周玉忠

（江蘇油田分公司工程技術(shù)服務(wù)中心，江蘇揚(yáng)州 225265）

SmartMonitor在連續(xù)油管車上的應(yīng)用

周玉忠

（江蘇油田分公司工程技術(shù)服務(wù)中心，江蘇揚(yáng)州 225265）

概括了江蘇油田工程技術(shù)服務(wù)中心使用的連續(xù)油管作業(yè)車整車特點(diǎn)，從硬件構(gòu)成和軟件介紹兩方面闡述了SmartMonitor 系統(tǒng)。

SmartMonitor；連續(xù)油管 ；監(jiān)控系統(tǒng)

1 連續(xù)油管車簡(jiǎn)介

工程技術(shù)服務(wù)中心使用的連續(xù)油管作業(yè)車為自走式連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備，主要由自走式底盤、車上作業(yè)機(jī)構(gòu)、防噴器組等部分組成。車上作業(yè)機(jī)構(gòu)主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)及變速箱、泵組、控制室、SmartMonitor控制系統(tǒng)、連續(xù)油管滾筒、80H 四鏈條注入頭、軟管滾筒以及液壓系統(tǒng)、電路系統(tǒng)等。

2 整車技術(shù)特點(diǎn)

1）整車集成化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)精巧，轉(zhuǎn)彎半徑小，能滿足小井場(chǎng)使用及井場(chǎng)快速安裝和拆卸的要求，作業(yè)效率高。

2）分段式異型車架結(jié)構(gòu)底盤采用高強(qiáng)度熱軋鋼板組焊而成，重量輕，載重量大；底盤采用全輪驅(qū)動(dòng)，越野性能強(qiáng)。

3）升降式控制室，可清楚觀察連續(xù)油管及井口之上的注入頭的工作情況。

4）可拆換式滾筒，能夠適應(yīng)作業(yè)井深大于連續(xù)油管滾筒容量時(shí)，方便快速地實(shí)現(xiàn)滾筒的更換，不間斷作業(yè)，提高作業(yè)效率。

5）滾筒驅(qū)動(dòng)力由液壓驅(qū)動(dòng)組件輸出，僅需要更換排管器輥?zhàn)?、注入頭夾持塊以及鵝徑管的三個(gè)頂輥，即可使用 1〞～23/8〞油管，更換機(jī)構(gòu)人性化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單快捷，勞動(dòng)強(qiáng)度低。

6）采用先進(jìn)的四鏈條式注入頭，結(jié)構(gòu)更加緊湊，提升力更強(qiáng)，在必要的情況下可以將兩個(gè)注入頭串聯(lián)使用，能夠滿足更加復(fù)雜井況的需要，同時(shí)四鏈條結(jié)構(gòu)能有效減小連續(xù)油管在注入過程中由于加持力造成的變形。

7）運(yùn)輸時(shí)注入頭及相關(guān)壓力控制設(shè)備位于作業(yè)車后部，油管可始終放入注入頭內(nèi)。

8）整車控制采用 SmartMonitor 系統(tǒng)，性能穩(wěn)定，維護(hù)方便。

3 SmartMonitor的主要組成

操作系統(tǒng)主要包括電源、兩臺(tái)觸摸顯示屏和各種操作按鈕及手柄，兩臺(tái)顯示屏同時(shí)顯示不同的內(nèi)容，便于對(duì)不同部件進(jìn)行監(jiān)控。控制室的主要功能是：

1）控制滾筒、注入頭、BOP 等上裝組件協(xié)調(diào)工作 ；

2）將分布于作業(yè)車各個(gè)部件的傳感器產(chǎn)生的信號(hào)集中顯示，便于操作人員實(shí)時(shí)監(jiān)控并及時(shí)做出調(diào)整；

3）紀(jì)錄作業(yè)過程中的數(shù)據(jù)，便于查詢。

3.1 SmartMonitor的硬件構(gòu)成

SmartMonitor系統(tǒng)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將系統(tǒng)各個(gè)部位的參數(shù)如：溫度、壓力、液位和拉力等模擬信號(hào)進(jìn)行采集轉(zhuǎn)換，最終以數(shù)字形式實(shí)時(shí)顯示在控制室的兩塊顯示屏上。其中，溫度包括發(fā)動(dòng)機(jī)油溫、水溫和液壓系統(tǒng)油溫；壓力包括蓄能器壓力、液壓系統(tǒng)各個(gè)關(guān)鍵部位壓力以及施工時(shí)的循環(huán)壓力和井口壓力等；深度由安裝在油管上的馬丁代克采集轉(zhuǎn)換；液位包括液壓系統(tǒng)主動(dòng)力油箱和蓄能器液壓油箱液位，液位主要通過安裝在液壓油箱內(nèi)的高位感應(yīng)器、低位感應(yīng)器和低低位感應(yīng)器檢測(cè)；下入井內(nèi)的油管的負(fù)荷由安裝在注入頭上的剪切式拉力傳感器采集；排量數(shù)據(jù)由安裝在連續(xù)油管入口管匯上的流量計(jì)采集。

圖1 SmartMonitor系統(tǒng)構(gòu)成圖

在執(zhí)行各種動(dòng)作操作時(shí)，SmartMonitor系統(tǒng)將控制臺(tái)按鈕和手柄產(chǎn)生的模擬信號(hào)輸出作用到電比例調(diào)節(jié)閥上，并將各改變后的數(shù)據(jù)及時(shí)回傳顯示，由操作人員根據(jù)顯示結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)整。

車上安裝有兩只200L 的液壓油箱，一只油箱為主要工作油箱，另一只為儲(chǔ)能器油箱。整個(gè)系統(tǒng)的液壓動(dòng)力由安裝在控制室下方的四聯(lián)泵提供。

一號(hào)泵的排量為180mL/r，主要功能是為注入頭提供動(dòng)力，最大輸出為35MPa。

二號(hào)泵的排量為 56mL/r，主要功能是為滾筒提供動(dòng)力，最大輸出壓力為21MPa。

三號(hào)泵的排量為 45mL/r，主要功能是為執(zhí)行動(dòng)作的回路提供動(dòng)力，最大壓力為21MPa。

四號(hào)泵的排量為 18mL/r，主要功能是為防噴器線路提供動(dòng)力，最大壓力為21MPa。

3.2 SmartMonitor的軟件介紹

3.2.1 主界面設(shè)定

系統(tǒng)進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)后，主界面主要包括5個(gè)不同的儀表顯示，每個(gè)儀表代表了不同的參數(shù)，分別為循環(huán)壓力、井口壓力、深度、管柱速度、管柱重量。每個(gè)儀表的標(biāo)題欄同時(shí)也是該儀表參數(shù)的設(shè)定按鈕，點(diǎn)擊進(jìn)入后可以進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。

SmartMonitor智能控制系統(tǒng)還包括 Smart Coil 注入頭監(jiān)控系統(tǒng)、Smart Well BOP 監(jiān)控系統(tǒng)和 Smart Pump 泵組監(jiān)控系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)。

3.2.2 Smart Coil 注入頭監(jiān)控系統(tǒng)

Smart Coil 注入頭監(jiān)控系統(tǒng)界面，界面中顯示了滾筒和注入頭的相關(guān)參數(shù)，如滾筒轉(zhuǎn)速、扭矩，注入頭夾持力等。

3.2.3 Smart Well BOP 監(jiān)控系統(tǒng)

點(diǎn)擊菜單中的 Smart Well 按鈕后即可顯示 Smart Well BOP監(jiān)控系統(tǒng)界面，如果需要選擇不同的防噴器組合形式，可以點(diǎn)擊界面中的下拉菜單進(jìn)行選擇。

選擇了最后一組防噴器組合的選項(xiàng)后，界面的左側(cè)便顯示出該防噴器組的組合方式，從上到下依次為防噴盒、防噴管、四閘板防噴器、雙閘板防噴器和單閘板防噴器，在界面的右側(cè)依次顯示的是防噴器、井口、系統(tǒng)壓力以及鏈條夾持、張緊力和防噴器油位等相關(guān)參數(shù)。

3.2.4 SmartMonitor權(quán)限設(shè)置

當(dāng)啟動(dòng) SmartMonitor 智能控制系統(tǒng)時(shí)，需要根據(jù)要求輸入用戶名和密碼，隨后系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)登陸用戶的使用權(quán)限，對(duì)用戶的操作權(quán)限進(jìn)行定義。SmartMonitor 智能控制系統(tǒng)定義了三種用戶級(jí)別，分別對(duì)系統(tǒng)享有不同的操作權(quán)限：

操作員：享有系統(tǒng)定義的最低權(quán)限，只能進(jìn)行系統(tǒng)操作和進(jìn)行少量的運(yùn)行設(shè)定；

監(jiān)督員：權(quán)限略高于操作員，除享有操作員權(quán)限外，還享有更多的系統(tǒng)設(shè)定權(quán)限，如可以設(shè)定停泵下限壓力等；

管理員：擁有最高操作權(quán)限，可以對(duì)系統(tǒng)的所有設(shè)定進(jìn)行修改。

權(quán)限分級(jí)的優(yōu)點(diǎn)就是能在操作員操作過程中予以保護(hù)，防止在操作過程中因失誤造成誤動(dòng)作。

通過深度設(shè)定實(shí)例來說明不同操作權(quán)限的設(shè)定。

操作員可以設(shè)定表層井深和全井深報(bào)警值。在設(shè)定表層井深報(bào)警時(shí)，可以設(shè)定：

（1）聲音報(bào)警：操作員可以設(shè)定系統(tǒng)表層井深聲音報(bào)警值，當(dāng)管柱在該區(qū)域的速度超過設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)聲音報(bào)警，提醒操作員降低管柱速度。

（2）關(guān)停報(bào)警：操作員可以設(shè)定系統(tǒng)表層井深關(guān)停報(bào)警值，當(dāng)管柱在該區(qū)域的速度超過設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)關(guān)停。

在設(shè)定全井深報(bào)警時(shí)，可以設(shè)定：

（1）聲音報(bào)警 ：操作員可以設(shè)定系統(tǒng)全井深聲音報(bào)警值，當(dāng)管柱在井內(nèi)任何位置的速度超過設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)聲音報(bào)警，提醒操作員降低管柱速度。

（2）關(guān)停報(bào)警：操作員可以設(shè)定系統(tǒng)表層井深聲音報(bào)警值，當(dāng)管柱在內(nèi)任何位置的速度超過設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)關(guān)停。

全井深報(bào)警主要用于連續(xù)油管下井作業(yè)時(shí)，用于防止連續(xù)油管超出設(shè)定深度。

此時(shí)監(jiān)督員權(quán)限可以設(shè)定深度計(jì)的最大量程和井深，以及表層井深范圍。通過這2項(xiàng)參數(shù)的設(shè)定，可以限制操作員的設(shè)定范圍，起到了安全監(jiān)督的作用。

3.2.5 SmartMonitor的優(yōu)點(diǎn)

（1）由于使用了 SmartMonitor系統(tǒng)，控制室內(nèi)沒有液壓元器件，真正實(shí)現(xiàn)了控制室的“干”式控制，作業(yè)人員工作環(huán)境整潔舒適。

（2）SmartMonitor系統(tǒng)將各類數(shù)據(jù)以數(shù)字形式直觀的顯示在控制屏上，便于操作人員直觀掌握施工狀態(tài)，并及時(shí)做出調(diào)整。

（3）SmartMonitor系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)記錄下施工時(shí)的壓力、排量、深度等數(shù)據(jù)，通過專用的解釋軟件，可以將每口井的施工數(shù)據(jù)還原。

[1] 梁根選，金時(shí)麟 .連續(xù)油管下井作業(yè)技術(shù)與設(shè)備 [J].焊管，2011.

Application of Smartmonitor in Continuous Tubing

Zhou Yu-zhong

This paper summarizes the characteristics of the coiled tubing vehicle used by Jiangsu Oilf i eld Engineering and Technical Service Center，and expounds the SmartMonitor system from the aspects of hardware composition and software introduction.

SmartMonitor；coiled tubing ；monitoring system

F426.22

：A

：1003–6490（2017）07–0135–02