唐海军 顾庆宏 章东海 徐贵春
中国石油化工股份有限公司江苏油田分公司，江苏 扬州 321003
摘要：为了解决数字化油田建设过程中出现的数据采集不规范，信息化程度低等问题。本研究提供一种基于稠油环境工作设备编码与识别方法的井下工具“全寿命周期”管理方法，提出了井下工具“全寿命周期”管理方案。同时根据油田实际情况，设计了井下工具的生命周期管理系统方案，为油田智能管理研究提供了切实可行的方案。
关键词：设备编码；全寿命周期；管理系统
1 引言
为解决油管的识别问题，前期已有相关研究工作，尝试以传统方式实现油管的标码标识：采用二维码标签：二维码油污遮盖后，识别率较低；极易损坏，损坏即识别无效。采用RFID芯片：芯片的防震性差，耐高温能力差，容易脱落或震坏。
市场上我们所熟知的快消产品对应着条形码；互联网产品对应着二维码；电子产品对应着芯片[1]。工业产品由于它所处的环境恶劣（例如高温，腐蚀，磨损），识别干扰过多，以上三个技术方向不能满足工业需求。结合实际情况，本文构建了新的编码体系来适应工业化生产需求——即工业标准识别码。我们致力于将该技术（编码方式及识别算法）应用到更多工业场景中去。
2 工作设备编码与识别方法研究
2.1 背景技术
目前在石油生产领域，由于井下作业环境复杂（高温、稠油、腐蚀等），对井下工作设备（如油管、生产工具等）的管理还处于非数字化阶段。传统的一维或二维码标识在井下工作环境下无法生存，使得传统的识别方法识别率低，无法正确读取标识码信息，影响设备数字化管理。
例如，采油厂准备大队的油管修复线工艺主要工序为清洗、校直、探伤、车扣、换接箍、试压、刷漆打标、通径、排放，最后检验出厂[2]。整个修复线采用流水线作业方式，在油管接箍处做标记，工作人员按照标记做出判别进行最后的分拣，油管按颜色分为四个矿区和不合格成品，每个矿区包含两种尺寸的管径，分为2.5寸和3寸，不合格成品分为报废区、车扣区、校直区三个区，共计11个区。整个分拣区长度约为130m，当各矿区油管以及不合格成品进入分拣区域，工作人员观察到相应颜色和管径时，按下操作室控制箱的相应按钮，按钮开关将信号传递给相应矿区的挡板，挡板动作，待电容式传感器感应到油管的到来，把信号告知给执行机构气缸，气缸动作，将油管托举到对应的分拣区。
2.2 设备编码与识别方法实施方案
本文提供了一种稠油环境下工作设备上的标识。标识以特定规则编码的凹槽的形式形成在工作设备上，特定规则的编码即标识码。标识码采用二进制表示，由回字形定位图标和长条形二进制码图标组成。长条形二进制码以刻槽代表二进制的1，无刻槽部分代表0，二进制标识信息主体夹在左右回字形图标中间。具体的编码规则可以根据设备的具体要求和实际需要进行设定。
作为编码与识别方法的另一个方面，本文还提供了一种稠油环境下工作设备上标识码的制作方法和设备。结合使用环境和本发明的标识码结构特点，专门设计了一套标识刻录装置，主要包括底座、定位装置、夹持装置、刻标头组件、传送装置、控制系统等。以油管为例，油管通过传送装置送到标识刻录装置中，由定位装置进行定位，夹持装置进行夹持固定，然后刻标头组件在油管上特定位置进行刻录，形成所需的标识码，控制系统还可以将刻制完成的油管身份信息记录（标识码）传送至中央控制系统内，以便于统一管理。标识刻录装置的控制由机位处的控制系统，如PLC系统接受中央控制系统的身份指令后执行，也可设独立的计算机系统，如单片机系统来进行控制[3]。
2.3 标识识别装置
结合使用环境和本发明的标识码结构特点，本研究专门设计了一套标识识别装置。该装置集成了标识部位深度清理和着色(着色的目的是为了增加图像的对比度）、定位夹持旋转、图像采集等功能，其控制系统包含了装置驱动、识别算法及识别软件等单元。摄像头（或照相机）将采集到的标识图像传递给计算机，由识别算法软件进行识别，读出设备身份号码，输出到中央控制系统。
图像采集前的准备工作主要包括局部清洗、定位、夹持、旋转等。其中，对于标识位于易于定位的设备上的情况，图像采集前直接将设备上的标识区定位到图像采集设备前；对于标识位于不易于定位的设备上的情况，图像采集前只能将图像采集设备对准设备上可能包含标识区的位置，然后通过夹持所述油管并旋转，而图像采集设备通过连续或间歇拍摄一张或多张图像来将可能含有标识区的所有区域进行拍摄。对于多张图像可以通过拼图软件进行拼接成为一张图像。
3 井下工具“全寿命周期”管理研究
采用回型定位标示和条形码相结合的身份标示，给每根管杆、每件工具赋予一个标识码，采用26位二进制标识码（分别表示生产厂家、规格型号、材质、矿区等信息）。为了解决打码技术上井下油管杆的材质坚硬、需要在圆周曲面上刻录以及需要选取耐磨损耐腐蚀程度最好的位置。
本文采用“粗识别、精计算”的技术思路，实行井下工具“全寿命周期”管理方案[4]。标码的简单粗放，适应恶劣环境；识别算法的精细复杂，再加上线条数据恢复技术模型构成了识别的核心技术。油管刻码后，实现了油管在线自动测长，数据自动上传数据库，建成了油管杆管理数据库，实现了管杆投入总量、完好数量和报废数量等数据共享、实时查询，为决策提供依据。
建成“全寿命周期”管理数据库，某采油厂年修复油管200万米，更新50-60万米，运行数据量庞大，为了解决海量数据的归集、应用，开发了“全寿命周期”管理数据库。建成了油管杆管理数据库，实现了管杆投入总量、完好数量和报废数量等数据共享、实时查询，为决策提供依据。
从计划接收、管杆回收、发放、修复各个环节均实现网上运行。在管杆下井过程中，用手持识码设备，对油管编码信息进行采集，自动形成井下管柱图，回传系统，实现数字化管理。同时利用大数据，建立不同工艺方案的管杆数据库，对管杆供货厂家、生产周期、失效原因进行比对、分析，对产品质量进行跟踪追溯,优选质优价廉的产品。
4 结语
随着我国大多数油田进入中后期的开发阶段，物资和科技的投入越来大，开发成本越来越高。对于油田物资的系统管理，零库存管理以及内部控制管理的精细化管理、全生命周期管理越来越重要。本文充分发挥工业标准识别码技术特点，将采油厂设备、生产物资等固定资质进行标识和全生命周期管理，真正意义上做到摸清家底，构建基础数字单元，为未来智能化油田搭好物联网建设的底层架构，同时提供一种基于稠油环境工作设备编码与识别方法的井下工具“全寿命周期”管理方法，为油田智能管理研究提供了切实可行的方案。
参考文献：
[1]徐亚飞,王青海,杨兵兵.基于电子标签技术的油管全生命周期跟踪管理[J].无线互联科技,2017(02):122-123.
[2]姚红光,杨合民,孔瑞峰,程杰.探索油管抽油杆管理新模式提高综合经济效益[J].中国石油和化工标准与质量,2012,32(01):199.
[3]白玉,李洪平.基于图像处理技术的油管识别系统的设计与实现[J].地理空间信息,2015,13(03):117-119+137+11.
[4]王顺吉,邢文,王顺波.采油厂修井作业物资精益生产体系的建立和运行[J].石油工业技术监督,2014,30(05):13-15.