美国BDI公司无线结构测试系统（STS-WiFi）在大庆油田调试成功

由欧美大地仪器设备ZG有限公司在ZG代理的美国桥梁诊断公司（BDI）无线结构测试系统（STS-WiFi）于2008年11月1日在大庆油田的钢铁1205钻井队的井架上一次调试成功。

这是BDI在我国销售的DY套32通道无线结构测试系统，为钻井井架安全承载能力评定提供了一种无线方法。由于采用了无线测量技术，免除了电缆运输和连接的繁重工作，大大地提高了测试效率和测试人员的安全性。

钢铁1205钻井队井架

井架是石油钻井和修井作业过程中的重要组成部分，现代钻井、修井作业都使用井架。井架负责起升和下放钻柱、安放天车、悬挂游车、大钩等机具以及存放钻柱、油管等。井架作为钻机系统设备中的关键部分，其安全性能直接关系到整套钻机系统的安全生产，现已被纳入评价钻机体系安全运行的项目之中。在长期生产使用过程中，由于拆装、运输、超载和腐蚀等各种因素的影响，井架各杆件、杆件间连接及整体都会出现不同程度的损伤缺陷，这些损伤缺陷使井架的承载能力低于原设计，导致安全载荷的未知，造成生产安全隐患。为确保钻机钻井过程的安全运行，准确评定钻机井架承载能力意义重大。

钢铁1205钻井队工作中

由于井架结构本身是复杂的空间钢架或桁架结构，其缺陷特征又复杂多样，而目前评定理论又无法给出精确的评定结果，因此现场试验是当前评定井架实际承载能力主要手段。而其中测量井架杆件的应力应变是现场试验中Z主要的部分。要在井场实施井架应变测试，操作人员必须攀爬到十几米到几十米的井架上安装传感器，工作是危险艰巨的。

专门致力于结构评估的美国桥梁诊断公司ZX推出的无线结构测试系统更加坚固，轻巧和GX。STS-WiFi系统包括一个独立的基站，和16个四通道的节点模块，ZD可接64个传感器。装有WinSTS采集软件的笔记本电脑与基站，基站与节点模块都是通过标准802.11b/g无线传输协议进行通讯和数据传输。通讯距离可达100米。曾荣获美国《传感器》杂志2006年ZJ传感器的BDI技术的应变智能传感器精度高，安装容易，可重复使用。系统能自动识别传感器编号无需跟踪通道号，只需记录传感器在结构上的位置即可，大大减少现场记录的出错率。整套系统采用充电电池供电，系统可连续工作长达6个小时，省去了现场寻找电源的麻烦。更为重要的是采用无线方法，使得现场试验工作的危险性和高空作业的强度大大减少。这套系统的另一个特点是其采样率，为1Hz-500Hz， 这意味着它既可以做静载试验，也可以做动态试验。它可以记录载荷试验中的全程数据---连续的动态值。这对于井架评定是非常重要的。

为了现场调试STS-WiFi系统，大庆石油学院秦皇岛分院，BDI技术工程师和欧美大地技术人员在光荣的钢铁1205钻井队的井架上进行了现场应变测试。本次调试试验在和ZJ30DB钻机配套的喇4-PS2221塔型井架上进行，采用了STS-WiFi系统的32个通道。在井架中下段和二层台的4根立柱上共布置了32个应变传感器，每根方形管桩立柱的4个侧面各布置1个传感器。在提升钻具，刹住及下放钻具过程中连续测量4个立柱的动态应变值。全程实时监测应变的变化情况，可提高测试过程的可控性和测试精度。本次试验，载荷分为5级，分别为48，95，146，257，48kN。加载时间为100秒左右。这次试验，32个通道的数据十分理想，32个传感器，无线数据采集系统工作正常，输出的数据与石油测试行业常用的Dasylab软件完全兼容，整个系统一次调试成功。

现场传感器安装

地面数据采集，无线基站和电脑

目前我国在役钻机井架千余部左右，修井井架的数量将更多。随着我国对石油能源需求的快速增长，需开发的油田也愈来愈多，特别是近几年我国加大了对西部油田开发的投资力度，钻、修井井架的使用数量将会大大增加。其中使用时间超过10年的在役钻井井架已占井架总数的三分之二，其中超过15年的在役井架超过总数的三分之一。这些井架由于常年在野外比较恶劣的条件下使用，并且井架在拆卸一运输一安装这一循环过程中各构件都不同程度地存在着变形、损伤和腐蚀等缺陷，有的还相当严重，使井架的承载能力低于原设计，导致安全载荷的未知，成为钻井及修井作业安全生产中的重大事故隐患。特别是在近几年我国加大了各行业安全生产的重视力度。因此进行井架承载能力安全检测评估是势在必行的工作。而目前作为安全检测主要部分的井架杆件应变测量大多还采用有线仪器，安装繁琐，耗时长，且需要携带大量的外部连接导线，增加了操作人员高空作业的难度和危险系数。而BDI公司的STS-WiFi系统，传感器安装快捷，一个传感器安装只需1-2分钟，并且采用无线传输，无须携带电缆，采集软件操作简单容易，经过1个小时的简单培训，用户即可使用。这次大庆油田调试，就是由用户自行完成。BDI这套无线结构测试系统为井架承载能力安全测试评定提供了一种GX方法，已引起了石油测试行业的强烈关注，这次调试成功，势必会在我国的中石油、中石化、中海油三大石油公司所属的油田现场测试领域的应用进一步扩大。

培训

STS-WiFi数据采集软件实时显示4个通道应变曲线

Dasylab分析软件显示32通道实测应变曲线