油田卸水机械臂视觉定位方法的研究与应用

发布时间：2020-11-20 05:23

　　 油田注水工艺是提高油田开发水平,保持油藏能量和油田稳产主要的工艺技术,在国内外得到了广泛的应用。目前新疆石油服务企业在广阔且分散的采油站点主要是通过水罐车运水,并通过向油田注水井口注水的方式来完成注水作业,这种传统的方式效率低,不符合当前新疆油田数字化系统的推广。因此,为实现罐车液料卸载工艺的自动化改进,节省人力物力,首先提出一种新型的类鹤管式罐车液料自动卸载特种作业机械手臂,并针对水罐车灌装口的识别与定位问题,即针对在采油现场空间圆的识别与定位技术进行研究。在油田现场环境中直接识别圆形的方式有比较大的干扰信息,所以,本文对灌装口圆心坐标信息的求取提出了一种复合定位的方式,该方法包括灌装口的识别和灌装口中心坐标的定位。在圆形灌装口的识别中,分别采用基于边缘信息的FFT的相位相关的模板匹配方法与基于级联分类器的灌装口检测方法并分别进行了研究,在灌装口圆心坐标定位中采用基于统计原理的最小二乘圆定位法。最后通过实验验证将这种粗定位的识别技术与精定位的定位方法结合应用在圆形灌装口的识别定位中,取得了良好的定位效果。再根据平行双目立体视觉模型的原理和双目图像中分别测得的灌装口圆心的坐标信息解算到灌装口的三维位置信息,为下位机控制机械结构的运动提供参数。在文章的最后对该课题中涉及的模拟软硬件平台进行设计及其对识别方法的实验验证和定位方法的实验结果进行分析,结果表明本课题涉及的识别定位方法,在摄像机焦距附近一定的范围具有很好的定位效果,对注水工艺的自动化改进具有一定的实践和指导意义,最后对该卸水机械臂的软件系统进行开发与基于PID的逼近的控制方式进行研究。
【学位单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TE934.1;TP241;TP391.41
【部分图文】：

1.引言1.1 课题的背景我国是一个面积广阔、多油田分布的国家。受多种因素的影响，石油价格在国际市场中波动巨大，且当今国内大部分油田进入到开发的衰减期，为了继续能顺利采油保证国家的正常经济发展，不少油田开始进行采油过程的注水作业。注水作业也即注水工艺，是一种通过将盐水或符合要求的水经过注水系统最后注入采油油层的技术，这种技术是油田开发的常用技术，目的是保证油层的压力的恒稳，保证采油的稳定与持续[1]。油田注水工艺是提高油田开发水平，保持油藏能量和油田稳产主要的工艺技术，在国内外得到了广泛的应用。随着老油田开发的不断深入，需要进一步提高注水工艺的效率和自动化程度，并向智能化、自动化、一体化方向发展，确保水驱开发油田高水平开发[2]。

新疆大学硕士研究生毕业论文（3）打开注水撬内的各种泵、流量计以及防静电操作等安全规章制度；（4）人工对接固定成功后打开水罐车卸水阀门开始进行液料的装卸；（5）在装卸完成后，卸下水罐车车尾的卸水导管，完成卸水作业。

3（a）现场员工对接操作 （b）现场员工卸水操作图 1.3 油田注水工艺的操作图采油现场常见的水罐车卸水现场以及注水工艺操作现场，如图 1.2 与图 1.。这种人工的卸水方式劳动强度大，很容易产生疲劳，发生事故，采油现场容易接触有毒有害气液，对操作人员的身体造成伤害并且手动对接的速度也缓慢，效率很低，不符合当前新疆油田数字化系统的推广[7]。因此，为实现车液料卸载工艺的自动化改进，节省人力物力，提出一种能代替人工注水作智能化无人值守的卸水装置，即油田卸水机械臂。本文研究的是此项卸水机中视觉识别定位技术及其应用。
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本文编号：2891012