【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钻修井机的应力监测。更具体地说，本专利技术涉及一种钻修井机井架、底座的主承载点位应力及整体承载能力的在线监测预警系统及方法。
技术介绍
1、井架及底座是石油钻机的重要组成部分，其主体结构是钢结构，承载着钻井设备(天车、游车、顶驱等)的恒载重量，以及下钻、打捞钻具、修井等作业载荷，特别是随着钻井深度逐渐加深，其受力情况及荷载工况也愈加复杂。目前国内对于井架底座仍以定期检测评估为主，属于比较传统的检测和管理方式，实时性和可靠性不高，检测后的产品仍存在一定的安全风险。随着检测技术发展及愈加重视安全生产需要的趋势影响，特种设备的检验重心也需逐步由事后检测向事中监测和事前预测方向发展，对于石油开采的关键设备，井架及底座的检验也需要积极向在线检测、集成化、智能化等数字技术应用的方向转变。
2、目前最常用的井架及底座承载能力评估方式是通过现场贴片的检测方法，依据相关检测评估标准，每次检测前都需要对井场的施工环境、工况数据等进行调查，以确定是否满足现场作业要求。在现场检测过程中，则需要根据井架及底座的设计主承力点，进行应变片的布点，然后将各个节点汇总连接到pc端软件，通过加载试验进行应力及承载能力的分析，最后依据pc端软件计算结果出具井架及底座的承载能力进行评估报告。这种线下检测评估方式在每次检测前，都需要由专人在数米至数十米高度的底座及井架的关键承载点布贴应变片，具有一定的作业风险，而且作业本身还要满足对井场安全规范要求，每一次检测后的数据只能作为检测前的状态评估，以及作为到下一检测周期前的使用参考，不能实时的根据当
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是提供一种井架底座应力在线监测预警系统及方法，以解决对井架及底座的承载能力进行实时监测的技术问题。
2、为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种井架底座应力在线监测预警系统，包括：
3、应力采集模块，其包括多个应变片和多组应变仪，多个应变片根据井架及底座的主承载区和应力集中区设计的监测点位对应布设安装，所述应变片用于监测对应点位的应力值；多个应变片均匀分为多组，每一组的数个应变片连接至同一个应变仪，其用于采集并储存对应的数个应变片的应力值；
4、无线通讯模块，其用于通信中转；
5、pc端在线监测及预警系统，多组应变仪均通过无线通讯模块连接至pc端在线监测及预警系统，其用于对采集的应力数据进行分析计算并显示，同时对监测的应力计算值超过预警阈值时发出警报信息。
6、优选的是，还包括电源模块，其包括用于给应变仪及无线通讯模块供电的开关电源电路。
7、优选的是，所述电源模块还包括也用于给应变仪及无线通讯模块供电的备用移动电源，所述开关电源电路和备用移动电源并联设置且均通过pc端在线监测及预警系统控制启闭。
8、优选的是，还包括防护装置，其包括防护罩和防爆箱，每个应变片上均设置一个防护罩，所述防爆箱设置于应力采集模块及电源模块的外侧用于将应力采集模块及电源模块与井场环境安全隔离。
9、优选的是，所述防爆箱设置多个，每个防爆箱内均对应设置多组应变仪及电源模块。
10、优选的是，所述防爆箱设置两个，分别布设于井架第一节中段和二层台周边。
11、优选的是，所述应变片布设不少于32个监测点位。
12、本专利技术还提供了一种井架底座应力在线监测预警方法，包括如下步骤：
13、步骤一、根据钻修井机结构设计特点，按照设计要求及标准在井架及底座的主承载区和应力集中区确定多个监测点并布设多个应变片；
14、步骤二、将多个应变片、多组应变仪、无线通讯模块、电源模块、pc端在线监测及预警系统通讯连接；
15、步骤三、进行井架拉载荷测试，通过钻修井机大钩拉载到设计载荷的20％，或者直接应用于实际作业工况中，通过应变仪采集对应的应变信号并储存后将信息通过无线通信模块传输给pc端在线监测及预警系统，通过软件界面进行实时应力值显示与预警。
16、优选的是，预警方式分为两种，一是对采集点位承受的应力进行监测与预警，通过对应力监测值与被监测点位设计的阈值比较，进行预警，当在拉载荷测试监测过程中，通过线性外推计算在钻修井机最大设计承载能力时的应变/应力值，即为阈值，与监测应力值进行比较预警，当在实际作业工况时，则直接对采集的应力值与最大设计承载能力时的应变/应力值进行比较预警；二是对钻修井机整体承载能力进行监测与预警，通过实时计算整体强度校核系数判断井架底座的实际承载能力是否低于其最大设计值。
17、优选的是，pc端在线监测及预警系统中设置不同的应力预警阀值，具有三级预警机制，两种预警方式为，一是通过线性外推计算在钻修井机最大设计承载能力时的应变/应力值，当监测采集点的线性外推应力达到该点位设计最大应力的0.8倍时进行一级预警，当前述值达到0.9时进行二级预警，当前述值达到0.95时进行三级预警；二是对钻修井机整体承载能力进行监测与预警，通过实时计算整体强度校核系数判断井架底座的实际承载能力是否低于其最大设计值，当强度校核系数达到0.85时，进行一级预警，当强度校核系数达到0.9时，进行二级预警，当强度校核系数达到0.97时，进行三级预警。
18、本专利技术至少包括以下有益效果：
19、本专利技术的井架底座应力在线监测预警系统及方法，可以实时监测井架及底座的应力，实时获取井架及底座的承载能力，具有监测效率高、监测方法简单、监测安全性高等优点，同时通过实时三级预警保证预警的有效性和安全性。
20、本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
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1.一种井架底座应力在线监测预警系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的井架底座应力在线监测预警系统，其特征在于，还包括电源模块，其包括用于给应变仪及无线通讯模块供电的开关电源电路。
3.如权利要求2所述的井架底座应力在线监测预警系统，其特征在于，所述电源模块还包括也用于给应变仪及无线通讯模块供电的备用移动电源，所述开关电源电路和备用移动电源并联设置且均通过PC端在线监测及预警系统控制启闭。
4.如权利要求3所述的井架底座应力在线监测预警系统，其特征在于，还包括防护装置，其包括防护罩和防爆箱，每个应变片上均设置一个防护罩，所述防爆箱设置于应力采集模块及电源模块的外侧用于将应力采集模块及电源模块与井场环境安全隔离。
5.如权利要求4所述的井架底座应力在线监测预警系统，其特征在于，所述防爆箱设置多个，每个防爆箱内均对应设置多组应变仪及电源模块。
6.如权利要求5所述的井架底座应力在线监测预警系统，其特征在于，所述防爆箱设置两个，分别布设于井架第一节中段和二层台周边。
7.如权利要求1所述的井架底座应力在线
8.一种井架底座应力在线监测预警方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.如权利要求8所述的井架底座应力在线监测预警方法，其特征在于，预警方式分为两种，一是对采集点位承受的应力进行监测与预警，通过对应力监测值与被监测点位设计的阈值比较，进行预警，当在拉载荷测试监测过程中，通过线性外推计算在钻修井机最大设计承载能力时的应变/应力值，即为阈值，与监测应力值进行比较预警，当在实际作业工况时，则直接对采集的应力值与最大设计承载能力时的应变/应力值进行比较预警；二是对钻修井机整体承载能力进行监测与预警，通过实时计算整体强度校核系数判断井架底座的实际承载能力是否低于其最大设计值。
10.如权利要求9所述的井架底座应力在线监测预警方法，其特征在于，PC端在线监测及预警系统中设置不同的应力预警阀值，具有三级预警机制，两种预警方式为，一是通过线性外推计算在钻修井机最大设计承载能力时的应变/应力值，当监测采集点的线性外推应力达到该点位设计最大应力的0.8倍时进行一级预警，当前述值达到0.9时进行二级预警，当前述值达到0.95时进行三级预警；二是对钻修井机整体承载能力进行监测与预警，通过实时计算整体强度校核系数判断井架底座的实际承载能力是否低于其最大设计值，当强度校核系数达到0.85时，进行一级预警，当强度校核系数达到0.9时，进行二级预警，当强度校核系数达到0.97时，进行三级预警。
...【技术特征摘要】
1.一种井架底座应力在线监测预警系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的井架底座应力在线监测预警系统，其特征在于，还包括电源模块，其包括用于给应变仪及无线通讯模块供电的开关电源电路。
3.如权利要求2所述的井架底座应力在线监测预警系统，其特征在于，所述电源模块还包括也用于给应变仪及无线通讯模块供电的备用移动电源，所述开关电源电路和备用移动电源并联设置且均通过pc端在线监测及预警系统控制启闭。
4.如权利要求3所述的井架底座应力在线监测预警系统，其特征在于，还包括防护装置，其包括防护罩和防爆箱，每个应变片上均设置一个防护罩，所述防爆箱设置于应力采集模块及电源模块的外侧用于将应力采集模块及电源模块与井场环境安全隔离。
5.如权利要求4所述的井架底座应力在线监测预警系统，其特征在于，所述防爆箱设置多个，每个防爆箱内均对应设置多组应变仪及电源模块。
6.如权利要求5所述的井架底座应力在线监测预警系统，其特征在于，所述防爆箱设置两个，分别布设于井架第一节中段和二层台周边。
7.如权利要求1所述的井架底座应力在线监测预警系统，其特征在于，所述应变片布设不少于32个监测点位。
8.一种井架底座应力在线监测预警方法，其特征在于，包括如下步骤：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：敖潘，罗恩扬，张前，伍闻宇，张斌，刘雪行，卓俊康，文成龙，
申请(专利权)人：中国石油化工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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