浅析石油钻井电气设备漏电故障自动预警方法

浅析石油钻井电气设备漏电故障自动预警方法

李小锋  孙宝楠 王刚

中国石油集团渤海钻探工程公司国际工程分公司   天津市  300457

摘要：石油是人类最重要的能源，石油消费市场巨大。石油需求随着石油资源的枯竭而增加，钻井是一个复杂的石油开采过程，涉及钻孔、循环和套管不同阶段。在石油钻井的所有阶段，许多危险都可能导致事故、伤害、机械损坏和环境影响。油井最常见的危险之一是电气设备的漏电，这可能引发一系列漏电事件，危及石油开采的安全性和效率。因此，在钻井过程中应采取各种措施，以改善电气设备的泄漏，特别是钻机的漏电控制。但传统的漏电检测方法不仅昂贵，而且在人员和设备方面效率低下，判断漏电点位精确度不高，容易引发触电或者电气设备损坏等事故。因此，快速、自动地预测和定位漏电对油井安全至关重要。为此，根据石油钻井电气设备泄漏的特点和原因，提出了自动预警方法和系统，为行业提供参考和参考。

关键词：石油钻井；电气设备；漏电故障；自动预警

在石油钻井设备中，影响设备可靠性和安全性最重要因素之一是电气设备故障。电气设备的漏电是常见电气设备故障，对油井安全构成严重威胁。传统事后管理是资源耗费的，效率低下。因此，采用自动预警对电气设备故障进行预测和准确识别，对于提高生产可靠性、安全性、快速恢复和优化设备管理具有重要意义。

一、石油钻井电气设备特点及漏电故障原因

1.当前石油钻机设备应用特点。（1）水平钻井技术，水平钻井技术，采用随钻测量设备和井底动力，可以达到定向钻孔的目标，倾角保持在86°C以上。在该技术中，实现了稳定钻具，上下调节，多开转盘和动态监控的特性。（2）大位移井钻井，从钻井技术的角度来看，大位移井钻井是最高的，也是系统工程结合井的定位和水平井的集成工艺，在大位移井钻井中必须进行规划，优化配套技术和突破技术难题。大位移井钻井主要用于开发内陆浅海油田，具有较高的经济效益;（3）地质导向钻井，对于导向工具，通常结合地质条件的变化来实现自动跟踪和校正，实际上，地质导向钻井是将测井与钻井相结合，实现对钻井的有效控制。该技术是利用电阻率，对地质参数进行特殊处理，通过参数优化确定地质构造和储层特征，实现钻头轨迹校正和调整，大大提高了钻井的成功率和恢复率。

2.漏电故障原因。(1)电缆漏电，包括电缆的初始，接头、终端、绝缘失效漏电故障。（2）变压器漏电，变压器分接开关、套管故障。（3）开关漏电，钻井平台、电容器组开关拉弧、重击穿漏电故障。(4)照明设备泄漏，包括误操作引起的电容器故障、同步关闭控制失败、照明设备的谐振通电触发漏电故障。（5）交流异步漏电，交流异步电动机和无相应响应的漏电。

二、电气设备漏电故障自动预警方法及系统

1.石油平台上电气设备泄漏的保护措施。（1）基本原理，电气设备漏电保护的基本原理有三个重要方面:漏电检测，减少漏电和切断相应的电流。在正常工作条件下，IT系统的安全性是非常可靠的。根据相关接地系统的特点，相应的系统规定，在漏电的情况下，单相接地的连续工作时间应小于2小时。在发生故障时，最快和最有效的解决方案是准确定位事故发生地。在构建相关平台时，由于成本控制等因素，大多数平台安装了不接地系统。如果发生事故，即使有相应的报警措施，也无法到达故障位置进行定位。为此，有关人员必须花费大量的时间和精力，找出故障发生的位置，甚至部分路线切断，才能准确及时地找到故障的确切位置。毫无疑问，这种情况对平台的工作和相关设备的安全性不小的冲击。(2)在采取适当的基本保护措施的情况下，平台上的电气设备既可以移动，也可以手持式。两者故障主要原因是两者都必须经常移动，导致设备长时间连接。连接松动，最终出现脱落，导致相线与设备的导电性外壳接触，最终导致短路并导致相应的故障;因为两者都有频繁移动工作特性，所以两者都会在工作过程中弯曲相关线条，这样在断裂的情况下，如果在弯曲过程中与外部导体连接会导致相应的事故，就会出现事故。两者的事故主要体现在单相接地故障，无论是在使用接地系统平台的过程中，当单相导体处于相应的接触状态时，还是在单相接地和直接接触故障的情况下，正常情况下，相关电流较低，如果在此阶段发生故障的概率相对较低。然而，随着航运业的不断发展，相关平台的数量和线路的数量不断增加，导致电流量增加和事故风险增加。在这种情况下，如果不采取相应的保护措施，电流就会越过人体承受界限，导致触电事故。(3)使用漏电保护。IT系统安装在相应的石油平台上，与地面相连的中性点没有导电功能，在单相接地故障后不能形成回路。单相接地事故后，无故障回路电压相应增加，这将导致长期无故障回路的致命损坏。因此，有必要采取适当的接地措施并实施保护措施。

2.自动预警系统。从某种意义上说，基于数据的故障预测的本质是改善故障分类，基于数据识别方法和机器学习算法，对模糊逻辑序列进行了优化，以准确评估和识别油污风险，并对故障风险进行分类。该方法首先分析影响因素(与设备相关的操作因素和外部因素)，收集的数据将提前处理。然后将简化的Relief F算法用作特征选择算法，以有效地选择模型的输入向量，然后按故障频率和范围进行分类。为此，钻井电气设备的自动漏电预警系统采用多边形逼近方法对电子设备预处理漏电数据点，过滤不会影响电气设备的漏电，并在不解决电气设备问题的情况下产生导线测量和电气设备漏电故障，将它与标准故障矢量链中的矢量链进行比较，确定电气设备的故障预警结果根据比较结果。特别是，它可以安装在钻井电气设备的传感器，控制中心的无线服务器和预警装置。从井组天线的信号传输到控制终端，控制终端将波形信号发送到无线服务器，将设备信号转换为数字信号，并传送给漏电故障预警装置。自动预警系统由转换、比较和预警单元组成，特别是用于信号、时间和钻井设备转换的转换单元。比较单元从多边形逼预处理对数据点图，并根据比较结果确定油井工况结果。预警单元用于根据判断确定故障预警级别，自动在控制终端上显示预警信息，并实时从语音或蜂鸣信号中生成预警。

本文介绍了一种自动电气设备漏电报警系统，结合最新的模式识别方法和机械数学算法的方法。包含基于电气设备活动的更改点预警。变更点决定了故障漏电信号，变点时间就是预警时间。

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