钻井现场应急通讯技术的研究与应用

钻井现场应急通讯技术的研究与应用

摘要：随着信息技术的飞速发展，利用现代化手段解决紧急情况下的钻井现场问题尤为重要，将信息技术应用到井场应急方面，实现远程指挥模式、远程数据监测、原始数据保留等现代化管理模式。

关键词：信息化应急指挥数据传输

渤海钻探第一钻井分公司（以下简称公司）是中国石油天然气集团公司渤海钻探工程有限公司下属的子公司，位于天津市滨海新区大港油田，是一个提供石油钻井工程技术服务为主的专业化公司。截至2010年底，公司拥有各类设备1791台（套），其中各类成套钻机36部，可在平原、沙漠、山地、丘陵、海滨等各种复杂地形地貌和各种自然气候条件下，承担井深7000米以内的各类油气井、煤层气井、地热井、水井的钻井施工。目前主要在天津大港油田、河北冀东油田、海南福山油田、内蒙古苏里格油气田和北京华油天然气公司储气库项目等国内市场承包石油钻井工程。

由于油田所在地理位置往往具有特殊的工作环境，并且受到客观条件的限制，非人力可选择，更非人主观可控制，油区的地形起伏不平，很多油区位置偏僻，数据和资料的传输更为困难，更无从谈到生产应急方面的支持，以前钻井现场的生产数据、报表等资料一般以手机通话、纸张材料、电子报盘等形式上报生产管理部门，每月耗费大量的通话费、材料费、油料费等，且数据、报表的可靠性、真实性、实时性均无法得到有效保障。

通过对信息技术、钻井技术的综合分析研究，第一钻井公司形成了一套集钻井现场综合信息采集、储存、通讯、应用为一体的现场信息综合应用技术，实现对钻井现场信息的采集、存储、传输、共享、分析，达到对钻井施工过程进行有效监测的目的。同时，为后方管理者与作业者进行科学决策提供实时的现场数据和图形，从而达到后方专家远程指导现场工作、提高钻井时效与质量、控制钻井成本的目的。

一、应急网络通道的选择与网络平台的搭建

公司通过多方面调研了gprs、cdma、微波、卫星等多种网络传输方式，我们最终选定了以微波为主、卫星为辅的无线网络连接方式，形成无线覆盖一点对多点方式。各钻井队可以在0～80公里（直线距离）内随意移动，移动后只需调整钻井队处的天线方向就可重新接入无线网络，无线网络覆盖了大港油区所有钻井队，实现了钻井队以不低于5m带宽连入油田网，解决了钻井队上网速度慢的问题。钻井队工程技术员可实时浏览报表数据、门户新闻、生产动态等信息，在地理位置偏僻的区域，无线宽带网络解决了一切通讯困难的问题，为生产应急提供了高速的通讯及数据传输通道。

二、数据实时传输与预警

通过在井场关键部位安装传感器，实时将数据回传到中心服务器，服务器将数据进行处理，实现了包括井深、钻头位置、钻头进尺、钻时、钻压、扭矩、钻速、立管压力、套管压力等参数实时回传，实时显示。公司后台技术专家通过浏览动态数据及数据曲线，

能够在第一时间发现井上存在的问题，及时通过网络或电话等方式对钻井队进行指导，最大限度保证了技术措施的及时下达，使正钻井每一时刻的施工情况有了可追溯性，一旦出现生产事故或重大险情，重要的生产数据也已实时存储到后台数据中心，为事故案例分析及问题追溯提供最准确的依据。

三、视频实时监控与预警

随着信息化的飞速发展，通过信息化手段提高钻井现场管理水平，提升远程应急指挥能力，从而实现监督现场操作，减少现场违章行为，杜绝误操作造成的事故等显得十分重要而现实。根据钻井队的设备情况及井场的具体环境，在井场四个点（钻台、罐区、泵区、井场）安装视频监控设备，实现了摄像头的预置拍摄及取证拍摄等功能，通过手动操作摄像机进行近距离、高清晰查看井场人员工作情况，后台设置视频存储器，对生产施工现场行为进行视频图像自动存储。公司通过对井场视频监控系统持续开发利用，实现了生产应急指挥、组织协调的革命性变革，极大地提升了管理的效率和效益。

1.构建远程应急现场检查模式

远程视频监控系统的实施，实现了钻井井场实时数据收集、数据定时回传、远程监控决策与分析等功能，改变了公司领导及机关部门传统的上井检查、驻井监督管理模式，遇到不可抗力因素不能到现场进行检查时，领导及机关部门通过视频，在公司随时对遍布国内钻井现场生产情况进行监控，建立了远程应急现场检查体系新模

式。

2.构建远程安全监督模式

公司安全监督站专门设立了视频监督岗位，24小时对钻井队现场进行监控，更好地协助钻井队对现场的风险和隐患进行识别，更加及时地发现并纠正员工的违章行为，实现了安全管理由点向面的转变。2009年以来，公司通过数据传输和视频监控系统，累计发现并预防了15起井控风险，发现各类安全风险和隐患80余项，发现并纠正违章行为47起，为现场安全生产提供了有力保障，见图9。3.构建应急指挥模式

公司生产技术科应用井场信息远程传输系统，对钻井过程实施远程监控，由技术专家24小时值班，充分利用实时监测的钻井参数、钻时、钻井液体积、全烃值含量、开泵循环或灌钻井液等信息数据，一旦钻井现场出现问题，立即分析出解决办法和保障措施，指导现场做好井控工作，较好地发挥了技术专家的应急指挥作用，有效地预防了各种工程事故及复杂发生。

四、建立应急视频会议系统

由于钻井作业的特殊性，各钻井队分布在不同的地点，相互之间相距较远。而公司每次组织生产会议以及相关培训，都需要大量人员奔波于各钻井队与公司机关之间，耗费了大量的时间与精力，一旦出现紧急情况，现有的通讯设备只能实现一对一的交流，不能满足一对多的生产需求。通过采用mcu级联的方式，设立公司总部1个主会场、32个钻井队分会场，实现钻井队与公司机关交互式应急

会议系统，达到整体协调工作的效果。有效的处理了紧急情况下总部指令的下达，使在地理位置上分散的各井队人员共聚一处，通过视频、声音、图像等多种方式交流信息，极大地方便了协作成员之间真实、直观的交流，在现场技术指令下达、总部应急指挥、现场问题及时反馈等方面有着举足轻重的作用。