本發(fā)明涉及鉆機(jī)井架檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種能夠進(jìn)行井架的全生命周期狀態(tài)檢測的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，針對石油鉆機(jī)井架的狀態(tài)監(jiān)測，主要是由專門的檢測人員攜帶專門的檢測儀器，按照相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，在現(xiàn)場對石油鉆機(jī)井架開展周期檢測并評價(jià)，難以滿足在全天候使用條件下和各種復(fù)雜工況下對石油鉆機(jī)井架的狀態(tài)監(jiān)控。

現(xiàn)有技術(shù)存在如下缺點(diǎn)：

1、需要檢測人員攜帶檢測儀器現(xiàn)場操作；

2、無法對井架的全生命周期過程中的狀態(tài)隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)控；

3、離線操作，不能實(shí)時(shí)反饋井架狀態(tài)。

為解決上述問題，需要發(fā)明一種能夠進(jìn)行井架的全生命周期狀態(tài)檢測的系統(tǒng)和方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種能夠在全天候使用條件下和各種復(fù)雜工況下進(jìn)行井架的全生命周期狀態(tài)檢測的系統(tǒng)和方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案。

一種鉆機(jī)井架狀態(tài)在線檢測系統(tǒng)，其包括：

風(fēng)速風(fēng)向檢測裝置，所述風(fēng)速風(fēng)向檢測裝置與安裝基礎(chǔ)固定連接，所述安裝基礎(chǔ)可以是井架或其它任何可以將所述風(fēng)速監(jiān)測裝置固定住的場所；

傾角檢測裝置，所述傾角檢測裝置與所述井架固定連接并采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，所述傾角檢測裝置安裝在所述井架的下部；

靜力檢測裝置，所述靜力檢測裝置與所述井架固定連接并采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，所述靜力檢測裝置安裝在所述井架的中部；

數(shù)據(jù)交換器，所述數(shù)據(jù)交換器從所述靜力檢測裝置采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)交換器通過有線或無線與所述靜力檢測裝置連接；

處理器，所述處理器接收從所述風(fēng)速風(fēng)向檢測裝置、傾角檢測裝置和數(shù)據(jù)交換器傳送來的所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并將所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后存儲入數(shù)據(jù)庫中心，所述處理器通過有線或無線與所述風(fēng)速風(fēng)向檢測裝置、傾角檢測裝置和數(shù)據(jù)交換器連接，所述處理器分析所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)，若所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)值不在所述處理器存儲的安全數(shù)據(jù)值范圍內(nèi)，處理器會進(jìn)行報(bào)警操作，通知相關(guān)人員處理；

客戶端，所述客戶端從所述處理器關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫中心調(diào)取數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，所述客戶端與所述處理器通過有線連接或者無線連接，所述客戶端可從所述數(shù)據(jù)庫中心調(diào)取數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)回收、報(bào)告輸出、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、數(shù)據(jù)分析處理、報(bào)警處理、權(quán)限管理及示例圖顯示等操作。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述井架由井架右段、井架左段及二層臺組成，所述井架從下往上分為井架一段、井架二段、井架三段和井架四段，所述井架與基礎(chǔ)固定連接，所述井架右段由井架右前腿和井架右后腿組成，所述井架右前腿由井架右前腿一段、井架右前腿二段、井架右前腿三段及井架右前腿四段組成，所述井架右后腿由井架右后腿一段、井架右后腿二段、井架右后腿三段及井架右后腿四段組成，所述井架左段由井架左前腿和井架左后腿組成，所述井架左前腿由井架左前腿一段、井架左前腿二段、井架左前腿三段及井架左前腿四段組成，所述井架左后腿由井架左后腿一段、井架左后腿二段、井架左后腿三段及井架左后腿四段組成。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述風(fēng)速風(fēng)向檢測裝置包括風(fēng)速風(fēng)向傳感器、與所述風(fēng)速風(fēng)向傳感器固定連接的風(fēng)速風(fēng)向傳感器安裝支架、與所述風(fēng)速風(fēng)向傳感器安裝支架固定連接的風(fēng)速風(fēng)向傳感器安裝座，所述風(fēng)速風(fēng)向傳感器安裝座與所述二層臺通過法蘭盤固定連接，所述風(fēng)速風(fēng)向傳感器通過有線或無線與所述處理器連接。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述風(fēng)速風(fēng)向傳感器安裝座由頂板、與所述頂板固定連接的鋼管、與所述鋼管固定連接的底板、與所述頂板、鋼管及底板固定連接的筋板，所述鋼管的一端與所述頂板固定連接，所述鋼管的另一端與所述底板固定連接，所述筋板分別與所述頂板及鋼管固定連接用于加固所述頂板與所述鋼管之間的連接，用于加固所述頂板與所述鋼管之間連接的筋板數(shù)量大于等于2，所述筋板還分別與所述鋼管及底板固定連接用于加固所述鋼管與所述底板之間的連接，用于加固所述鋼管與所述底板之間連接的筋板數(shù)量大于等于2。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述傾角檢測裝置包括傾角傳感器、與所述傾角傳感器固定連接的傾角傳感器安裝板、用于將所述傾角傳感器安裝板固定在所述井架上的第一u型螺栓，所述第一u型螺栓的數(shù)量大于等于1，所述傾角傳感器通過有線或無線與所述處理器連接。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述靜力檢測裝置包括與所述井架固定連接的應(yīng)變片、防爆箱、安裝在所述防爆箱內(nèi)的數(shù)據(jù)采集儀、與所述防爆箱固定連接的防爆箱安裝板，用于將所述防爆箱安裝板固定在所述井架上的第二u型螺栓，所述應(yīng)變片數(shù)量大于等于8，所述防爆箱數(shù)量大于等于4，每個(gè)所述防爆箱安裝板需要的所述第二u型螺栓的數(shù)量大于等于1。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述應(yīng)變片分別固定在所述井架右前腿二段、井架右前腿三段、井架右后腿二段、井架右后腿三段、井架左前腿二段、井架左前腿三段、井架左后腿二段及井架左后腿三段上，所述防爆箱分別通過所述防爆箱安裝板與所述井架右前腿二段或井架右后腿二段、井架右前腿三段或井架右后腿三段、井架左前腿二段或井架左后腿二段、井架左前腿三段或井架左后腿三段固定連接，所述防爆箱安裝在所述井架右前腿二段或井架右后腿二段、井架右前腿三段或井架右后腿三段、井架左前腿二段或井架左后腿二段、井架左前腿三段或井架左后腿三段的內(nèi)側(cè)，所述應(yīng)變片通過有線與所述數(shù)據(jù)采集儀，所述數(shù)據(jù)采集儀通過有線或者無線與所述數(shù)據(jù)交換器連接。

本發(fā)明還公開了一種鉆機(jī)井架狀態(tài)在線檢測方法，其包括以下步驟：

步驟一風(fēng)速風(fēng)向傳感器、傾角傳感器及數(shù)據(jù)交換器采集風(fēng)速、傾角及應(yīng)變力實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將所采集到的所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸給處理器；

步驟二所述處理器存儲接收到的的所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)庫中心；

步驟三所述處理器從所述數(shù)據(jù)庫中心提取比對數(shù)據(jù)，所述比對數(shù)據(jù)是一個(gè)安全范圍臨界值；

步驟四所述處理器將所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與所述比對數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，若所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)大于所述比對數(shù)據(jù)，則進(jìn)行報(bào)警后進(jìn)入下一步，若所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)小于所述比對數(shù)據(jù)，則進(jìn)入下一步；

步驟五所述處理器處理所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與所述比對數(shù)據(jù)對比的結(jié)果，并對所述結(jié)果進(jìn)行分析、存儲等操作；

步驟六客戶端從所述處理器的數(shù)據(jù)庫中調(diào)取數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)操作。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

1、能夠?qū)艿臓顟B(tài)進(jìn)行穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和分析并對所采集和分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，為井架的長期安全運(yùn)營和養(yǎng)護(hù)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持；

2、能夠?qū)艿臓顟B(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制監(jiān)測，通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)發(fā)送日報(bào)表，及時(shí)了解井架的運(yùn)行情況及各測點(diǎn)的特征值和預(yù)處理結(jié)果；

3、通過大量的特征值和實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)的分析，建立了一套實(shí)用的安全評估和預(yù)警系統(tǒng)；

4、積累井架狀態(tài)數(shù)據(jù)，為井架長期運(yùn)行和養(yǎng)護(hù)、維修提供必要的決策依據(jù)；

5、滿足了鉆井平臺的防爆要求，同時(shí)達(dá)到了石油鉆機(jī)全天候及惡劣工況下的耐久性要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明檢測系統(tǒng)框圖；

圖2為本發(fā)明井架正視圖；

圖3為本發(fā)明井架俯視圖；

圖4為本發(fā)明圖2a-a剖視圖；

圖5為本發(fā)明圖2b-b剖視圖；

圖6為本發(fā)明防爆箱安裝正視圖；

圖7為本發(fā)明圖6c向視圖；

圖8為本發(fā)明圖6d向視圖；

圖9為本發(fā)明防爆箱安裝板正視圖；

圖10為本發(fā)明傾角檢測裝置安裝正視圖；

圖11為本發(fā)明圖10e向視圖；

圖12為本發(fā)明圖11f向視圖；

圖13為本發(fā)明傾角傳感器安裝板正視圖；

圖14為本發(fā)明風(fēng)速風(fēng)向檢測裝置安裝正視圖；

圖15為本發(fā)明風(fēng)速風(fēng)向檢測裝置安裝側(cè)視圖；

圖16為本發(fā)明風(fēng)速風(fēng)向檢測裝置安裝俯視圖；

圖17為本發(fā)明風(fēng)速風(fēng)向傳感器安裝支架正視圖；

圖18為本發(fā)明圖17g-g剖視圖；

圖19為本發(fā)明風(fēng)速風(fēng)向傳感器安裝支架俯視圖；

圖20為本發(fā)明檢測方法流程圖。

圖中標(biāo)記：1-井架，11-井架右段，111-井架右前腿，1111-井架右前腿三段，1112-井架右前腿二段，112-井架右后腿，1121-井架右后腿三段，1122-井架右后腿二段，12-井架左段，121-井架左前腿，1211-井架左前腿三段，1212-井架左前腿二段，122-井架左后腿，1221-井架左后腿三段，1222-井架左后腿二段，13-二層臺，2-風(fēng)速風(fēng)向檢測裝置，21-風(fēng)速風(fēng)向傳感器，22-風(fēng)速風(fēng)向傳感器安裝支架，23-風(fēng)速風(fēng)向傳感器安裝座，231-頂板，232-鋼管，233-底板，234-筋板，3-傾角檢測裝置，31-傾角傳感器，32-傾角傳感器安裝板，33-第一u型螺栓，4-靜力檢測裝置，41-應(yīng)變片，42-防爆箱，43-防爆箱安裝板，44-第二u型螺栓，a-井架一段，b-井架二段，c-井架三段，d-井架四段。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主體的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

如圖1、圖2和圖3所示，一種鉆機(jī)井架狀態(tài)在線檢測系統(tǒng)，包括風(fēng)速風(fēng)向檢測裝置2、傾角檢測裝置3、靜力檢測裝置4、數(shù)據(jù)交換器、處理器和客戶端，風(fēng)速風(fēng)向檢測裝置2、傾角檢測裝置3、靜力檢測裝置4分別與井架1進(jìn)行固定連接，靜力檢測裝置4有線或無線與數(shù)據(jù)交換器進(jìn)行軟連接，數(shù)據(jù)交換器從靜力檢測裝置4采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，本實(shí)施例中的數(shù)據(jù)交換器數(shù)量為4個(gè)，在其他實(shí)施例中數(shù)據(jù)交換器可以是1個(gè)或者2個(gè)，數(shù)據(jù)交換器通過有線與處理器連接，并將采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸給處理器，在其他實(shí)施例中數(shù)據(jù)交換器與處理器進(jìn)行無線連接，處理器對接收到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并存儲入數(shù)據(jù)庫中心，客戶端從處理器的數(shù)據(jù)庫中心調(diào)取存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)操作，從圖1可知，井架1從下往上分為四段，依次為井架一段a、井架二段b、井架三段c和井架四段d。

如圖4、圖5、圖6、圖7、圖8及圖9所示，靜力檢測裝置4由應(yīng)變片41、防爆箱42、防爆箱安裝板43及第二u型螺栓44組成，本實(shí)施例中應(yīng)變片41的數(shù)量為32個(gè)，安裝在井架二段b和井架三段c上，即，分別安裝在井架右前腿二段1112、井架右前腿三段1111、井架右后腿二段1122、井架右后腿三段1121、井架左前腿二段1212、井架左前腿三段1211、井架左后腿二段1222及井架左后腿三段1221上，由圖4和圖5可知，井架右前腿二段1112、井架右前腿三段1111、井架右后腿二段1122、井架右后腿三段1121、井架左前腿二段1212、井架左前腿三段1211、井架左后腿二段1222及井架左后腿三段1221上各安裝有4個(gè)應(yīng)變片41，應(yīng)變片41安裝在井架工字鋼的外側(cè)，應(yīng)變片41的位置距離井架工字鋼的邊沿小于等于5毫米，應(yīng)變片41在井架1上的安裝位置打磨出應(yīng)變片41的1.5倍大小的鏡面，將應(yīng)變片41焊接在井架1的鏡面上，再用膠水將應(yīng)變片41和鏡面涂滿，并在應(yīng)變片41用防爆盒罩住，由圖6、圖7、圖8及圖9可知，防爆箱42與防爆箱安裝板43通過螺栓固定連接，防爆箱安裝板43通過2個(gè)第二u型螺栓44與井架1固定連接，防爆箱42安裝井架工字鋼內(nèi)側(cè)或外側(cè)，防爆箱42內(nèi)安裝有數(shù)據(jù)采集儀，對井架產(chǎn)生的靜力變化進(jìn)行監(jiān)測，應(yīng)變片41通過有線與數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行連接，數(shù)據(jù)交換器從應(yīng)數(shù)據(jù)采集儀采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

如圖10、圖11、圖12及圖13所示，傾角監(jiān)測裝置3由傾角傳感器31、傾角傳感器安裝板32和第一u型螺栓33組成，傾角傳感器31通過螺栓與傾角傳感器安裝板32固定連接，兩個(gè)第一u型螺栓33將傾角傳感器32與井架固定連接，本實(shí)施例中第一u型螺栓33的數(shù)量為2個(gè)。

如圖14、圖15、圖16、圖17、圖18及圖19所示，風(fēng)速風(fēng)向檢測裝置2由風(fēng)速風(fēng)向傳感器21、風(fēng)速風(fēng)向傳感器支架22及風(fēng)速風(fēng)向傳感器安裝座23組成，風(fēng)速風(fēng)向傳感器21與風(fēng)速風(fēng)向傳感器支架22固定連接，風(fēng)速風(fēng)向傳感器支架22與風(fēng)速風(fēng)向傳感器23固定連接，風(fēng)速風(fēng)向傳感器23與二層臺13通過法蘭盤固定連接，由圖17、圖18及圖19可以看出，風(fēng)速風(fēng)向傳感器安裝座23由頂板231、鋼管232、底板233及筋板234組成，本實(shí)施例中筋板234的數(shù)量為6個(gè)，頂板231與鋼管232的一端固定連接，且頂板231與鋼管232的連接處沿鋼管均勻分布固定連接有3個(gè)筋板234，用于加固頂板231與鋼管232之間的連接，底板233與鋼管232的另一端固定連接，且底板233與鋼管232的連接處沿鋼管均勻分布固定連接有3個(gè)筋板234，用于加固底板233與鋼管232之間的連接，底板233通過法蘭盤與二層臺13固定連接。

如圖20所示，一種鉆機(jī)井架狀態(tài)在線檢測方法，其包括以下步驟：

步驟一風(fēng)速風(fēng)向傳感器、傾角傳感器及數(shù)據(jù)交換器采集風(fēng)速、傾角及應(yīng)變力實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將所采集到的所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸給處理器；

步驟二處理器存儲接收到的的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)庫中心；

步驟三處理器從處理器的數(shù)據(jù)庫中心提取比對數(shù)據(jù)，比對數(shù)據(jù)為風(fēng)速、傾角及應(yīng)變力數(shù)值的安全范圍臨界值；

步驟四處理器將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與比對數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，若實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)大于比對數(shù)據(jù)，即若風(fēng)速、傾角及應(yīng)變力的實(shí)時(shí)數(shù)值大于安全范圍臨界值，則進(jìn)行報(bào)警后進(jìn)入下一步，若實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)小于比對數(shù)據(jù)，即若風(fēng)速、傾角及應(yīng)變力的實(shí)時(shí)數(shù)值在安全范圍內(nèi)，則直接進(jìn)入下一步；

步驟五處理器處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與比對數(shù)據(jù)對比的結(jié)果，并對結(jié)果進(jìn)行分析、存儲等操作，將比對結(jié)果存儲如數(shù)據(jù)庫中心；

步驟六客戶端從處理器的數(shù)據(jù)庫中心調(diào)取數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)操作，相關(guān)操作包括從處理器的數(shù)據(jù)庫中調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)回收、報(bào)告輸出、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、數(shù)據(jù)分析處理、報(bào)警處理、權(quán)限管理及示例圖顯示等操作。

當(dāng)鉆機(jī)出現(xiàn)卡鉆故障時(shí)，處理器接受數(shù)據(jù)采集儀從應(yīng)變計(jì)采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控應(yīng)變計(jì)的應(yīng)力變化，處理器將采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與處理器數(shù)據(jù)庫中預(yù)選設(shè)定的應(yīng)力限值進(jìn)行比較，通過比對結(jié)果及時(shí)處理卡鉆故障。

當(dāng)需要對井架進(jìn)行年檢時(shí)，自行對井架施加標(biāo)準(zhǔn)拉力，遠(yuǎn)程對井架受力狀態(tài)進(jìn)行檢定，通過采集應(yīng)力變化數(shù)據(jù)來判斷井架的合格狀態(tài)，并自動(dòng)出具井架狀態(tài)報(bào)告。