石油鉆井井架在長期服役過程中,由于各種因素的影響,各部件之間會出現(xiàn)不同程度的損傷和缺陷,使井架的實際使用情況與原設(shè)計差別較大,導(dǎo)致安全載荷的未知,目前國內(nèi)通常是按照石油行業(yè)標準,具有一定的缺點。為了實時監(jiān)測井架在鉆井作業(yè)時的相應(yīng)應(yīng)力,研制了在役石油井架安全預(yù)警系統(tǒng),設(shè)計了長期監(jiān)測應(yīng)變傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊,并進行了穩(wěn)定性試驗和線性度測定;編制了控制系統(tǒng)軟件,各硬件和軟件的穩(wěn)定性均能滿足監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計需要,能夠?qū)崟r監(jiān)測數(shù)據(jù)滿足工程測試的設(shè)計要求。系統(tǒng)推廣后,可以及時全面的掌握井架的受力情況,最大程度的消除由于井架承載不夠倒塌帶來的損失,為井架管理單位合理安全的安排生產(chǎn)提供可靠安全保障,帶來巨大的社會效益。 

【文章來源】：中國石油大學(xué)(華東)山東省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

井架應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計方案

第二章長期監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)方案及應(yīng)變傳感器研發(fā)測試6圖2-2井架受力監(jiān)測無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)Fig.2-2Thewirelessdatatransmissionnetworkforderrickstressmonitoringsystem系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸采用低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)如上圖所示，系統(tǒng)由無線傳感器節(jié)點、網(wǎng)關(guān)、監(jiān)控采集軟件及計算機組成。為了充分實現(xiàn)低功耗功能，拓撲結(jié)構(gòu)采用簇狀樹型結(jié)構(gòu)，簇樹的主干采用TDMA傳輸協(xié)議，不需要路由節(jié)點時刻保持非常耗電的接收狀態(tài)。各個監(jiān)測節(jié)點，采用802.15.4短距離無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將眾多無線傳感器節(jié)點采集數(shù)據(jù)匯集到網(wǎng)關(guān)。同時，網(wǎng)關(guān)可以通過增加GPRS網(wǎng)絡(luò)遠程傳輸模塊擴充功能，以實現(xiàn)與INTERNET網(wǎng)的連接。系統(tǒng)整體采用低功耗設(shè)計，避免使用有線電源。節(jié)點和網(wǎng)關(guān)使用井隊用電（免維護持續(xù)監(jiān)測）或電池供電（分鐘間隔周期采集或事件捕獲方式，D型電池可以工作2年以上）。為保持所有節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)的時間一致，基于GPS時間為數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)關(guān)提供時間基準，保持整個系統(tǒng)的絕對時間準確。該系統(tǒng)研發(fā)的主要工作包括：（1）研發(fā)無線應(yīng)變檢測系統(tǒng)硬件模塊，完成適合野外長期監(jiān)測的應(yīng)變傳感器；（2）建立無線應(yīng)變數(shù)據(jù)采集模塊、無線接收網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線發(fā)射/采集；（3）編制長期監(jiān)測控制系統(tǒng)軟件實現(xiàn)系統(tǒng)的綜合控制；（4）將研究情況與現(xiàn)場實際情況進行比較，驗證研究該系統(tǒng)的靈敏度以及傳輸數(shù)據(jù)的可靠性。其中，井架安全預(yù)警系統(tǒng)的核心是對井架關(guān)鍵部位的應(yīng)變監(jiān)測，因此可進行長期應(yīng)變監(jiān)測的傳感器研發(fā)是進行系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵。

第二章長期監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)方案及應(yīng)變傳感器研發(fā)測試8間線.膨脹系數(shù)的差異共同作用。解決方法：選用溫.度自補償與測試件材料匹.配的應(yīng)變片。蠕變自補.償功能——產(chǎn)生原因：材料的滯彈性效應(yīng)而存在固有微蠕變特性，表現(xiàn)為傳感器的輸出隨時間增加而增加。彈.性模量自補償功能——產(chǎn)生原因：材料的彈.性模量一般隨著環(huán)境溫度的升高而下降。根據(jù)虎.克定律ε=δ/E，在載荷不變的情況下，隨著溫度的升高導(dǎo)致構(gòu)件的變形量將增大，因而所測量的應(yīng)變ε也隨之增加，如果應(yīng)變計的靈敏系數(shù)K能隨溫度升高而適當(dāng)降低，根據(jù)相關(guān)結(jié)論應(yīng)變計的輸出不隨溫度改變[15]。解決方法：彈.性模量自補.償應(yīng)變片必須與彈.性體材料相匹配。應(yīng)變計蠕變補償標號的選擇——與材料一致。應(yīng)變計溫度自補償系數(shù)的選擇——與材料一致。應(yīng)變計接線方式的選擇——焊接方便。SL350-S應(yīng)變片式傳感器結(jié)構(gòu)如下：圖2-3內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖Fig.2-3Theinternalstructure可以針對不同的井架立柱的型材特點，進行兩種固定方式：左圖是底座和螺母相配合的固定方式。右圖是采用F夾的固定方式。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3292056