1.背景概述
鉆井作為石油開采中重要的一個工序,其使用的鉆具也是能源行業精密資產的典型代表。隨著鉆井市場競爭日趨激烈,深井、探井、高難度井日漸增多,對鉆具的要求也逐步提高。而油田多年來一直沿用至今的傳統鉆具管理模式,很大程度上阻礙了油田鉆具科學化管理的發展,主要表現為只能最大程度地做到批量或成套管理鉆具,但無法保證每一根入井鉆具的可靠性。為徹底防止因鉆具管理弊端造成的鉆具失效,有必要采用一種全新的鉆具管理理念。
隨著國家經濟的發展,以電力、煤炭、石油、天然氣為代表的能源行業也得到了突飛猛進的發展,而作為能源企業運營管理中的重要一部分,精密資產的系統化管理工作日趨重要。相比于其他行業,能源行業的精密資產具有價值高,使用周期長、使用地點分散、管理難度大等特點。資產管理長期以來都是公司運營管理中較為薄弱、容易忽視的地方,但精密資產是能源企業總資產重要的組成部分,對于企業的經營與發展有著重要的作用,因此,必須加強對企業固定資產的管理。
2.RFID技術的應用
射頻識別(RFID)是一(yi)種無線(xian)通(tong)信(xin)技(ji)術,可以通(tong)過無線(xian)電訊號識別特定(ding)(ding)目(mu)標并讀寫相關(guan)數據,而無需識別系(xi)統(tong)與特定(ding)(ding)目(mu)標之間(jian)建立機械或者(zhe)光學接觸。
無線(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)的(de)信號是通過(guo)調成無線(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)頻(pin)率的(de)電(dian)(dian)磁(ci)場,把數(shu)據從附著在(zai)物(wu)品上的(de)標簽(qian)(qian)上傳送出(chu)去,以(yi)自動辨識與追蹤該物(wu)品。某(mou)些標簽(qian)(qian)在(zai)識別(bie)時從識別(bie)器發(fa)出(chu)的(de)電(dian)(dian)磁(ci)場中就(jiu)可(ke)以(yi)得到能量(liang),并不(bu)需要電(dian)(dian)池;也有(you)(you)標簽(qian)(qian)本身擁有(you)(you)電(dian)(dian)源,并可(ke)以(yi)主動發(fa)出(chu)無線(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)波(bo)(調成無線(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)頻(pin)率的(de)電(dian)(dian)磁(ci)場)。標簽(qian)(qian)包(bao)含了電(dian)(dian)子存儲的(de)信息,數(shu)米之(zhi)(zhi)內都可(ke)以(yi)識別(bie)。與條(tiao)形碼不(bu)同的(de)是,射頻(pin)標簽(qian)(qian)不(bu)需要處(chu)在(zai)識別(bie)器視線(xian)(xian)(xian)之(zhi)(zhi)內,也可(ke)以(yi)嵌入(ru)被追蹤物(wu)體(ti)之(zhi)(zhi)內。
利用RFID識別工作無須人工干預,可遠距離、自動批量進行實物的信息采集的特性,在鉆具內植入一個RFID電子標簽,給每一根(gen)鉆具安裝一個獨一無二的(de)“電子身份證”,為(wei)油田鉆具數字化管理提供(gong)有(you)效手段。并考慮到(dao)井下苛(ke)刻的(de)鉆井環境,采用特殊電子芯片安裝和信息保護技術,確保植入鉆具信息的(de)可靠(kao)性,對RFID技術在能源行業精密(mi)資產(chan)管理中具有(you)廣泛的(de)應(ying)用推廣價值(zhi)。
3.需求分析
3.1.鉆具管理模式
國內油(you)田在(zai)鉆(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)管(guan)理(li)方面,具(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)體表現(xian)為兩種基本管(guan)理(li)模式:①實行鉆(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)定(ding)隊管(guan)理(li),即不(bu)論井(jing)(jing)隊所鉆(zhan)(zhan)井(jing)(jing)深(shen)和(he)井(jing)(jing)身結構是什么狀(zhuang)況,都(dou)使用一(yi)(yi)套鉆(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)(ju)(ju),這一(yi)(yi)套鉆(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)視為一(yi)(yi)個等級(ji)(ji)質量(liang)、鉆(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)好壞不(bu)分(fen)(fen)、“從一(yi)(yi)而(er)終”。②實行鉆(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)分(fen)(fen)級(ji)(ji)管(guan)理(li),即對在(zai)用鉆(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)根(gen)據(ju)使用情況定(ding)期檢(jian)測分(fen)(fen)級(ji)(ji),新購進(jin)鉆(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)分(fen)(fen)到井(jing)(jing)隊鉆(zhan)(zhan)到一(yi)(yi)定(ding)當量(liang)進(jin)尺后,利用鉆(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)綜(zong)合檢(jian)測設備(bei)進(jin)行檢(jian)測,根(gen)據(ju)檢(jian)測結果和(he)鉆(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)技(ji)術狀(zhuang)況,按(an)鉆(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)質量(liang)分(fen)(fen)為一(yi)(yi)級(ji)(ji)、二(er)級(ji)(ji)、三級(ji)(ji),同級(ji)(ji)別鉆(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)存放在(zai)一(yi)(yi)起。鉆(zhan)(zhan)井(jing)(jing)隊使用鉆(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)時(shi),根(gen)據(ju)不(bu)同區(qu)域、不(bu)同深(shen)、不(bu)同井(jing)(jing)型對鉆(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)不(bu)同要求(qiu),配備(bei)使用不(bu)同級(ji)(ji)別鉆(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)(ju)(ju),從而(er)使鉆(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)達到最佳使用效果。
3.2.鉆具管理現狀分析
鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)定隊管(guan)(guan)(guan)(guan)理(li)(li)(li)(li)模式顯然不能(neng)使鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)資源得到合理(li)(li)(li)(li)利用,而且(qie)(qie)不利于發(fa)(fa)現損壞鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju),鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)失效(xiao)(xiao)事故時有(you)發(fa)(fa)生,難以適應鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)井(jing)市場快速(su)發(fa)(fa)展需(xu)要,目前(qian)此法(fa)基本淘汰。取代(dai)鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)定隊管(guan)(guan)(guan)(guan)理(li)(li)(li)(li)模式,鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)分級管(guan)(guan)(guan)(guan)理(li)(li)(li)(li)已被廣泛采用,這種管(guan)(guan)(guan)(guan)理(li)(li)(li)(li)辦法(fa)經(jing)科學(xue)檢測(ce)鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)質量(liang)等(deng)(deng)級,一定程(cheng)度上(shang)(shang)可(ke)以提(ti)高鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)資源的(de)(de)利用率,從制度上(shang)(shang)、管(guan)(guan)(guan)(guan)理(li)(li)(li)(li)模式上(shang)(shang)保(bao)證(zheng)人(ren)井(jing)鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)的(de)(de)可(ke)靠性,減(jian)少因鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)失效(xiao)(xiao)而引的(de)(de)鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)井(jing)事故,為(wei)快速(su)鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)井(jing)提(ti)供有(you)力(li)保(bao)證(zheng)。但目前(qian)鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)分級管(guan)(guan)(guan)(guan)理(li)(li)(li)(li)只能(neng)做到鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)的(de)(de)成套(tao)檢測(ce)與管(guan)(guan)(guan)(guan)理(li)(li)(li)(li),不能(neng)對每一根鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)的(de)(de)使用情況進行準(zhun)確(que)跟蹤和分析,而且(qie)(qie)人(ren)工(gong)識別檢測(ce)效(xiao)(xiao)率低,準(zhun)確(que)性差。鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)具(ju)(ju)(ju)在各個管(guan)(guan)(guan)(guan)理(li)(li)(li)(li)節點,人(ren)工(gong)清(qing)點數量(liang)、查(cha)鋼號、分類記錄的(de)(de)工(gong)序重復多(duo)次,導致(zhi)諸如(ru)資產(chan)入庫/出庫登記、定期盤(pan)點庫存等(deng)(deng)工(gong)作效(xiao)(xiao)率低下。傳統標識(如(ru)打鋼號)由人(ren)工(gong)操(cao)作,耗時耗力(li),對單一參(can)數的(de)(de)確(que)認受(shou)人(ren)為(wei)經(jing)驗干(gan)擾,準(zhun)確(que)性不高。
而且,惡劣的(de)(de)環境(jing)如高(gao)溫、高(gao)壓、化學腐蝕及液體腐蝕、擊打及震動、磁力影響(xiang)、表(biao)面油漆及污垢等的(de)(de)影響(xiang),會(hui)使(shi)鉆(zhan)具(ju)標識(shi)(shi)模糊不清,有(you)的(de)(de)根本無法(fa)辨認,當鉆(zhan)具(ju)隨(sui)物流到(dao)下一環節繼續(xu)使(shi)用(例(li)如轉借或(huo)(huo)租(zu)賃鉆(zhan)具(ju)),無法(fa)準確跟(gen)蹤鉆(zhan)具(ju)歷史信息,諸如制造(zao)商、購進日期、型(xing)號、性能(neng)參數(shu)、價格、使(shi)用、租(zu)賃、修(xiu)理(li)、檢(jian)測、擱置(zhi)或(huo)(huo)報廢等信息記(ji)錄。鑒于傳統鉆(zhan)具(ju)管理(li)模式中(zhong)的(de)(de)人工印記(ji)及識(shi)(shi)別(bie)手段,已經成(cheng)為鉆(zhan)具(ju)管理(li)數(shu)字化發展的(de)(de)技(ji)(ji)術瓶頸,有(you)必要尋找一種新型(xing)鉆(zhan)具(ju)標識(shi)(shi)技(ji)(ji)術。將RFID電子(zi)跟(gen)蹤與(yu)識(shi)(shi)別(bie)技(ji)(ji)術,利用植(zhi)人鉆(zhan)具(ju)內的(de)(de)電子(zi)芯片,可成(cheng)功實現(xian)鉆(zhan)具(ju)電子(zi)標識(shi)(shi)和數(shu)字化管理(li)。
四、系統設計
將芯片植人鉆具,以RFID無線射頻技術為理論依托開發的油田鉆具數字化管理系統,對需要定點讀取的位置或者機具安裝RFID固定(ding)式讀取(qu)設備,對移動作(zuo)業(ye)配備(bei)便攜或手持儀器設備(bei),提高(gao)鉆(zhan)桿資(zi)產管理水平,提高(gao)鉆(zhan)井工作(zuo)效(xiao)率,同時可為綜合評價鉆(zhan)具提供數據服務。
4.1系統硬件架構
能源行業精密資產油田鉆具數字化管理硬件系統構成如下,其核心包括:鉆具電子標簽發卡器、RFID固定式讀寫器、RFID移動數據采集終端,以及配套的應用服務系統和數據服務系統。
鉆(zhan)具(ju)電(dian)子(zi)標(biao)簽(qian)發卡器用于鉆(zhan)具(ju)電(dian)子(zi)標(biao)簽(qian)的初始化。RFID固定式讀寫器在鉆(zhan)具(ju)生(sheng)產倉儲環節完(wan)成快(kuai)速(su)的出(chu)入庫管理。
應(ying)用(yong)(yong)服(fu)(fu)務(wu)器和數(shu)據服(fu)(fu)務(wu)器作為(wei)業務(wu)管(guan)理和數(shu)據處理、存(cun)儲系統。應(ying)用(yong)(yong)服(fu)(fu)務(wu)層(ceng)是整個鉆具管(guan)理系統的(de)(de)管(guan)理、控制、服(fu)(fu)務(wu)中心(xin),這一(yi)層(ceng)將底(di)層(ceng)傳輸(shu)過(guo)來的(de)(de)數(shu)據進行特定處理后(hou)存(cun)入主數(shu)據庫,管(guan)理人員可以(yi)通過(guo)各(ge)種類型的(de)(de)用(yong)(yong)戶接口(如手持(chi)機(ji)端應(ying)用(yong)(yong)程序)對系統內所(suo)有的(de)(de)數(shu)據信息進行監(jian)控、查詢(xun)和分(fen)析,實現鉆具管(guan)理的(de)(de)自動化(hua)(hua)、網(wang)絡化(hua)(hua)、智能化(hua)(hua)。
4.2系統功能
基于(yu)RFID技(ji)術(shu)(shu)的鉆具(ju)(ju)管理(li)系統(tong),核心功(gong)能模塊(kuai)主要有鉆具(ju)(ju)電子標識(shi)技(ji)術(shu)(shu)、固(gu)定式數(shu)據(ju)(ju)采集技(ji)術(shu)(shu)、移動(dong)數(shu)據(ju)(ju)采集系統(tong)、鉆具(ju)(ju)數(shu)據(ju)(ju)庫(ku)軟件(jian)技(ji)術(shu)(shu)以及(ji)鉆具(ju)(ju)跟蹤評價技(ji)術(shu)(shu)。
4.2.1鉆具電子標識技術
Venus是一款專門應用于石油鉆井作業的鉆桿超高頻RFID標(biao)簽。
無(wu)論是生產環節還(huan)是從(cong)運輸到組(zu)裝,Venus都可以實現(xian)資(zi)產從(cong)出廠開始(shi)整個服(fu)役(yi)周(zhou)期的自動化追蹤管理,追溯資(zi)產的產品(pin)規格、保養(yang)歷(li)史、當前使用(yong)狀(zhuang)態、累積使用(yong)時間和長度等。
4.2.2固定式數(shu)據采(cai)集技術
固定式讀(du)寫器主(zhu)要是完成各流轉(zhuan)節點鉆(zhan)具(ju)(ju)的(de)出入(ru)庫,對進(jin)出的(de)鉆(zhan)具(ju)(ju)進(jin)行多個、快速準(zhun)確(que)的(de)信息(xi)采集。
4.2.3移(yi)動數據(ju)采集技術
4.2.4鉆具數據庫軟件技術
數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)庫(ku)技(ji)術開發的(de)鉆具(ju)數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)庫(ku)管(guan)(guan)理(li)軟件,菜(cai)單化操作,允許用(yong)(yong)戶(hu)命名和使用(yong)(yong)多(duo)個(ge)數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)域菜(cai)單。根據(ju)(ju)(ju)(ju)用(yong)(yong)戶(hu)鉆具(ju)管(guan)(guan)理(li)的(de)具(ju)體(ti)要(yao)求,設(she)置的(de)數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)域一般(ban)為資產(chan)(chan)描(miao)述、管(guan)(guan)體(ti)、母接(jie)頭(tou)、公接(jie)頭(tou)、物流(liu)、檢測、修復、應用(yong)(yong)等(deng),每個(ge)數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)域由多(duo)個(ge)數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)段(duan)組(zu)成,按照標(biao)準(zhun)規范(fan)和用(yong)(yong)戶(hu)需要(yao)分列參數(shu)(shu)(shu)(shu)明(ming)細(xi),如資產(chan)(chan)描(miao)述項(xiang)目包括芯片(pian)編(bian)碼(ma)(ma)、用(yong)(yong)戶(hu)編(bian)號、資產(chan)(chan)類型(xing)、制(zhi)(zhi)造商(shang)、制(zhi)(zhi)造號、公稱(cheng)尺寸、鋼(gang)級、長(chang)度、SSL長(chang)度、上扣扭矩(ju)、單位長(chang)度重量等(deng)總體(ti)數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju);管(guan)(guan)體(ti)項(xiang)目包括外(wai)徑(jing)、內(nei)徑(jing)、壁厚(hou)、鋼(gang)級、爐(lu)號批號、屈服強(qiang)度、夏(xia)(xia)比(bi)沖(chong)擊功、制(zhi)(zhi)造商(shang)等(deng);公母接(jie)頭(tou)項(xiang)目包括外(wai)徑(jing)、內(nei)徑(jing)、大鉗空間(jian)、接(jie)頭(tou)長(chang)度、強(qiang)度 硬度、夏(xia)(xia)比(bi)沖(chong)擊功、接(jie)頭(tou)管(guan)(guan)體(ti)屈強(qiang)比(bi)、制(zhi)(zhi)造商(shang)等(deng)等(deng);物流(liu)、檢測、修復、應用(yong)(yong)各項(xiang)目提供新購進鉆具(ju)從開始應痢直至報廢中間(jian)各環節信(xin)息的(de)詳細(xi)記錄和跟蹤。所有數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)編(bian)輯的(de)功能(neng),都可設(she)定(ding)密碼(ma)(ma)保護,從而降低(di)錯誤數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)的(de)可能(neng)性(xing)。當(dang)數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)段(duan)的(de)數(shu)(shu)(shu)(shu)值被輸入(ru)和設(she)定(ding)后,數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)通過網絡傳(chuan)輸給手持機,當(dang)芯片(pian)編(bian)碼(ma)(ma)與特定(ding)的(de)項(xiang)目信(xin)息相關(guan)聯后,一旦標(biao)識芯片(pian)可以被掃描(miao),所有相關(guan)的(de)輸入(ru)信(xin)息就(jiu)會顯示出來。
4.2.5鉆具跟蹤評價技術
五、應用效益
>油田(tian)現有(you)鉆(zhan)具(ju)管理(li)模(mo)式下在鉆(zhan)具(ju)上打鋼號(hao)的(de)(de)傳統印記(ji)方法,鋼號(hao)的(de)(de)標記(ji)和識別易出(chu)現差錯,并且(qie)受(shou)惡劣環境影響而模(mo)糊(hu)不清(qing)或(huo)損(sun)壞,嚴重(zhong)制(zhi)約(yue)著(zhu)鉆(zhan)具(ju)管理(li)的(de)(de)高效和準確;
>RFID射(she)頻識別技(ji)術是(shi)當今國(guo)際先(xian)進的資產跟蹤與識別技(ji)術,經過油田適(shi)用(yong)性改造(zao),可針對性用(yong)于油田鉆具(ju)的數字化管理。
>保(bao)證芯(xin)片可靠(kao)植(zhi)入(ru)鉆具不脫落和芯(xin)片信息不受井下(xia)環境影響(xiang)是RFID射頻識別(bie)技術成(cheng)功應用到鈷具數字化管理系統的(de)關鍵。
深圳市(shi)銓(quan)順(shun)宏科技有限公司(si)作為(wei)RFID領導品(pin)牌(pai)--ThingMagic代理商(shang)(shang),在向各大運營(ying)商(shang)(shang)、集成(cheng)商(shang)(shang)提供ThingMagic全系(xi)列產品(pin)的同時,公司也(ye)一直以專業的技術團隊(dui),優質的服務,優惠的價格,為(wei)廣大客戶提(ti)供g更(geng)多的RFID設備解決方案和高質量的售后(hou)服務。公司配合各大(da)運營商、集成商已成功的將ThingMagic RFID設備,運用(yong)在生(sheng)產制造、倉儲管理、航空航運、服裝零售、防偽溯源等多個領域各種應用中。
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