基于无线传感器的钻井工程参数监测系统的研究与开发

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1、基于无线传感器的钻井工程参数监测系统的研究与开发重庆大学硕士学位论文(专业学位)学生姓名：马御风指导教师：阎春平教授兼职导师：李涛高级工程师学位类别：工程硕士（机械工程领域）重庆大学机械工程学院二O一六年五月ResearchandDevelopmentofDrillingParametersMonitoringSystemBasedonWirelessSensorsAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByMaYufengSu

2、pervisedbyProf.YANChunpingPluralisticSupervisedbySen.Eng.LiTaoSpecialty：ME(MechanicalEngineeringField)CollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2016重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要石油是一种非常重要的化石能源，地球上大多数的石油资源通常处在山区、沼泽、沙漠、海洋等自然条件极其恶劣的地方，从而给石油的开采工作带来很大的困难。为了采集和管理钻井过程中的各种数据，实时反映钻井作业的情况

3、，协助工作人员实现安全、高效的钻井作业，在传统钻井参数仪表的基础上发展出了自动化、信息化程度更高的钻井工程参数监测系统。但是目前国内大多数井场使用的钻井参数监测系统都是基于有线采集方式的，在灵活性和可扩展性上受到了一定的限制。本文从石油钻井作业的特点出发，针对井场存在交通不便、搬迁频繁、现场人员劳动强度大的情况，对钻井工程参数监测系统和无线数据采集技术进行相应研究，开发了基于无线传感器的钻井工程参数监测系统。首先，在分析当前国内外钻井参数仪表现状和无线数据采集技术发展的基础上，根据目前井场对于钻井工程参数监测系统的实际需求，提出一种基于无线传感器的钻井工程参数监测系统总体方案。然

4、后，对系统开发过程中涉及到的基于无线传感器的数据采集技术、基于RS-485总线的数据采集技术、无线传感器的数据节能采集方法等关键技术进行了研究。针对井场对于监测系统准确性、稳定性、灵活性的要求，根据无线数据采集技术和有线数据采集技术的各自特点，提出一种钻井数据的混合采集方法，满足现场的多样性需求。在分析无线传感器工作原理的基础上，提出一种无线传感器的数据节能采集方法，有效提高无线传感器的电池续航能力，降低井场维护人员的劳动强度。最后，在对以上各项关键技术相应研究的基础之上，开发出了一种基于无线传感器的钻井工程参数监测系统。该系统已经进行了实际的工程应用，现场应用结果显示系统能够满

5、足石油钻井现场的多样化要求，有效提高了钻井作业的工作效率，降低了安装维护成本和现场人员的劳动强度。关键词：钻井工程，无线传感器，RS-485总线，数据节能采集I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTOilisanessentialkindoffossilenergy.Mostoftheoilresourcesareburiedinplaceswithextremelysevereconditionssuchasmountainousareas,swamps,desertsandseabed.Thefeatureleadstogreatdifficultiestoexplor

6、ations.Inordertocollectandmanageallsortsofdatageneratedduringthedrillingprocessandreflectstheoperationintime,thereareparameterinstrumentswhichishighlyautomaticandutilizesexcellentinformationtechnology.Besides,itcanassisttheoperatorstoreleasemoresafeandeffectivedrillingprocess.However,mostofth

7、ewellsitedrillingparametersmonitoringsystemsarebasedonwiredacquisition,whichislimited,tosomeextent,intermsofflexibilityandextensibility.Thethesistriestoanalyzeontheparametermonitoringsystemofdrillingprocessandwirelessdatacollectiontechnology.