開發(fā)用于深海鉆井船的立管管理系統(tǒng)

　　"CompactRIO 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(OS)與硬件的堅(jiān)固可靠特性使其成為海洋環(huán)境下的一種理想選擇。使用 NI 軟硬件套件，所有模塊之間的集成與通信都非常簡單，因此可以在減少開發(fā)時(shí)間的同時(shí)確保功能與性能。"

　　– Rodrigue Akkari, BPP-TECH

　　The Challenge:

　　分析各種運(yùn)行模式下海底鉆探立管所受的壓力，從而提供最優(yōu)的艦船方位來增強(qiáng)立管運(yùn)行的安全性。

　　The Solution:

　　使用NI CompactRIO創(chuàng)建一個獨(dú)立運(yùn)行的單元，從鉆井立管收集，處理，并傳送數(shù)據(jù)，然后使用NI LabVIEW來評估壓力，推薦方位，并為操作員設(shè)定修正方案。

　　Author(s):Rodrigue Akkari - BPP-TECH

　　隨著當(dāng)今深海油井接近3,000米深，以及墨西哥灣的深水地平線(Deepwater Horizon)號鉆井平臺原油泄露災(zāi)難所引發(fā)的重大關(guān)注，對檢測立管性能的可靠系統(tǒng)的需求變得至關(guān)重要。立管是鉆井運(yùn)行中必不可少的，因?yàn)殂@柱以及其它工具都要通過它們來進(jìn)入油井。

　　我們開發(fā)了一種隨船攜帶的立管管理系統(tǒng)(RMS)，它能為執(zhí)行正常強(qiáng)度的鉆井或結(jié)束提供實(shí)時(shí)指導(dǎo)，并能在艦船現(xiàn)場檢查立管運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)具有兩個主要部分：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與主控制臺顯示系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包含NI cRIO-9012實(shí)時(shí)控制器以及三個NI 9871 C系列模塊。主控制臺是使用LabVIEW自主開發(fā)的，在Windows PC上運(yùn)行的軟件。

　　我們使用LabVIEW 中的 LabVIEW MathScript RT模塊來編寫RMS軟件，該軟件在放置于艦船艦橋上的專用控制臺上運(yùn)行。數(shù)據(jù)采集硬件通過采集各種數(shù)據(jù)流，并將其轉(zhuǎn)換成可由以太網(wǎng)接收的單數(shù)據(jù)串，從而減少了對特殊接口硬件的需求。

　　我們使用LabVIEW為立管建模，并應(yīng)用了各種環(huán)境狀況，例如三維的流體速度以及海浪的周期與高度。我們也涵蓋了頂部與底部的立管角度，用于標(biāo)示與井口防噴器組之間的離去角，以及與鉆井船撓性連接的接近角。然后，我們分析數(shù)據(jù)并以此來計(jì)算立管的壓力。這種方法連同采集及導(dǎo)出的數(shù)據(jù)一道，構(gòu)成了RMS的基礎(chǔ)。

　　使用LabVIEW MathScript與公式節(jié)點(diǎn)(formula nodes)，我們包含了軟件中預(yù)先存在的基于文本式語言的IP核，它們是為更有效的代碼復(fù)用而開發(fā)的。我們使用內(nèi)置的LabVIEW 數(shù)學(xué)與線性代數(shù) VIs來進(jìn)行矩陣運(yùn)算以及要求執(zhí)行有限元建模的計(jì)算。此外，我們根據(jù)LabVIEW固有的并行性來充分利用主機(jī)計(jì)算機(jī)的多核處理能力。