基于多维度识别技术的井控装置全生命周期管理系统研究

魏立明 王星 齐金涛 汤芬芳

摘 要：质量可靠的井控装置是钻井作业过程中预防和控制发生井喷事故的有效保障。随着井控装置种类规格增多、使用环境的变化，仅仅采用出厂编号或者自编号无法可靠地识别出井控装置单点状态并做到实时监控。通过设定每台井控装置的“规格型号+自编号”为唯一的识别码，形成“自编号铭牌+二维码铭牌+RFID芯片”的多维度识别技术平台，在手持机APP上建立入库、检维修、使用等信息，在PC端自动形成井控装置全生命周期运行记录，建立井控装置全生命周期信息管理系统，提高了井控装置在使用过程中的本质安全。

关键词：井控装置;物联网;二维码铭牌;RFID芯片;全生命周期

前言

通过物联网技术对井控装置在入库、检验、使用、检修等环节中的数据进行完善，实现动态管理，做到实时监控井控装置单点状态，能提高井控装置管理质量。在井控装置管理模式的基础上，研究并应用多种方式组合形成多维度的识别模式，通過建立PC端管理系统和手持端APP，采用物联网技术实现井控装置、操作电子化，获取井控装置各个阶段的信息数据，建立井控装置全生命周期管理系统。

一、系统设计概要

井控装置全生命周期管理系统系统主要由“自编号铭牌+二维码铭牌+RFID芯片”形成的多维度识别平台、手持端APP、PC端管理系统组成，三者共同作用构成了“物联网+互联网+井控装置管理”的模式。采用手持机APP扫描RFID芯片或二维码铭牌，完成井控装置生命周期信息输入和状态识别。

二、多维度识别技术

1.多维度识别模式设计

井控装置在检修和使用过程中，受压力水冲洗、井口钻井液锈蚀、高温、震动等多种影响，污染或损坏常规铭牌等标记物，造成识别失效。在保证井控装置的唯一性、可持续性的前提下，采用“井控装置规格型号+自编号”作为唯一身份基础信息，以“自编号铭牌+二维码铭牌+RFID芯片”方式，实现实现肉眼、图形图像、电子数据综合识别，满足在不同环境下，识别井控装置的要求，为实现井控装置数字化管理提供支持。

1.1自编号铭牌。作为基准识别方式，采用激光刻印方式将基础信息刻印在不锈钢板材上，通过肉眼即可读取井控装置基础信息。

1.2二维码铭牌。二维码是记录数据符号信息的一种图形方式，是采用激光刻印系统将基础信息转换为二维码图形，刻印在不锈钢板材上。通过扫码软件扫读二维码即可获取基础信息，也可以链接到数据库，进一步获取相关数据。

1.3 RFID芯片。RFID芯片读写速度更快，可多目标、运动、远距离识别;无机械故障、寿命长。为满足井场防爆要求和各种恶劣的环境，选择Xerafy Xplorer超高频高强度金属射频芯片存储井控装置基础信息，作为主要的信息读取方式。

三、井控装置全生命周期管理系统设计

在井控装置运行管理要求基础上，结合SY/T6160、SY/T5964等标准，设计了井控装置生命周期管理系统，设计了数据采集层、数据资源层、服务层、应用层，涵盖了井控装置从试压、出厂、上井使用、检维修及报废等全生命过程。

四、井控装置全生命周期管理系统功能

整个系统由手持端信息输入和PC端系统管理两部分实现井控装置操作信息录入和后台数据分析、判断等操作。

1.手持端信息输入部分

在手持端安装了基于Android系统的井控装置APP，扫查二维码、RFID芯片，都可以读取当前井控装置的规格型号、自编号、制造厂家等静态信息;在APP上完成送井、到井、转场、回收、填写维修工艺卡、巡检报告等操作，完成动态数据填写。

2.PC端管理系统

PC端管理系统实现了对APP上采集的数据后台综合处理，为单台井控装置精细管理提供支撑。其中井控装置管理是对井控装置状态进行管理，特别是在信息管理中，体现了“全生命周期数据”，见图 1;地图栏目显示了当前井控装置的实时地理位置和对应井号情况;大数据分析图中，对井控装置单台动态、维修数据、出入库统计等进行动态分析统计。

五、系统特色

该系统目前在大港、冀东、四川、东北等市场应用50余口井，操作简单实用，能实现井控装置生命周期管理要求。具有以下特色：

1.在数据采集层实现了自动化采集数据。通过手持端读取RFID芯片或二维码直接读取单台井控装置信息，输入标准化，使用简单方便，避免了人为因素造成的输入失误;

2.数据共享减少了重复性工作。实现了数据“一次输入，全局共享”，大幅度减少重复性工作;

3.关键数据可统计分析。系统PC端开发基于Java语言、Spring框架、MySQL数据库，对单台井控装置运行过程中产生的关键动态数据，如服务井号、检修数据等关键数据进行统计分析，进而查找管理上的不足，提高井控装置运行质量;

4.查询方式多样化。系统用户方便查阅井控装置当前及历史情况，实时检查检维修流程动态，使井控装置检维修过程更加规范统一;在全生命数据中查询全程的信息，如出厂信息、上井使用信息、检维修信息、大修信息、报废信息等，为日常管理和决策提供技术支撑;通过大数据分析，可跟踪分析井控装置质量情况，及时发现质量隐患。非系统用户可以通过扫查二维码链接到PC端系统查询井控装置当前及最近三个月检修及使用情况。

5.报警提示功能。对一年期、三年期检测时间点进行预警，便于管理人员及时安排检修作业，消除质量隐患。

六、结论

根据设计的“物联网+互联网+井控装置”的方案，实现“物联网+”，达到了以下目的：

1.采用“自编号铭牌+二维码铭牌+RFID芯片”的多维度识别模式，实现了井控装置、操作实现了电子化标识，配合地理信息系统和后台远程数据库，实现井控装置标识、数据、地理信息和时间信息的统一，支撑了大数据分析;

2.井控装置信息和数据加密，实现了数据安全管理;

3.建立统一的综合信息分析和应用管理平台，对井控装置、人员、数据资料规范化“透明化”管理，建立可跟踪、可追溯和可评价的流程体系;大数据分析与对比，实现井控装置精细化管理;全程远程化和移动化管理，达到人员与井控装置利用最大化。

参考文献：

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