由歐美大地儀器設(shè)備中國(guó)有限公司在中國(guó)獨(dú)家代理的美國(guó)橋梁診斷公司（BDI）無(wú)線結(jié)構(gòu)測(cè)試系統(tǒng)（STS-WiFi）于2008年11月1日在大慶油田的鋼鐵1205鉆井隊(duì)的井架上一次調(diào)試成功。

　　這是BDI在我國(guó)銷售的第一套32通道無(wú)線結(jié)構(gòu)測(cè)試系統(tǒng)，為鉆井井架安全承載能力評(píng)定提供了一種無(wú)線方法。由于采用了無(wú)線測(cè)量技術(shù)，免除了電纜運(yùn)輸和連接的繁重工作，大大地提高了測(cè)試效率和測(cè)試人員的安全性。

鋼鐵1205鉆井隊(duì)井架

　　井架是石油鉆井和修井作業(yè)過(guò)程中的重要組成部分，現(xiàn)代鉆井、修井作業(yè)都使用井架。井架負(fù)責(zé)起升和下放鉆柱、安放天車、懸掛游車、大鉤等機(jī)具以及存放鉆柱、油管等。井架作為鉆機(jī)系統(tǒng)設(shè)備中的關(guān)鍵部分，其安全性能直接關(guān)系到整套鉆機(jī)系統(tǒng)的安全生產(chǎn)，現(xiàn)已被納入評(píng)價(jià)鉆機(jī)體系安全運(yùn)行的項(xiàng)目之中。在長(zhǎng)期生產(chǎn)使用過(guò)程中，由于拆裝、運(yùn)輸 、超載和腐蝕等各種因素的影響，井架各桿件、桿件間連接及整體都會(huì)出現(xiàn)不同程度的損傷缺陷，這些損傷缺陷使井架的承載能力低于原設(shè)計(jì)，導(dǎo)致安全載荷的未知，造成生產(chǎn)安全隱患。為確保鉆機(jī)鉆井過(guò)程的安全運(yùn)行，準(zhǔn)確評(píng)定鉆機(jī)井架承載能力意義重大.　　

鋼鐵1205鉆井隊(duì)工作中

　　由于井架結(jié)構(gòu)本身是復(fù)雜的空間鋼架或桁架結(jié)構(gòu)，其缺陷特征又復(fù)雜多樣，而目前評(píng)定理論又無(wú)法給出精確的評(píng)定結(jié)果， 因此現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)是當(dāng)前評(píng)定井架實(shí)際承載能力主要手段。 而其中測(cè)量井架桿件的應(yīng)力應(yīng)變是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中最主要的部分。要在井場(chǎng)實(shí)施井架應(yīng)變測(cè)試，操作人員必須攀爬到十幾米到幾十米的井架上安裝傳感器，工作是危險(xiǎn)艱巨的。

　　專門(mén)致力于結(jié)構(gòu)評(píng)估的美國(guó)橋梁診斷公司最新推出的無(wú)線結(jié)構(gòu)測(cè)試系統(tǒng)更加堅(jiān)固，輕巧和高效。STS-WiFi系統(tǒng)包括一個(gè)獨(dú)立的基站，和16個(gè)四通道的節(jié)點(diǎn)模塊，最大可接64個(gè)傳感器。裝有WinSTS采集軟件的筆記本電腦與基站，基站與節(jié)點(diǎn)模塊都是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)802.11b/g無(wú)線傳輸協(xié)議進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)傳輸。通訊距離可達(dá)100米。曾榮獲美國(guó)《傳感器》雜志2006年最佳傳感器的BDI技術(shù)的應(yīng)變智能傳感器精度高，安裝容易，可重復(fù)使用。系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別傳感器編號(hào)無(wú)需跟蹤通道號(hào)，只需記錄傳感器在結(jié)構(gòu)上的位置即可，大大減少現(xiàn)場(chǎng)記錄的出錯(cuò)率。整套系統(tǒng)采用充電電池供電，系統(tǒng)可連續(xù)工作長(zhǎng)達(dá)6個(gè)小時(shí)，省去了現(xiàn)場(chǎng)尋找電源的麻煩。更為重要的是采用無(wú)線方法，使得現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作的危險(xiǎn)性和高空作業(yè)的強(qiáng)度大大減少。這套系統(tǒng)的另一個(gè)特點(diǎn)是其采樣率，為1Hz-500Hz, 這意味著它既可以做靜載試驗(yàn)，也可以做動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。它可以記錄載荷試驗(yàn)中的全程數(shù)據(jù)---連續(xù)的動(dòng)態(tài)值。這對(duì)于井架評(píng)定是非常重要的。

　　為了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試STS-WiFi系統(tǒng)，大慶石油學(xué)院秦皇島分院，BDI技術(shù)工程師和歐美大地技術(shù)人員在光榮的鋼鐵1205鉆井隊(duì)的井架上進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)變測(cè)試。 本次調(diào)試試驗(yàn)在和ZJ30DB鉆機(jī)配套的喇4-PS2221塔型井架上進(jìn)行，采用了STS-WiFi 系統(tǒng)的32個(gè)通道。在井架中下段和二層臺(tái)的4根立柱上共布置了32個(gè)應(yīng)變傳感器，每根方形管樁立柱的4個(gè)側(cè)面各布置1個(gè)傳感器。在提升鉆具，剎住及下放鉆具過(guò)程中連續(xù)測(cè)量4個(gè)立柱的動(dòng)態(tài)應(yīng)變值。全程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)應(yīng)變的變化情況，可提高測(cè)試過(guò)程的可控性和測(cè)試精度。本次試驗(yàn)，載荷分為5級(jí)，分別為48，95，146，257，48 kN。 加載時(shí)間為100秒左右。這次試驗(yàn)，32個(gè)通道的數(shù)據(jù)十分理想，32個(gè)傳感器，無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作正常，輸出的數(shù)據(jù)與石油測(cè)試行業(yè)常用的Dasylab軟件完全兼容，整個(gè)系統(tǒng)一次調(diào)試成功。

現(xiàn)場(chǎng)傳感器安裝

地面數(shù)據(jù)采集，無(wú)線基站和電腦

　　目前我國(guó)在役鉆機(jī)井架千余部左右，修井井架的數(shù)量將更多。隨著我國(guó)對(duì)石油能源需求的快速增長(zhǎng)，需開(kāi)發(fā)的油田也愈來(lái)愈多，特別是近幾年我國(guó)加大了對(duì)西部油田開(kāi)發(fā)的投資力度，鉆、修井井架的使用數(shù)量將會(huì)大大增加。其中使用時(shí)間超過(guò)10年的在役鉆井井架已占井架總數(shù)的三分之二，其中超過(guò)15年的在役井架超過(guò)總數(shù)的三分之一。這些井架由于常年在野外比較惡劣的條件下使用，并且井架在拆卸一運(yùn)輸一安裝這一循環(huán)過(guò)程中各構(gòu)件都不同程度地存在著變形、損傷和腐蝕等缺陷，有的還相當(dāng)嚴(yán)重，使井架 的承載能力低于原設(shè)計(jì) ，導(dǎo)致安全載荷的未知 ，成為鉆井及修井作業(yè)安全生產(chǎn)中的重大事故隱患。 特別是在近幾年我國(guó)加大了各行業(yè)安全生產(chǎn)的重視力度。因此進(jìn)行井架承載能力安全檢測(cè)評(píng)估是勢(shì)在必行的工作。而目前作為安全檢測(cè)主要部分的井架桿件應(yīng)變測(cè)量大多還采用有線儀器，安裝繁瑣，耗時(shí)長(zhǎng)，且需要攜帶大量的外部連接導(dǎo)線，增加了操作人員高空作業(yè)的難度和危險(xiǎn)系數(shù)。而B(niǎo)DI公司的STS-WiFi系統(tǒng)，傳感器安裝快捷，一個(gè)傳感器安裝只需1-2分鐘，并且采用無(wú)線傳輸，無(wú)須攜帶電纜，采集軟件操作簡(jiǎn)單容易，經(jīng)過(guò)1個(gè)小時(shí)的簡(jiǎn)單培訓(xùn)，用戶即可使用。這次大慶油田調(diào)試，就是由用戶自行完成。BDI這套無(wú)線結(jié)構(gòu)測(cè)試系統(tǒng)為井架承載能力安全測(cè)試評(píng)定提供了一種高效方法，已引起了石油測(cè)試行業(yè)的強(qiáng)烈關(guān)注，這次調(diào)試成功，勢(shì)必會(huì)在我國(guó)的中石油、中石化、中海油三大石油公司所屬的油田現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)一步擴(kuò)大。

培訓(xùn)

STS-WiFi數(shù)據(jù)采集軟件實(shí)時(shí)顯示4個(gè)通道應(yīng)變曲線

Dasylab分析軟件顯示32通道實(shí)測(cè)應(yīng)變曲線