《電子技術(shù)應(yīng)用》
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開發(fā)用于深海鉆井船的立管管理系統(tǒng)

2011-04-25
作者:Rodrigue Akkari

The Challenge:
  分析各種運行模式下海底鉆探立管所受的壓力,從而提供最優(yōu)的艦船方位來增強立管運行的安全性。
 
The Solution:
  使用NI CompactRIO創(chuàng)建一個獨立運行的單元,從鉆井立管收集,處理,并傳送數(shù)據(jù),然后使用NI LabVIEW來評估壓力,推薦方位,并為操作員設(shè)定修正方案。
 
Author(s):
  Rodrigue Akkari - BPP-TECH
 
  隨著當今深海油井接近3,000米深,以及墨西哥灣的深水地平線(Deepwater Horizon)號鉆井平臺原油泄露災(zāi)難所引發(fā)的重大關(guān)注,對檢測立管性能的可靠系統(tǒng)的需求變得至關(guān)重要。立管是鉆井運行中必不可少的,因為鉆柱以及其它工具都要通過它們來進入油井。
 
  我們開發(fā)了一種隨船攜帶的立管管理系統(tǒng)(RMS),它能為執(zhí)行正常強度的鉆井或結(jié)束提供實時指導(dǎo),并能在艦船現(xiàn)場檢查立管運行狀態(tài)。系統(tǒng)具有兩個主要部分:數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與主控制臺顯示系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包含NI cRIO-9012實時控制器以及三個NI 9871 C系列模塊。主控制臺是使用LabVIEW自主開發(fā)的,在Windows PC上運行的軟件。
 
  我們使用LabVIEW 中的 LabVIEW MathScript RT模塊來編寫RMS軟件,該軟件在放置于艦船艦橋上的專用控制臺上運行。數(shù)據(jù)采集硬件通過采集各種數(shù)據(jù)流,并將其轉(zhuǎn)換成可由以太網(wǎng)接收的單數(shù)據(jù)串,從而減少了對特殊接口硬件的需求。
 
  我們使用LabVIEW為立管建模,并應(yīng)用了各種環(huán)境狀況,例如三維的流體速度以及海浪的周期與高度。我們也涵蓋了頂部與底部的立管角度,用于標示與井口防噴器組之間的離去角,以及與鉆井船撓性連接的接近角。然后,我們分析數(shù)據(jù)并以此來計算立管的壓力。這種方法連同采集及導(dǎo)出的數(shù)據(jù)一道,構(gòu)成了RMS的基礎(chǔ)。
 
  使用LabVIEW MathScript與公式節(jié)點(formula nodes),我們包含了軟件中預(yù)先存在的基于文本式語言的IP核,它們是為更有效的代碼復(fù)用而開發(fā)的。我們使用內(nèi)置的LabVIEW 數(shù)學(xué)與線性代數(shù) VIs來進行矩陣運算以及要求執(zhí)行有限元建模的計算。此外,我們根據(jù)LabVIEW固有的并行性來充分利用主機計算機的多核處理能力。

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