【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钻井井架的安全预警，具体涉及一种井架安全状态监控并预警的方法、计算机设备和存储介质。
技术介绍
1、井架作为开采石油、天然气的关键结构，其承载能力直接关系到整个生产作业的安全。因井架长期处于在野外恶劣环境下，在长期作业过程中，经常存在受拆装、运输、超载和腐蚀等各种因素的影响，使井架受到不同程度的损坏，并且受到的载荷具有随机性，因此发生损伤和破坏的潜在危险性较大，从而使结构安全受到威胁，更为严重的是，有些结构的重要部件一旦发生损伤，它的破坏程度迅速发展，而在未及时发现的情况下可能会很快导致整个结构的毁坏，造成灾难性悲剧。
2、国家知识产权局于2021年2月5日提出的公开号为“cn112326071a”，名称为“井架应力监测方法、装置、系统、计算机设备和存储介质”的专利技术专利申请，其中提出了一种井架应力监测方法，具体为：当待测井架处于载荷状态时，获取所述待测井架的当前载荷数据；
3、获取所述待测井架在同一监测截面上多个监测点的多个应力数据；
4、根据所述多个应力数据和所述当前载荷数据，获取多个应力增量和多个载荷应力比；
5、根据所述多个应力增量、所述多个载荷应力比和预设阈值，获取所述待测井架在当前载荷状态时的运行状态，所述运行状态包括正常状态和告警状态。
6、该方案中只是提出需在待测井架在同一监测截面上多个监测点监测其应力，并根据所得到的多个应力增量、所述多个载荷应力比和预设阈值，获取所述待测井架在当前载荷状态时的运行状态。并未公开阈值的计算方法，不能判断及
7、目前，对井架进行承载能力检测评估已成为开展钻井业务的先决条件。现有的井架承载能力测评主要依据sy/t 6326标准，采用离线的方式开展，对作业工况要求高，作业钩载低于25%最大设计钩载时无法进行检测，存在作业风险高，时效性差，存在检测盲区的弊端。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种井架安全状态监控并预警的方法，以解决现有技术中对井架的承载能力检测评估方法存在作业风险高、时效性差，并存在检测盲区弊端的问题。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种井架安全状态监控并预警的方法，在井架的全部主腿上设有应力监测点，并通过传感器采集监测点的应力值，传感器采集到的数据通过内网上传至服务器，服务器将接收到的数据分析处理后得到的 ps值与 pr进行比较，当井架上任一监测点满足 pr≥ ps时，服务器即向终端发出井架安全预警信号，所述 pr是线性外推后井架满载情况下单根主腿的应力值， ps是井架容许轴心拉压应力与安全系数的比值。
4、进一步的，所述井架是由四根主腿形成的钢框架结构，主腿间的跨度及间远大于任一主腿杆件的截面尺寸。
5、进一步的，在每根所述主腿的一大节和二层台处分别设置有1个监测点，每个监测点设有4个传感器。
6、进一步的，每个监测点设有的4个传感器分布于h型钢截面的四个翼缘角点处。
7、进一步的，所述传感器为振弦式应变传感器、电阻式应变传感器和光纤光栅应变传感器中的任意一种。
8、进一步的，所述 pr是通过传感器在线监测测得的井架实时应力值等比放大计算得出的值，计算方法为：， fr是井架最大设计钩载值； fd是井架当前钩载值； pd是应变片在线监测测得的井架实时应力值。
9、进一步的，所述安全系数确定为1.2，所述 ps是井架容许轴心拉压应力 pc与安全系数1.2的比值。
10、进一步的，所述 pc是井架容许轴心拉压应力， pc值根据井架强度得出，所述井架强度应满足：
11、，
12、当井架构件长细比时，
13、， （1），
14、当时，
15、， （2）。
16、一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述中任一项所述方法的步骤。
17、一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述中任一项所述方法的步骤。
18、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
19、一、本方明中，在井架的主腿上布置感应器并实时监测该处应力，同时将测得的数据通过内网上传给服务器，服务器再根据设计的数字计算模型处理得到一个应力值 ps，再将应力值 ps与线性外推后井架满载情况下单根主腿的应力值 pr进行比较，当超过应力值 pr时，服务器即向终端发出井架安全预警信号，预警信号则会在用户端的监控页面进行展现，通知相关工作人员进行调整。另外，相关工作人员也可根据信号反馈后计算得到的应力值，实时得出井架剩余承载能力，便于相关工作人员安排相关现场作业，保证作业安全。较于传统的离线监测模式-“依据sy/t 6326标准，采用离线的方式开展”，本方法时效性良好，规避监测盲区，有效保证作业安全。
20、二、本专利技术中，通过分析井架的具体结构，结合结构的受力情况，井架是由四根主腿形成的钢框架结构，主腿间的跨度及间远大于任一主腿杆件的截面尺寸，为后期建立井架安全阈值计算模型、以及监测点的选择提供理论依据。
21、三、本专利技术中，提出一种监测点的选择方法以及每个监测点如何布置传感器的方法，使得到的应力值为预期应力值，可代入本方案中的计算模型中进行计算，具体为：每根所述主腿的一大节和二层台处分别设置有1个监测点，每个监测点设有4个传感器。
22、四、本专利技术中，本方案提出一种较优实现方法，每个监测点设有的4个传感器分布于h型钢截面的四个翼缘角点处，使得得到的应力值为预期应力值。
23、五、目前应用比较多的应变传感器主要有电阻式应变传感器、光纤光栅应变传感器和振弦式应变传感器。电阻式应变传感器使用寿命较短，连续使用时间较长易发生蠕变，影响测量精度，故不适合使用在长期应变监测中，光纤光栅应变传感器布置时需串联，且敏感脆弱，布线较为繁杂，不适用井架现场环境，结合使用环境综合考虑后，本方案中优选振弦式应变传感器。
24、六、本专利技术中，提出一种具体安全阈值计算模型，具体为：
25、 （1）；
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1.一种井架安全状态监控并预警的方法，其特征在于：在井架的全部主腿上设有应力监测点，并通过传感器采集监测点的应力值，传感器采集到的数据通过内网上传至服务器，服务器将接收到的数据分析处理后得到的Ps值与Pr进行比较，当井架上任一监测点满足Pr≥Ps时，服务器即向终端发出井架安全预警信号，所述Pr是线性外推后井架满载情况下单根主腿的应力值，Ps是井架的预警应力值。
2.根据权利要求1所述的一种井架安全状态监控并预警的方法，其特征在于：所述井架是由四根主腿形成的钢框架结构，主腿间的跨度及间远大于任一主腿杆件的截面尺寸。
3.根据权利要求2所述的一种井架安全状态监控并预警的方法，其特征在于：在每根所述主腿的一大节和二层台处分别设置有1个监测点，每个监测点设有4个传感器。
4.根据权利要求3所述的一种井架安全状态监控并预警的方法，其特征在于：每个监测点设有的4个传感器分布于H型钢截面的四个翼缘角点处。
5.根据权利要求1所述的一种井架安全状态监控并预警的方法，其特征在于：所述传感器为振弦式应变传感器、电阻式应变传感器和光纤光栅应变传感器中的任
6.根据权利要求1所述的一种井架安全状态监控并预警的方法，其特征在于：所述Pr是通过传感器在线监测测得的井架实时应力值等比放大计算得出的值，计算方法为：，Fr是井架最大设计钩载值；Fd是井架当前钩载值；Pd是应变片在线监测测得的井架实时应力值。
7.根据权利要求1所述的一种井架安全状态监控并预警的方法，其特征在于：所述安全系数确定为1.2，所述井架的预警应力值Ps是井架容许轴心拉压应力Pc与安全系数1.2的比值。
8.根据权利要求7所述的一种井架安全状态监控并预警的方法，其特征在于：所述Pc是井架容许轴心拉压应力，Pc值根据井架强度得出，所述井架强度应满足：
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-8中任一项所述方法的步骤。
10.一种可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8中任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种井架安全状态监控并预警的方法，其特征在于：在井架的全部主腿上设有应力监测点，并通过传感器采集监测点的应力值，传感器采集到的数据通过内网上传至服务器，服务器将接收到的数据分析处理后得到的ps值与pr进行比较，当井架上任一监测点满足pr≥ps时，服务器即向终端发出井架安全预警信号，所述pr是线性外推后井架满载情况下单根主腿的应力值，ps是井架的预警应力值。
2.根据权利要求1所述的一种井架安全状态监控并预警的方法，其特征在于：所述井架是由四根主腿形成的钢框架结构，主腿间的跨度及间远大于任一主腿杆件的截面尺寸。
3.根据权利要求2所述的一种井架安全状态监控并预警的方法，其特征在于：在每根所述主腿的一大节和二层台处分别设置有1个监测点，每个监测点设有4个传感器。
4.根据权利要求3所述的一种井架安全状态监控并预警的方法，其特征在于：每个监测点设有的4个传感器分布于h型钢截面的四个翼缘角点处。
5.根据权利要求1所述的一种井架安全状态监控并预警的方法，其特征在于：所述传感器为振弦式应变传感器、电阻式应变传感...
【专利技术属性】
技术研发人员：王皓，高原，廖飞龙，万夫，徐友红，王文权，董礼，廖江，徐伟津，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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