石油鉆采裝備磨損變形自動檢測系統探析

李辰旭

摘 ? 要：鉆采設備作為開展石油生產活動的重要結構，受到鉆采深度、地質結構強度、人工操作水平等因素影響，有時會出現磨損、變形等情況，借助自動檢測系統對其進行動態管理，對于加快故障檢修速度，降低企業經濟損失有著積極地作用。因此，本文針對其檢測系統的主要構成進行分析，包括傳感器檢測模塊、數據采集模塊、數據處理模塊、數據存儲模塊等，通過研究系統的科學部署、基礎數據的獲取、數據的基本處理、計算結果分析等系統應用步驟，目的在于提高系統運行的穩定性，降低運行故障的發生幾率。

關鍵詞：石油鉆采裝備 ?自動檢測系統 ?傳感器檢測模塊

中圖分類號：TP274;TE92 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）02（c）-0038-02

1 ?磨損變形自動檢測系統的構成解析

1.1 傳感器檢測模塊

在磨損變形自動檢測系統當中，傳感器檢測模塊屬于輔助信息采集的重要結構。在具體應用過程中，傳感器檢測模塊的主要執行載體為CDD相機和DLP數字投影儀[1]。在具體的工作過程中，檢測傳感模塊布置在與鉆采裝備軸向平行的平行線上，部署完成后工控機發送正弦光柵條紋信號給檢測傳感模塊，該光柵條紋信號由檢測傳感模塊上的DLP數字投影儀投影到鉆 采裝備外表面上，檢測傳感模塊上的 CCD 相機采集鉆采裝備上的光柵條紋信息，檢測傳感模塊將 CCD 采集到的光柵條紋信息發送到工控機，最終由工控機解析光柵條紋信息，工控機通過對采集的光柵條紋的相位調解，得到鉆采裝備的高度信 息，從而還原鉆采裝備的表面形貌，并將還原的表面形貌與標 準管桿件的表面形貌進行比較，得到鉆采裝備的磨損變形量[2]。

1.2 數據采集模塊

數據采集模塊在磨損、變形自動檢測系統當中，屬于重要的輔助系統，其主要由數據輸入系統和數據輸出系統兩部分結構組成。數據輸入系統主要負責采集相關的應用信息，考慮到石油開采裝備的運行深度較大。因此在實際運行過程中，會借助無線電磁信號來完成數據采集，在接收到數據信息后，會對數據信息進行預處理，處理內容包括準確度校驗、完整度校驗、數據代表位置等內容[3]。在完成數據信息的基礎處理之后，便會將數據信息進行打包，借助數據傳輸系統來完成數據傳輸，將其傳輸到主數據處理系統，進行數據信心的進一步處理。

1.3 數據處理模塊

在信息化技術快速發展的背景下，數據信息的處理速度也在不斷加快，與此同時，數據信息處理的時效性也在提高。在數據處理模塊工作的過程中，主要可以將其分為基礎數據處理與深度數據處理兩方面內容。在基礎數據處理過程中，會展開裝備形變量、數據平差、數據標準差等內容的計算，為了提升數據計算結果的直觀性，在實際計算過程中，還會進行標準化數據的計算，從而提升對比結果的準確性[4]。在數據深入挖掘的過程中，其主要目的是進行基礎數據信息的深入了解，找到部分數據之間的關聯性，此類數據可以作為系統參數調整時的參考依據，從而提高數據信息的實用價值。

1.4 數據存儲模塊

為了提高檢測系統的工作效率，需要做好磨損、變形自動檢測系統的不定期更新操作，而新參數的設計與以往檢測數據存在著直接聯系。數據存儲模塊便是負責數據信息整理后存儲的主要模塊結構，目前，在很多石油開采企業運行過程中，云存儲技術屬于非常重要的應用技術，而且云存儲技術的應用，還可以提高數據信息獲取的靈活性，技術人員只需要結合實際應用情況，調取相應的存儲數據，加快數據分析工作開展速度。

2 ?磨損、變形自動檢測系統的具體應用步驟

2.1 系統的科學部署

在磨損、變形自動檢測系統實際運行過程中，為了提高數據采集結果的完整性，會結合區域的實際情況，科學布置相應的檢測點。 以10個檢測點（即 10 套檢測傳感模塊）為例，在具體應用過程中，首先，根據DLP數字投影儀的投影比，在平行于鉆采裝備軸向方向，間 距布置10個檢測點，10個檢測點與鉆采裝備的垂直距離依據DLP數字投影儀的投影比設置，使10個檢測點的檢測范圍需要覆蓋整根鉆采裝備（油管）。其次，以投影比為1.5～1.8：1的DLP數字投影儀為例，鉆采裝備 的長度為10m，欲使10套檢測單元完全覆蓋整根鉆采裝備，且相鄰檢測單元檢測范圍存在一定的重疊部分，令各檢測單元在油管的檢測范圍寬度為1.25m，則將DLP數字投影儀放置于垂直于鉆采裝備2.2m處。最后，在完成投影操作的同時，對設備數據信息借助電磁信號的方式進行傳輸，使其可以到達數據采集模塊，進行下一步的處理。

2.2 基礎數據的獲取

在基礎數據采集的過程中，其首要任務便是確保整體應用數據采集的完整性。對此，在傳感器工作的過程中，可以將管桿沿著開采裝備的中心軸線進行順時針旋轉，單次旋轉角度為60°，每一次旋轉都會獲取到一張該部位的表面形貌圖，共旋轉5次，可以獲取到6張圖片，將圖片進行環狀拼接，從而獲取到裝備表面完整地裝備信息。借助相應的數據分析技術，如相位解析法即可獲取到準確地相貌數據點信息。對于每一組傳感器模塊的監測數據進行集合組建，記做A集合，A={A1，A2，A3，…An}，n=1，2，3...n。將完成整理的數據集合輸送到數據處理模塊，對其進行進一步處理。

2.3 數據的基本處理

2.3.1 差值計算

在數據基本處理的過程中，差值計算結果將確定裝備的具體磨損或變形情況，為了提升計算結果的準確性，會增加一組對照數據，將計算所得數據與該數據進行差值計算，獲取到結果t，t={t1，t2，t3，…tn}，n=1，2，3...n。將數據信息進行匯總，為下一階段的數據深度分析提供數據參考。

2.3.2 標準差值計算

差值計算得到的數據可以反饋出目前裝備的具體形變情況，而標準差值的計算則是反饋形變量趨勢的數據。在具體的計算過程中，會借助相應的標準差計算公式進行計算。并且在計算過程中，需要提前做好數據準確性的校驗工作，從而提高數據信息的應用價值。

2.4 計算結果分析

根據最終計算所得數據信息，可以快速確定目前管道的形變量或磨損情況。對于磨損嚴重的部位進行標注，必要時可以通過更換結構的方式來確保運行過程的穩定性。對于發生形變的結構，可以對其進行形態恢復，借助熱脹冷縮的原理使結構能夠恢復到初始狀態，從而提升整個應用過程的可靠性，降低運行故障的發生幾率。

3 ?結語

綜上所述，在資源日益短缺的背景下，如何確保資源的高效率利用，已經成為社會關注的重點話題。在實際應用過程中，開采設備作為主要的生產活動運行載體，其工作質量也將直接影響到石油的開采效率。通過加強設備磨損、變形的自動檢測工作水平，對于提高系統運行可靠性有著積極地意義。

參考文獻

[1] 王紅軍，閻毓杰，楊云濤.石油鉆采裝備磨損、變形自動檢測系統[J].信息通信，2019（10）：267-269.

[2] 王菁，郭小玉，咸伯誠.集合圖像識別及3D技術的軌道車輛底部裝備自動檢測系統[J].新型工業化，2018，7（3）：83-87.

[3] 姚世峰，李獻鋒.某型裝備隨動系統自動檢測中典型控制信號的實現[J].國外電子測量技術，2018，30（4）：31-34.

[4] 許建國，張志利，姚玉山.某型裝備新型自動檢測系統[J].兵工自動化，2018，28（4）：15-17.