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Schlumberger使用NI FieldPoint和LabVIEW在阿拉斯加石油鉆井作業(yè)中實現冗余鉆井控制

2007-12-17
作者:John Roy

應用領域:石油/化工

使用產品:LabVIEW、LabVIEW RT(實時模塊)、CompactFieldPoint等

挑戰(zhàn):創(chuàng)建一個帶有控制和關機功能的監(jiān)控報警系統(tǒng),以防止出現泵機損壞和環(huán)境污染,減輕泵機操作員的工作,并提高安全性。


介紹:使用NI FieldPoint硬件設備和LabVIEW實時軟件" title="實時軟件">實時軟件來設計可靠的定制控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)。

??? Schlumberger(斯倫貝謝)有限公司是一家全球化的油田和信息服務公司,主要業(yè)務集中在能源領域。公司為業(yè)內的市場提供實時技術服務和解決方案,幫助用戶將采集到的數據轉化成為有用的信息,作為決策的參考。

??? 在過去幾年中,Schlumberger開創(chuàng)性地在阿拉斯加推出連續(xù)油管鉆探(CTD)作業(yè),這項新技術能夠探明被忽略的石油儲量并提高生產效率。連續(xù)油管鉆探使用了盤繞在卷軸上的超長油管。在被推入井眼之前,油管先被拉直,在運輸和存放時再重新盤繞到卷軸上。由于節(jié)省了鉆探時的連接時間,相對于連接式油管鉆探作業(yè),Schlumberger所采用的連續(xù)盤繞式油管加快了作業(yè)流程。在這個北美最大" title="最大">最大的油田中幾乎一半的新油井使用了連續(xù)盤繞式油管進行鉆探。

安全第一
??? 盡管連續(xù)油管鉆探系統(tǒng)有著巨大的優(yōu)勢,它能提升安全性和生產效率,減少對環(huán)境的影響,最大限度降低對地層的損害,同時提升鉆探的性能,但阿拉斯加斯倫貝謝(Schlumberger)普拉德霍灣( Prudhoe)油田的作業(yè)經理們還在尋求一種定制的整合系統(tǒng)。他們希望為鉆探技術員和操作員尋找一套自動化后備系統(tǒng),能夠為計算機的作業(yè)提供后備控制器,并為不同的泵機設備提供標準的操作員接口。設計一個滿足上述要求的定制系統(tǒng)可以增加系統(tǒng)內置的安全冗余性,在保障生命的同時節(jié)約金錢。

??? Schlumberger為了尋求這樣的解決方案,與B&BT公司簽訂合約。BBT總部位于新墨西哥州,是NI公司的指定系統(tǒng)集成商之一,主要經營各個行業(yè)的數據采集和控制系統(tǒng)的設計和生產,有相當豐富的使用LabVIEW和FieldPoint技術的經驗,利用這兩種技術開發(fā)的應用涵蓋從汽車,石油,天然氣到軍事和航天等各個領域。

在對Schlumberger的系統(tǒng)需求進行評估之后,我們確定系統(tǒng)的關鍵需求如下:

??? .可靠性
??? .堅固性
??? .嵌入式控制" title="嵌入式控制">嵌入式控制
??? .數據記錄" title="數據記錄">數據記錄
??? .通信

??? 由于系統(tǒng)需要具備可靠性以及數據記錄,嵌入式控制等一系列高級功能,我們建議使用運行在FieldPoint控制器上的LabVIEW 實時系統(tǒng)。我們和Schlumberger協(xié)作設計了計算機化的軟泵機整合系統(tǒng),在主機出現失效,閑置或關機等情況時作為后備的控制器。

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Schlumberger使用NI FieldPoint硬件設備和LabVIEW實時軟件來設計可靠的定制控制系統(tǒng)

自動化帶來的更多控制功能
??? 軟泵機整合系統(tǒng)主要由五個部分組成-個人計算機,SPI控制盒,引擎,傳輸和泵機。系統(tǒng)的核心是控制盒,我們的設計中使用了具有數字輸入和輸出,模擬輸入,兩個頻率模擬轉換器以及一個電池后備電源的FieldPoint 2000實時模塊。使用NI LabVIEW實時模塊開發(fā)的定制軟件提供了簡單易用的標準控制接口,帶有用戶可配置的警報監(jiān)控和數據記錄功能??刂葡到y(tǒng)與中央監(jiān)控系統(tǒng)進行通信,能夠完成遠程關閉網絡中任意泵機系統(tǒng)的操作。

??? 我們還在系統(tǒng)設計中引入了許多其它的安全保障裝置,包括“看門狗”模式,該模式對所有引擎參數進行監(jiān)控,并在某參數超過預設的“正常值限制”時關機。系統(tǒng)能夠監(jiān)控液面,通過調節(jié)閥門維持一定的泵機液面。另外,如果泵機操作員的筆記本電腦失去連接,控制盒會將引擎?zhèn)鬏斣O為中間值,并將閥門閑置??刂坪袆t繼續(xù)監(jiān)測引擎參數,一旦液面超過限制就關閉引擎。在筆記本電腦恢復連接之后,操作員可以重新登錄。

??? 如果另一臺筆記本電腦連接到控制盒上,控制盒會將設置上傳到新操作員的筆記本電腦中,以便繼續(xù)進行控制。所有的校準設置,警報水平,控制流程都保存在控制盒當中。FieldPoint模塊支持熱插拔,現場維護只需要很短的時間。

NI FieldPoint為水泵,溫度控制器和鉆探系統(tǒng)等控制和監(jiān)測儀器提供了各類解決方案。在阿拉斯加和馬來西亞,Schlumberger都在使用著這些系統(tǒng)。

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