तेल और गैस उद्योग में, एक "ड्रिलिंग रोबोट" केवल एक रोबोटिक आर्म या एक वैचारिक स्मार्ट मशीन को संदर्भित नहीं करता है; बल्कि, यह वेलसाइट संचालन, डाउनहोल निष्पादन, ड्रिलस्ट्रिंग हैंडलिंग और वास्तविक समय नियंत्रण को शामिल करने वाली एक एकीकृत स्वचालन इकाई को दर्शाता है। जैसे-जैसे जनशक्ति में कमी, रिमोट ऑपरेशन और बढ़ी हुई सुरक्षा की मांगें बढ़ती जा रही हैं, ड्रिलिंग रोबोट सहायक उपकरणों से स्वचालित ड्रिलिंग सिस्टम के महत्वपूर्ण घटकों के रूप में विकसित हो रहे हैं, जो सीधे ड्रिल बिट, डाउनहोल टूल्स और सतह नियंत्रण प्लेटफॉर्म के बीच इंटरफ़ेस प्रोटोकॉल को प्रभावित करते हैं।
चित्र 1 ड्रिलिंग रोबोट और स्वचालित ड्रिलिंग सिस्टम की संरचना का योजनाबद्ध आरेख
चित्र 2: ड्रिलिंग रोबोट को शामिल करने वाला स्वचालित संचालन वर्कफ़्लो
चित्र 3: मानव रहित वेल साइट में बहु-स्तरीय सहयोगी परिदृश्यों का योजनाबद्ध आरेख
I. ड्रिलिंग रोबोट "परिचालन प्रणाली" हैं, न कि स्टैंडअलोन उपकरण।
कार्यात्मक दृष्टिकोण से, ड्रिलिंग रोबोट में कम से कम तीन श्रेणियों के घटक शामिल होते हैं: पहला, सतह स्वचालित उपकरण, जैसे स्वचालित ड्रिल-फीडिंग सिस्टम, स्वचालित मेक-अप और ब्रेक-आउट यूनिट, स्वचालित हैंडलिंग सिस्टम और वेलहेड ऑपरेशन मॉड्यूल; दूसरा, डाउनहोल एक्चुएटर, जिसमें नियंत्रणीय-अभिविन्यास उपकरण, डाउनहोल निरीक्षण और हस्तक्षेप मॉड्यूल और कॉइल्ड-ट्यूबिंग संचालन के लिए रोबोटिक उपकरण शामिल हैं; और तीसरा, समग्र नियंत्रण, सुरक्षा इंटरलॉक और स्थिति-निगरानी प्रणाली जो इन दो श्रेणियों को एकीकृत करती है। केवल जब ये तीन श्रेणियां एक समन्वित बंद-लूप कॉन्फ़िगरेशन में संचालित होती हैं, तभी रोबोट की स्वचालन क्षमता वास्तव में रिग फ्लोर पर मूल्य प्रदान करती है।
यह परिभाषा ड्रिल-बिट निर्माताओं के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है। अतीत में, ड्रिल बिट्स को बड़े पैमाने पर निष्क्रिय उपकरण माना जाता था - जब तक कि वे थ्रेड फॉर्म, आयाम और यांत्रिक इंटरफेस के लिए विनिर्देशों को पूरा करते थे। हालांकि, स्वचालित ड्रिलिंग परिदृश्यों में, बिट की स्थिति डेटा, इसका परिचालन लिफाफा, और बॉटम-होल असेंबली के साथ इसका युग्मन विशेषता सीधे मास्टर नियंत्रण प्रणाली के निर्णय लेने वाले तर्क को प्रभावित करती है। दूसरे शब्दों में, भविष्य के ड्रिल बिट्स को न केवल "कार्यात्मक" होना चाहिए, बल्कि "आसानी से एकीकृत, आसानी से पहचाने जाने योग्य और निर्बाध सहयोग में सक्षम" भी होना चाहिए।
II. स्वचालित ड्रिलिंग सिस्टम का मुख्य मूल्य उच्च-जोखिम वाले मानव जोखिम को कम करना है।
वेलसाइट पर कई महत्वपूर्ण संचालन लंबे समय से गहन, मानव-गहन निगरानी और नियंत्रण पर निर्भर रहे हैं, जैसे कि सिंगल-पाइप हैंडलिंग, वेलहेड संचालन, निरंतर पैरामीटर निगरानी, और असामान्य परिचालन स्थितियों की पहचान। जब इन कार्यों को उच्च-दबाव, उच्च-लोड और बहु-प्रक्रिया समवर्ती वातावरण में किया जाता है, तो वे आसानी से सुरक्षा जोखिम पैदा करते हैं। ड्रिलिंग रोबोट और स्वचालन प्रणालियों का प्राथमिक मूल्य तकनीकी दिखावा में नहीं है, बल्कि उच्च-जोखिम वाले, अत्यधिक दोहराव वाले और समय-महत्वपूर्ण कार्यों को मानकीकृत उपकरणों को सौंपने में है, जिससे मानव ऑपरेटरों की भूमिका प्राधिकरण, निरीक्षण और अपवाद-हैंडलिंग में स्थानांतरित हो जाती है।
यही कारण है कि अंतरराष्ट्रीय तेल क्षेत्र सेवा कंपनियां लगातार स्वचालित दिशात्मक ड्रिलिंग, रिमोट ऑपरेशन और इंटरलॉक नियंत्रण को मजबूत कर रही हैं। एक स्वचालन प्रणाली जो दक्षता को बढ़ाती है लेकिन सुरक्षा सीमाओं को मजबूत नहीं करती है, उसे लंबे समय तक व्यापक रूप से अपनाने में संघर्ष करना पड़ेगा; इसके विपरीत, यदि यह एक साथ अनियोजित डाउनटाइम को कम कर सकती है, जोखिम जोखिम को कम कर सकती है, और परिचालन स्थिरता में सुधार कर सकती है, तो यह तेल क्षेत्रों में डिजिटल परिवर्तन का एक प्रमुख प्रवर्तक बन जाएगा।
III. भूमिगत रोबोटिक्स में मुख्य चुनौतियां लघुकरण, उच्च विश्वसनीयता और पुनर्प्राप्ति में निहित हैं।
डाउनहोल रोबोट और सतह रोबोट के बीच सबसे महत्वपूर्ण अंतर यह है कि पूर्व एक कुएं के सीमित स्थान के भीतर काम करते हैं और पारंपरिक औद्योगिक रोबोट की तुलना में कहीं अधिक गंभीर पर्यावरणीय परिस्थितियों के संपर्क में आते हैं। उच्च तापमान और दबाव, मिट्टी का संदूषण, तीव्र कंपन, अत्यधिक स्थानिक सीमाएं, और पुनर्प्राप्ति में कठिनाई सभी को डाउनहोल रोबोटिक्स के लिए विश्वसनीयता को शीर्ष प्राथमिकता की आवश्यकता होती है। कोई भी अनावश्यक जटिलता विफलता की संभावना को तेजी से बढ़ाएगी; इसलिए, डिजाइन को मॉड्यूलरिटी, अतिरेक और फेल-सेफ सिद्धांतों को प्राथमिकता देनी चाहिए।
प्रकाशित शोध और अकादमिक साहित्य के आधार पर, डाउनहोल रोबोट स्थानीयकृत उच्च-मूल्य वाले अनुप्रयोगों में पहले सफलता प्राप्त करने के लिए बेहतर स्थिति में हैं - जैसे कि शाखा-लाइन संचालन, सटीक माप, स्थानीयकृत नियंत्रण, और जटिल कुएं के वर्गों में सहायता - बजाय इसके कि शुरुआत से ही पूर्ण ड्रिलिंग निर्णय लेने का कार्य किया जाए। केवल धारणा, क्रियान्वयन, बिजली की आपूर्ति, संचार और पुनर्प्राप्ति में क्षमताओं को लगातार मजबूत करके ही डाउनहोल रोबोट प्रयोगात्मक प्लेटफार्मों से परिनियोजन योग्य क्षेत्र उपकरणों में संक्रमण कर सकते हैं।
IV. मानव रहित संचालन की प्रवृत्ति का अर्थ "मानव भागीदारी को पूरी तरह से समाप्त करना" नहीं है, बल्कि "न्यूनतम ऑन-साइट स्टाफिंग के साथ रिमोट टेकओवर" है।
मानव रहित वेल पैड के लिए व्यावहारिक रोडमैप आम तौर पर तीन चरणों में सामने आता है। पहला चरण स्टैंडअलोन स्वचालन है, जहां व्यक्तिगत उपकरण पूर्व-प्रोग्राम किए गए अनुक्रमों के अनुसार मानकीकृत संचालन निष्पादित करते हैं। दूसरा चरण प्रक्रिया स्वचालन है, जिसमें एक एकीकृत कार्य करने के लिए कई उपकरणों का समन्वय किया जाता है। केवल तीसरा चरण केंद्रीकृत मास्टर नियंत्रण, रिमोट ऑपरेशन सेंटर और विसंगतियों को संभालने के लिए मानकीकृत प्रक्रियाओं को लागू करके, वेल-पैड स्तर पर न्यूनतम ऑन-साइट स्टाफिंग प्राप्त करता है, जिससे ऑन-साइट कर्मियों को न्यूनतम तक कम किया जा सके। वर्तमान में, उद्योग में अधिकांश परियोजनाएं दूसरे से तीसरे चरण में संक्रमण कर रही हैं।
ड्रिल-बिट और डाउनहोल-टूल निर्माताओं के लिए, इसका मतलब है कि भविष्य के उत्पादों को न केवल यांत्रिक-प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए, बल्कि स्वचालित प्रणालियों की पहचान और आह्वान क्षमताओं का भी समर्थन करना चाहिए। उदाहरण के लिए, उत्पाद-पैरामीटर सीमाओं को स्पष्ट रूप से परिभाषित किया जाना चाहिए, असामान्य परिचालन स्थितियों को मानकीकृत किया जाना चाहिए, परिचालन रिकॉर्ड का पता लगाया जाना चाहिए, और सिफारिश इंटरफेस मशीन-पठनीय होने चाहिए। जो कंपनी इन मानकीकरण प्रयासों को पहले पूरा करती है, वह स्वचालित ड्रिलिंग रिग के लिए टूल इन्वेंट्री पर अपने टूल को सूचीबद्ध करने के लिए बेहतर स्थिति में होगी।
V. स्वचालन प्रणाली और ड्रिल बिट डिजाइन के बीच सीधा युग्मन
बहुत से लोग ड्रिलिंग रोबोट को एक उच्च-स्तरीय नियंत्रण समस्या के रूप में देखते हैं, लेकिन वास्तव में, उनका प्रदर्शन ड्रिल-बिट डिजाइन से निकटता से जुड़ा हुआ है। स्वचालित दिशात्मक-जबकि-ड्रिलिंग और डाउनहोल नियंत्रण प्रणाली उपकरण प्रतिक्रिया की स्थिरता के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होती हैं; यदि ड्रिल बिट, कुछ परिचालन स्थितियों के तहत, गंभीर स्टिक-स्लिप, पार्श्व व्हर्ल, या स्टीयरिंग लैग के लिए प्रवण है, तो स्वचालन प्रणाली को सुरक्षात्मक हस्तक्षेपों और सुधारात्मक समायोजनों की आवृत्ति बढ़ानी चाहिए। नतीजतन, न केवल दक्षता कम होती है, बल्कि सिस्टम स्थिरता भी प्रभावित होती है।
इसलिए, स्वचालित ड्रिलिंग के लिए ड्रिल-बिट डिजाइन को पारंपरिक अनुप्रयोगों की तुलना में लगातार प्रतिक्रिया, एक स्थिर ऑपरेटिंग विंडो और अनुमानित विफलता मोड पर अधिक जोर देना चाहिए। एक उपकरण जो मैन्युअल संचालन के तहत अभी भी "मुश्किल से प्रदर्शन" कर सकता है, उसे अत्यधिक अनियमित प्रतिक्रिया के कारण स्वचालित प्रणाली में पूरी तरह से अस्वीकार किया जा सकता है। दूसरे शब्दों में, मानव रहित संचालन की प्रवृत्ति ड्रिल-बिट उत्पादों को "अनुभव-आधारित" से "मानक-आधारित" में स्थानांतरित करने के लिए प्रेरित कर रही है।
VI. ज़िंगटोंग के लिए सिफारिशें: स्वचालित सहयोग क्षमताओं के आसपास टूल उत्पाद के मूल्य प्रस्ताव को फिर से परिभाषित करें।
ज़िंगटोंग के लिए, ड्रिलिंग रोबोट और स्वचालित ड्रिलिंग दूर की अवधारणाएं नहीं हैं - वे भविष्य के टूल उत्पादों को परिभाषित करने के लिए महत्वपूर्ण सीमा का प्रतिनिधित्व करते हैं। हम तीन-तरफा दृष्टिकोण अपनाने की सलाह देते हैं: पहला, स्वचालित ड्रिलिंग के साथ संगत उत्पाद इंटरफेस की एक व्यापक सूची विकसित करें, जिसमें बीएचए संगतता, पैरामीटर सीमाएं और विसंगतियों को संभालने के लिए परिचालन विंडो स्पष्ट रूप से निर्दिष्ट हों; दूसरा, कंपन में कमी, प्रक्षेप्य स्थिरीकरण और टूल जीवन मूल्यांकन को सिस्टम-सुलभ मेट्रिक्स में परिमाणित करके लगातार टूल प्रतिक्रिया पर शोध को मजबूत करें; और तीसरा, विशिष्ट वेल सेक्शन के आसपास सहयोगी रोबोट-स्वचालित ड्रिलिंग उपयोग के मामलों का निर्माण करें, कंपनी की ऑनलाइन सामग्री को "उत्पाद परिचय" से "परिदृश्य-आधारित समाधान" में अपग्रेड करें।
केवल जब कोई कंपनी स्पष्ट रूप से प्रदर्शित कर सकती है कि उसके ड्रिल बिट्स कम-कर्मचारी वेल साइट्स, स्वचालित दिशात्मक ड्रिलिंग और रिमोट ऑपरेशन सिस्टम का समर्थन कैसे करते हैं, तो कॉर्पोरेट वेबसाइट पर उसका तकनीकी संदेश वास्तव में उद्योग के अत्याधुनिक के साथ संरेखित होगा। अन्यथा, भले ही उत्पाद स्वयं उत्कृष्ट हों, वे मानव रहित संचालन की भविष्य की प्रवृत्ति के सामने अपनी आवाज खो देंगे।
संदर्भ
- लियू किंगयू: "भूमिगत रोबोटों की अनुसंधान प्रगति और अनुप्रयोग की संभावनाएं।"
- लियू किंगयू की टीम: डाउनहोल रोबोट का उपयोग करके बुद्धिमान ड्रिलिंग और पूर्णता पर चरण-विशिष्ट अनुसंधान सामग्री।
- बेकर ह्यूजेस: आई-ट्रैक स्वचालित दिशात्मक ड्रिलिंग जैसी स्वचालित ड्रिलिंग प्रौद्योगिकियों पर सार्वजनिक रूप से उपलब्ध जानकारी।
- एसएलबी: स्वचालित मार्गदर्शन और बुद्धिमान ड्रिलिंग सिस्टम पर सार्वजनिक रूप से उपलब्ध जानकारी।