试论钻机操作平台安全监控系统在石油勘探中的设计与应用

摘要：石油是重要能源，关系到社会经济的发展，石油勘探存在一定风险，如果发生意外事故，会给人们生命安全构成威胁。为了提升勘探安全性，要发挥出监控系统的作用，根据实际情况合理设计，确保工作的有序开展。文章先介绍安全监控系统，再分析系统设计，最后展开详细论述，从而提升钻机操作平台安全监控水平。

关键词：钻机操作平台；安全监控系统；石油勘探；设计

引言：

钻机操作平台是石油勘探的重要设备，由多个部件组成，可以发挥出有效作用。钻机操作平台是钻井作业开展的基础，由于现场情况较为复杂，受到不利因素影响会出现操作失误的情况，可能引发意外事故。为了确保钻机操作平台的稳定运行，开展安全监控是很有必要的，通过监控掌握运行状况，保证石油勘探的顺利开展。

一、安全监控系统

钻机提升平台监控系统主要由三部分组成，分别是上位机、可编程逻辑控制器PLC及设备层。监控平台可以实现数据的有效传输，其中可编程逻辑控制器PLC具有较强适用性，应用范围较广，其具有高可靠性、质量轻、功能强大等优势。信息层可以将信息直接显示给用户，对现场情况有准确了解，之后再发送指令。设备层可以实现信息的转化，变成电压或者电流的形式[1]。

二、安全监控系统设计

（一）顶驱监控设计

在钻井技术发展过程中，顶驱钻井系统实现了有效运用，为钻井提供充足动力，保证钻井液的循环，提升了作业效率。顶驱钻井系统构成较为复杂，通过观察电动机速度和温度，可以了解是否处于正常运行状态中，电机温度会受到冷却风扇风压的影响，要开展实时监控。在钻井作业过程中，如果发现卡钻的情况，需要对动缸压力作出适当调整。明确顶驱监控设计要点，确保与实际需求相符合，在实际应用中可以发挥出有效作用。

（二）游动系统监控设计

在钻井作业中，游动系统有助于提升绞车运行效率，在钻井作业时，连接一根管道钻孔是连续开挖等，要和管柱连接起来。司钻主要作用是调整吊钩高度，为了保证调整的准确性，必须要进行监控。在井架上安装发射机，在移动块上安装光敏传感器，可以实现对信号检测，系统会作出正确判断。按钮启动之后，挂钩会自动移动，适用于紧急情况。钻井作业对钻井压力有着特定要求，根据实际情况确定吊钩高度。但受到技术条件限制，运用中会存在问题，为了有效应对，要加一个应急装置，当出现意外情况时可以让系统立即停止[2]。

（三）井架及司钻控制室监控设计

井架将起重设备支撑起来，操作起来比较方便，但石油钻井作业一般在恶劣环境下进行，为了确保安全性，必须要保证井架的质量。通过实际观察发现，为了追求速度，经常忽视井架的检修，导致过程中会发生故障。由于是在户外作业，所以要注重环境监测，如果风力过大会触发报警，便于人员采取有效措施。司钻控制室处于平台核心位置，为了确保作用发挥，要创建出稳定环境。

（四）实现监控系统功能

监控系统功能主要包括以下几点，一是实时监控顶驱系统工作参数、电机温度等；二是发现潜在危险，受控行车钩会移动到指定位置，并启动紧急制动；三是有效控制司钻的工作时间，避免故障的发生；四是提醒作业人员定期检修井架，保证良好运行状态；五是当监测到危险信号时会报警；六是对历史数据进行监控，可以有效的存储和显示，为作业开展提供参考依据。

三、软件设计与实现

在监控平台系统中，要重视控制功能的软件设计和应用。发挥出现场总线技术的作用，传感模块和工控机可以实现数据的采集和处理。依据检测信号和确定异常信号，控制执行器发出报警并运行启停电机等控制操作。软件的设计要从实际情况出发，确保具有适用性、针对性，过程中会遇到很多技术问题，因此要加强研究，增强软件执行力，可以满足实际工作所需。

（一）力控组态软件的开发与设计

力控组态软件构成较为复杂，不同部件发挥着各自作用，确保整个系统的有效运用。该软件具有使用方便、效率高等优势。系统登录需要权限管理，再构建配置屏幕的各个部分。顶驱钻井系统，其中含有多个监视参数，并根据实际情况来配置屏幕，具有较强针对性。大部分顶驱系统都是液压控制，油压对顶驱会产生直接影响。井架和司钻控制室。在监视配置屏幕时要和作业人员所处环境联系起来，确保满足实际所需，将具体效果落实下去，保证作业顺利开展。

（二）程序的设计与编程

I/O配置到本地模块，在编程之前要将I/O配置到本地模块，这是非常重要的一个环节。顶驱系统程序设计，将可编程逻辑控制器PLC启动，并初始化模块，看是否要按下驱动器启动按钮。顶部驱动器启动之后，对电动机温度进行冷却，将温度和风压控制在合理范围之内，不能超过规定要求，防止故障的发生。其他采集模块可以对变速箱油压进行监控，及时了解相关情况[3]。

井架与司钻室系统程序设计，光敏传感器在系统中发挥着重要作用，可以确定移动块钩的具体位置，看是否与指定位置相一致。模块已初始化，看是否要按下绞车启动按钮，对挂钩的具体情况进行确定。按下自动按钮之后，挂钩会达到指定位置。在延时程序中，要对井架和司钻的运行状态进行检查，对于发现隐患要及时报警，为人员检修提供参考依据。井架中设置有司钻安装保护按钮和井架检查按钮，可以起到检查、保护的作用。

四、结语

综上所述，本文主要探讨了钻机提升平台安全监控系统在石油勘探中的设计与应用，保证有效应用到实际工作中去。石油勘探具有复杂性、危险性等特点，钻机提升平台在过程中发挥着重要作用，要设计出安全监控系统，可以实时了解具体情况，便于人员对机械设备进行操作，不断提升石油作业的效率和质量。

参考文献：

[1] 韩同方. 钻机提升平台安全监控系统在石油勘探中的设计与应用[J]. 机械与电子,2020,38(4):57-62.

[2] 王鸿雁,朱乐乐,邱云河,等. 海洋平台钻机集成监控系统可靠性冗余设计[J]. 中国海洋平台,2021,36(1):8-14.

[3] 陈斌. 矿用钻机监控系统的应用分析[J]. 机械管理开发,2020,35(1):208-209.