人机界面在石油钻井工程中的应用：如何搭建钻井工程参数监测系统？

一、应用背景

石油钻井工程是石油开采过程中最为关键的一个环节，直接决定着石油开采的质量和经济效益，而钻井工程参数的实时监测、分析处理和存储是保证安全、可靠、高效钻井的重要途径。

随着科学技术的飞速进步，尤其是自动化技术的发展，石油钻井工程逐渐向数字化、智能化方向发展，其中钻井工程参数监测的研究和改善更是重中之重，此举不仅可以提高钻井安全性和钻井效率，还可以提高钻井工程的自动化程度。

因此，开发高性能、安全可靠的钻井工程参数监测系统是实现科学化钻井的关键。

二、面临的难题

在石油钻井过程中，不仅需要采集钻井设备中的数据，还需要对数据进行处理和分析。因此，在实现钻井工程参数监测时，面临的难题主要有以下几点：

（1）现场多协议钻井设备数据的采集；

（2）数据的可视化处理，包括数据显示（字段/曲线/仪表显示）、边缘计算、警报通知和管理、审计追踪和配方管理等；

（3）钻井工程数据的远程监控。

（4）将采集到的钻井工程数据存储到数据库；

（5）将采集到的钻井工程数据上传到SCADA、MES、物联网平台等。

三、方案介绍

虹科多功能物联网人机界面 eX707G凭借其丰富强大的功能、高级别防护、海量通信支持、多行业认证等特点而备受赞誉，是开发高性能钻井工程参数监测系统的最佳选择，整体的应用框架如下所示。

该人机界面通过海量通讯协议完成现场设备数据的采集，再结合其配套软件JMobile Studio完成页面组态以及数据可视化处理，完成现场关键参数监控画面的制作。由于人机界面内置Web、VNC服务器，现场操作人员通过web浏览器、VNC客户端等便可实现设备的远程监控。此外，该人机界面可以一键配置连接到自家Corvina云平台，实现设备数据的远程监控和管理；同时，虹科eX707G人机界面也可通过OPC UA、MQTT等协议对接到第三方云平台，最大程度地满足客户的多样化需求。

除了人机界面，我们还提供具有相同功能的物联网网关，以及可运行在客户X86设备中的软件方案——JMobile PC Runtime，快速赋予客户设备物联网功能，客户可以根据现场实际需求选择对应的解决方案。

四、案例分享

为了实现钻井过程中对钻进状态、起下钻状态和泥浆池关键参数的监测，国内某石油企业采用虹科多功能物联网人机界面eX707G开发了一个钻井工程多参数监控系统，快速、高效、可靠地完成现场钻井参数的采集和可视化，提高了现场钻井的安全性和效率。

（1）数据采集和可视化

支持200+通信协议，包括OPC UA、Modbus、MQTT以及西门子、三菱、欧姆龙等主流PLC协议，支持同时运行8种通讯协议并且支持一万点数据，最大程度地帮助客户完成钻井设备数据的采集；支持边缘计算，客户可以通过编写JavaScript脚本完成现场数据的处理和分析。

此外，支持2000+现代风格控件，根据现场钻井工程参数的类别，分别选用数字字段、模拟仪表、实时和历史趋势曲线等控件对工程参数进行数据展示。

（2）警报管理

支持警报管理功能，可以对关键钻井工程参数设置上下限，并判断参数是否需要报警；支持上下限触发、等值触发、数值偏差触发等四种触发方式，满足客户的多样化需求。此外，支持在线和历史警报控件，帮助客户完成警报状态的查看，以及警报确认、复位、保存等操作。

（3）数据存储

支持对接MySQL、PostgreSQL、MariaDB等数据库，可以帮助客户读取数据库标签数据，以及存储钻井过程中的标签数据、某一时间段的趋势数据、事件等数据，为现场优化钻井、故障排查提供数据依据，帮助现场操作人员掌握钻井过程中钻机的工作状态，为工艺的改进提供数据分析支持。

五、总结

通过此方案，该石油企业高效、快速地完成了现场钻井工程多参数监测系统的部署，实现了钻井过程中关键参数的监测，提高了钻井的安全性和效率，加快了钻井工程智能化的发展进程。

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