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Schlumberger使用NI FieldPoint和LabVIEW在阿拉斯加石油钻井作业中实现冗余钻井控制

2007-12-17
作者:John Roy

应用领域:石油/化工

使用产品:LabVIEW、LabVIEW RT(实时模块)、CompactFieldPoint等

挑战:创建一个带有控制和关机功能的监控报警系统,以防止出现泵机损坏和环境污染,减轻泵机操作员的工作,并提高安全性。


介绍:使用NI FieldPoint硬件设备和LabVIEW实时软件" title="实时软件">实时软件来设计可靠的定制控制系统" title="控制系统">控制系统。

    Schlumberger(斯伦贝谢)有限公司是一家全球化的油田和信息服务公司,主要业务集中在能源领域。公司为业内的市场提供实时技术服务和解决方案,帮助用户将采集到的数据转化成为有用的信息,作为决策的参考。

    在过去几年中,Schlumberger开创性地在阿拉斯加推出连续油管钻探(CTD)作业,这项新技术能够探明被忽略的石油储量并提高生产效率。连续油管钻探使用了盘绕在卷轴上的超长油管。在被推入井眼之前,油管先被拉直,在运输和存放时再重新盘绕到卷轴上。由于节省了钻探时的连接时间,相对于连接式油管钻探作业,Schlumberger所采用的连续盘绕式油管加快了作业流程。在这个北美最大" title="最大">最大的油田中几乎一半的新油井使用了连续盘绕式油管进行钻探。

安全第一
    尽管连续油管钻探系统有着巨大的优势,它能提升安全性和生产效率,减少对环境的影响,最大限度降低对地层的损害,同时提升钻探的性能,但阿拉斯加斯伦贝谢(Schlumberger)普拉德霍湾( Prudhoe)油田的作业经理们还在寻求一种定制的整合系统。他们希望为钻探技术员和操作员寻找一套自动化后备系统,能够为计算机的作业提供后备控制器,并为不同的泵机设备提供标准的操作员接口。设计一个满足上述要求的定制系统可以增加系统内置的安全冗余性,在保障生命的同时节约金钱。

    Schlumberger为了寻求这样的解决方案,与B&BT公司签订合约。BBT总部位于新墨西哥州,是NI公司的指定系统集成商之一,主要经营各个行业的数据采集和控制系统的设计和生产,有相当丰富的使用LabVIEW和FieldPoint技术的经验,利用这两种技术开发的应用涵盖从汽车,石油,天然气到军事和航天等各个领域。

在对Schlumberger的系统需求进行评估之后,我们确定系统的关键需求如下:

    .可靠性
    .坚固性
    .嵌入式控制" title="嵌入式控制">嵌入式控制
    .数据记录" title="数据记录">数据记录
    .通信

    由于系统需要具备可靠性以及数据记录,嵌入式控制等一系列高级功能,我们建议使用运行在FieldPoint控制器上的LabVIEW 实时系统。我们和Schlumberger协作设计了计算机化的软泵机整合系统,在主机出现失效,闲置或关机等情况时作为后备的控制器。

 


Schlumberger使用NI FieldPoint硬件设备和LabVIEW实时软件来设计可靠的定制控制系统

自动化带来的更多控制功能
    软泵机整合系统主要由五个部分组成-个人计算机,SPI控制盒,引擎,传输和泵机。系统的核心是控制盒,我们的设计中使用了具有数字输入和输出,模拟输入,两个频率模拟转换器以及一个电池后备电源的FieldPoint 2000实时模块。使用NI LabVIEW实时模块开发的定制软件提供了简单易用的标准控制接口,带有用户可配置的警报监控和数据记录功能。控制系统与中央监控系统进行通信,能够完成远程关闭网络中任意泵机系统的操作。

    我们还在系统设计中引入了许多其它的安全保障装置,包括“看门狗”模式,该模式对所有引擎参数进行监控,并在某参数超过预设的“正常值限制”时关机。系统能够监控液面,通过调节阀门维持一定的泵机液面。另外,如果泵机操作员的笔记本电脑失去连接,控制盒会将引擎传输设为中间值,并将阀门闲置。控制盒则继续监测引擎参数,一旦液面超过限制就关闭引擎。在笔记本电脑恢复连接之后,操作员可以重新登录。

    如果另一台笔记本电脑连接到控制盒上,控制盒会将设置上传到新操作员的笔记本电脑中,以便继续进行控制。所有的校准设置,警报水平,控制流程都保存在控制盒当中。FieldPoint模块支持热插拔,现场维护只需要很短的时间。

NI FieldPoint为水泵,温度控制器和钻探系统等控制和监测仪器提供了各类解决方案。在阿拉斯加和马来西亚,Schlumberger都在使用着这些系统。

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