线数据采集效率和准确度的主要问题

无线数据采集传输仪器的应用成功解决了有线仪器检测中的运输及布线问题，但相比其他应变检测应用领域，井架检测有其特殊性。

1.通道失效点形成原因复杂，查找和修复难度大

在井架检测中，按照目前的布点方法，通道坏点排查困难，影响质量因素多。据2010年2月至7月对井架检测数据采集结果的统计，共获得120个失效点样本，发生情况统计如表1所示。

通过对表1失效点发生情况统计，可见由无线传输模块巡检不到位造成的失效点占失效点样本的20%，这可以通过加强模块的日常维护来避免。由检测人员高空作业失误造成的失效点占全部样本坏点的75.83%，修复该种失效点在增加检测工作量的同时，还有可能丧失检测时机。

2.携带工具多，高空作业不安全因素增加

表1 数据失效点发生情况统计表

在井架检测布点中，一般选定钻台和二层台处作为布点层位，在二层台位置的高空悬空作业中，易发生烫伤及工具坠落事故。

3.高空作业时间长、焊接质量不稳定

尤其在坏点排查及修复工作中，检测人员高空作业时间的增加，也增加了高空作业的安全隐患，使数据采集具有一定的不确定性，不利于提高数据采集效率和准确性。

三、失效率和不确定性分析

现根据无线数据采集系统的特点，总结影响数据采集效率和准确度的原因并绘制影响因素关联图，如图1所示。

（1）应变片信号外输焊接流程复杂：应变片外输信号的连接部分需要焊接，造成高空操作时相对复杂，且焊接对应变片的损伤较大，容易造成通道失效。

（2）设备维护不当或检修不及时：无线信号采集模块电源系统采用的是可充电的锂电池，如果充电不及时，会因信号断续或接收不同步造成通道失效。同时，在使用过程中，模块天线的松脱也会造成信号的不稳定，从而造成通道失效。

（3）应变片粘贴不稳定：应变片粘贴质量不稳定在实践中出现的次数较少，其根本原因是没有将应变片和被测构件很好粘合，直接原因为应变片变形损坏或粘合剂挥发过多、浓度过稠。

（4）部分员工操作熟练度不够：员工未能熟练掌握贴片和焊接技巧，或未遵守高空应变片布点的流程。

四、应对措施

为了从根本上解决井架检测无线数据采集通道随机失效点多、高空作业时间长，从而导致检测结果不稳定的问题，制定了如下措施。

（1）更新应变片信号外输焊接流程。对应变片到数据采集仪处信号传输流程进行了全新的设计，取消外输信号的焊接流程，大大降低通道的失效率，减少检测时间和劳动强度，在很大程度上消除了高空作业安全隐患。

（2）部分员工操作熟练度不够。加大对员工的技术培训力度，并对检测质量进行考核；加强业务的内部交流和学习，加强组长对现场检测质量的检查和监管力度。

（3）设备维护不当或检修不及时。每次检测前，由组长提前对采集模块进行充电，保证现场检测时采集模块有充足的电力供应，并检查天线是否松脱和模块外接接口是否牢固。

（4）应变片粘贴不稳定。由于应变片在保存或使用过程中容易挤压发生变形，如果在检测中出现失效通道，则立即打掉失效点，重新布点后通过接口连接到采集模块上。

五、效果检测

设置八个应变测试点，以500N为单位，对不同类型的井架模型规则加载后，分别对井架模型的应变进行测量，通过对测试数据的对比分析，验证改进后的无线测试系统在井架应变测试中的有效性。

1.高空作业时间对比

根据不同类型的井架，对实施改进活动前后的高空作业时间进行分类统计，如表2所示。顺序检测从A型到小修五种类型的井架，改进前所用高空作业时间为12.5h，改进后所用高空时间为7.5h，较之改进前大大缩短与高空作业时间，提高了应变数据采集的现场检测效率。

2.准确度对比

由于减少了应变片布点中的人工焊接等不稳定因素，应变片到采集模块信号的传输距离达到了一致，进一步提升了采集仪器的准确度。

表2 改进前后不同类型井架高空作业时间对比

3.改进前后通道失效率

通过10部井架（320个应变点）样本统计情况来看，通道失效点能够稳定控制在7个左右，综合通道失效率2.2%，达到标准的要求，如图2所示。

六、结论

提高井架检测数据的检测效率和准确性，可避免测试失效的发生，提高测试精度、保证数据准确性，减少检测作业的安全隐患。还可实现钻进与测试同步作业。

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