电气自动化在井下工具实验室的应用策略

电气自动化在井下工具实验室的应用策略

周子健

131182198611145046

摘要：在油田提质增效的过程中，电力自动化技术得到了越来越多的运用，为适应科研课题的需要，石油分公司钻采工艺研究所的井下仪器实验室正在持续地提升自身的自动化程度，减少人力费用，让试验人员摆脱枯燥、繁重的劳动负担，让他们能够更好地了解到最新的科学技术，对试验计划进行更多的优化，以适应各种井下仪器开发过程中对复杂环境的试验需要，并确保试验资料的可靠、作业的安全，为新型的井下仪器的开发奠定坚实的基础。

关键字：电控；地下仪器试验室；科研与应用；安全管理

前言

在此基础上，结合地下仪器室所需要的环境、压力、温度等，研制出与之配套的自动电子控制系统，并充分发挥其特有的网络、信息化、数字化等优点，确保中央控制室、现场设备、保护系统三者之间的相互配合与统一。这对进行集控管理，实现实时共享和自动化交换全局数据，降低工作人员的劳动量，简化工作的复杂性，在某种意义上提高了井下仪器实验室的信息化发展和自动化水平，以确保电气控制生产的可靠和安全。

1电力自动控制总论

电气自动化技术包含了仪表测量、可编程逻辑控制等方面的内容，它具有很高的综合性和集成性，可以适应目前石油行业对现代井下仪器的研究与开发的各种需要。由于地下仪器的研制和开发对技术规范提出了更高的要求，在许多步骤上都以自动操作取代了手工作业，所以在试验中许多步骤都需要有更高的自动化作业程度。提升油田井下仪器实验室的电气自动化程度，不仅可以极大地提升各类硬件装置的工作效率，而且还有助于降低其出现故障的概率和破坏性，可以从总体上提升井下仪器研究与开发的效率，还可以对其进行深度地发掘，从而提升其在试验中的智能化程度，从而提升其工作效率，确保其安全，为油田的增储创效打下坚实的基础。

2地下仪器试验室中电控系统的主要用途

2.1钻井设备的基本试验作业系统

2.1.1在水浸泡和油浸泡条件下进行的高压试验

水浸试验装置是一套大型打压试验装置，它具有性能稳定，具有较高的自动化水平，适用于石油天然气生产的井口装置、连接装置及附件、套管悬挂器和油管悬挂器、阀门和节流器以及其他异径连接装置和封隔器的承压完整性试验，封隔器的坐封、解封、耐压试验及强度试验，此外，对胶筒、橡胶密封圈等井下用橡胶制品在高压环境下进行老化、疲劳性能及寿命评估试验。实验用的是纯净水[1]。由一座高压水增压站及三个垂直的浸水测试套筒组成。

本试验机的操作界面上有“远程控制”和“现场手动”两个选项，十分方便。具有快捷转换功能的操作接口，可实现“一键”转换。中控室内的遥控平台上安装了一台内置的微机，可以按照指令及设置的参数，实现测试流程的自动化。各上位机通过数据链路进行信息交互，实现了对各上位机的实时传输。利用高级微机系统提供的流程图信息接口，实现了对各个节点的测试情况及测试参数的实时展示。

2.1.2防砂滤网性能评定试验装置

对不同类型的防砂筛管的挡砂精度、抗堵塞性能、出砂粒径、粒度分布等进行实验，并对其性能的优劣进行对比，进而对不同类型的防砂技术进行优选，进而对不同类型的防砂技术进行合理的指导。对新研制出的防砂新工艺及新产品，可以先进行试验，再进行试验，然后再使用。

2.2电视监视

井下工具实验室使用的是由摄像机（镜头、云台、防护罩）、视频解码器、控制台切换装置、监视设备、硬盘录像机等设备构成的数字化高清视频监控系统。摄像头采集到的数据，通过译码器进行译码，然后传输到监控系统中，进行监控。该实验室配备了15个高清数码相机，能够在水浸、油浸、模拟井等进行远距离压制试验的时候，进行实时的实时监测，也能够对一些危险的高风险装备进行有针对性的监测，比如：高压柱塞泵、深坑内的高温导热油泵、供热系统等，从而缩短试验人员在高压区内的工作时间。同时，摄像装置会保存所有的影像资料，以便研究人员对试验的具体情况进行分析，并对试验方案进行改进，也可以在出现意外的时候进行调查和取证。

2.3排烟方式

矿井下仪器试验中，矿井下仪器试验工作的安全与否，直接影响到矿井下仪器试验者工作的安全。在井下工作实验室，由于油浸高温高压试验系统进行的次数比较多，因此，由于试验过程中的温度升高，残留的柴油介质会随着温度升高而蒸发到工房中，因此，在试验过程中，由于试验过程中的环境比较封闭，因此，在试验过程中，必须在试验室中，通过现场的方式，将柴油的水蒸气进行排放，从而减小了柴油发生着火和爆炸的危险，同时也减小了对人类的伤害[2]。虽然实验室的地下空间比较封闭，但是在进行水浸、油浸等实验的时候，必须要到地下去巡视，这个时候就必须打开轴流式风扇，对地下空间进行空气流通，当空气质量达到要求之后，再到地下空间去巡视，查找问题，而通风设备的安装对于保障室内工作环境的安全以及人员的身体健康有着非常关键的意义。

2.4电力分配

井下仪器实验室的配电网具有诸多优点，包括：包括：能够有效提高电能质量；能够科学合理地处理电网故障并实施隔离；能够有效地保证电网的控制效率和供电稳定性。这种配电网可以被分为几个子系统，通过使用电气自动化技术，能够使各子系统间的互相配合得到科学的协调，从而对提升配电网的稳定性起到了积极的作用。利用电子监控，可以对井下工具实验室的配电系统状态进行实时监控，并具有一定的辅助控制功能，可以对配电系统的的运行数据进行收集和判断，从而得到运行状态。与此同时，运用无功补偿技术，对供电系统电网的功率因数进行提升，从而减少供电变压器及输送线路的损耗，从而提升供电效率，改善供电环境。

3结果与讨论

通过对地下仪器试验室各制造工序进行电子监控，使试验工作的工作效率得到极大地提升，对保证试验工作的平稳性、安全性具有积极的意义。为此，必须重视电子控制技术的发展与进步，加大电子控制技术在科学研究与试验中的应用。首先，在软硬件上进行了一系列的升级，比如在容易发生意外的地方，加入了PID的闭合系统，提高了系统的安全性。其次，引进了无人驾驶飞机，取代了实验室工作人员到现场巡视，实现了对高温、高压等环境的实时监控。也可以针对某些具有高危险的设备和地点，比如工作人员进入不方便，一旦出现危险，很难避开，但是需要到现场勘查的场地，可以考虑使用无人机进行观测，这样可以减少工作人员出现意外的危险。此外，无人机还可以进行视频监控和保存，为科学实验提供图像参考。为了达到这个目的，下一步还计划对配电系统展开更多的改进，将单个泵由工频转换成变频控制，从而达到节约能源、降低能耗的目的，并进行主动的创新，发掘出新的适用范围。

4结语

随着油田提高质量、提高效益，对井下工具的研究开发要求更高，研究开发效率也更高，因此，将会有更多的电控技术被用于井下工具的研究开发。电气自动化技术不但可以提高井下工具的研发效率，还可以减少人力成本和人力，并快速地将研究结果转换为生产力，为油田的开发降本增效，创造效益提供支持。文章从五个方面对地下仪器试验系统、视频监控系统、通风系统、配电系统、消防系统及应急灯光系统等进行了分析，并就其未来发展趋势提出了几点探，以期对有关实际工作和研究工作有参考价值。

参考文献

[1]赵峰，梁启武，马倬，等.自动化技术在提高油田海管运行安全性方面的应用[J].高端装备制造，2013，168(12)：58-61.

[2]王志伟，魏军.实验室自动化系统在临床实验室的应用[J].临床检验杂志，2013，31(11)：818-819.