Nell'industria petrolifera e del gas, il termine "robot di perforazione" non si riferisce semplicemente a un singolo braccio robotico o a una macchina intelligente concettuale; piuttosto,indica un'unità di automazione integrata che comprende le operazioni sul pozzo, l'esecuzione del foro, la manipolazione della corda da trivellazione e il controllo in tempo reale.I robot di perforazione si stanno evolvendo da apparecchiature ausiliarie a componenti critici di sistemi di perforazione automatizzati, influenzando direttamente i protocolli di interfaccia tra la trivella, gli utensili per il pozzo e la piattaforma di controllo superficiale.
Figura 1 Diagramma schematico della composizione di un robot di perforazione e di un sistema di perforazione automatizzato
Figura 2: Flusso di lavoro automatizzato di un robot di perforazione
Figura 3: Schema di scenari di collaborazione a più livelli in un pozzo senza equipaggio
I. I robot per la perforazione sono sistemi operativi, non attrezzature indipendenti.
Da un punto di vista funzionale, i robot di perforazione comprendono almeno tre categorie di componenti:con una lunghezza massima non superiore a 50 mm, sistemi di movimentazione automatizzati e moduli di funzionamento della testa di pozzo; in secondo luogo, attuatori per pozzo, compresi gli strumenti di orientamento controllabili, i moduli di ispezione e di intervento per pozzo,con una lunghezza massima non superiore a 50 mm,In terzo luogo, i sistemi di controllo, di sicurezza e di monitoraggio delle condizioni che integrano queste due categorie.Solo quando queste tre categorie operano in una configurazione a circuito chiuso coordinata, la capacità di automazione del robot offre veramente valore sul pavimento della piattaforma.
Questa definizione è di primaria importanza per i costruttori di trapano: in passato, i trapano erano considerati in larga misura strumenti passivi, sufficienti purché soddisfino le specifiche di forma del filo.dimensioniTuttavia, nei scenari di perforazione automatizzata, i dati relativi alla condizione dei bit, al loro campo operativo, al loro livello di funzionamento, al loro livello di sicurezza e al loro livello di sicurezza sono utilizzati.e le sue caratteristiche di accoppiamento con l'assemblaggio a buco di fondo influenzano direttamente la logica decisionale del sistema di controllo principaleIn altre parole, le future trappole non devono essere solo "funzionali", ma anche "facilmente integrabili, facilmente identificabili e capaci di una collaborazione senza soluzione di continuità".
II. Il valore fondamentale dei sistemi di perforazione automatizzati risiede nella riduzione dell'esposizione umana ad alto rischio.
Molte operazioni critiche sul sito del pozzo hanno a lungo fatto affidamento su un monitoraggio e un controllo intensivi e ad alta intensità di manodopera, come la movimentazione di un singolo condotto, le operazioni di testa di pozzo, la sorveglianza continua dei parametri, il controllo delle emissioni di gas, il controllo delle emissioni di gas e la gestione delle emissioni di gas.e l'identificazione di condizioni di funzionamento anormaliQuando questi compiti vengono eseguiti in ambienti ad alta pressione, carico elevato e con più processi in contemporanea, possono facilmente comportare rischi per la sicurezza.Il valore primario dei robot di perforazione e dei sistemi di automazione non risiede nella spettacolarità tecnologica, ma delegando compiti ad alto rischio, altamente ripetitivi e critici per il tempo a attrezzature standardizzate, spostando così il ruolo degli operatori umani all'autorizzazione, alla supervisione e alla gestione delle eccezioni.
Questo è anche il motivo per cui le società internazionali di servizi nei giacimenti petroliferi stanno continuamente rafforzando la trivellazione automatizzata, le operazioni a distanza e il controllo di blocco.Un sistema di automazione che aumenta l'efficienza da solo senza rafforzare i limiti di sicurezza avrà difficoltà a raggiungere un'adozione diffusa a lungo termineInvece, se è in grado di ridurre contemporaneamente i tempi di fermo non pianificati, mitigare i rischi di esposizione e migliorare la coerenza operativa,diventerà rapidamente un fattore chiave per la trasformazione digitale nei giacimenti petroliferi.
III. Le sfide principali della robotica sotterranea sono la miniaturizzazione, l'elevata affidabilità e la recuperabilità.
The most significant difference between downhole robots and surface robots is that the former operate within the constrained space of a wellbore and are exposed to far more severe environmental conditions than conventional industrial robotsTemperatura e pressione elevate, contaminazione da fango, vibrazioni intense, limitazioni spaziali estreme,e la difficoltà di recupero tutti richiedono che l' affidabilità sia la priorità assoluta per la robotica downholeQualsiasi complessità inutile aumenterà rapidamente la probabilità di guasto; pertanto, la progettazione dovrebbe dare la priorità alla modularità, alla ridondanza e ai principi di sicurezza.
Sulla base di ricerche pubblicate e di letteratura accademica, i robot downhole sono meglio posizionati per realizzare in primo luogo scoperte in applicazioni localizzate ad alto valore, come le operazioni di filiera,misurazione di precisioneIn questo modo, la capacità di rilevamento e la capacità di rilevamento delle forze di foratura sono aumentate, in modo che le forze di foratura siano in grado di rilevare le forze di foratura e di rilevare le loro funzioni.azionamento, l'alimentazione, la comunicazione e il recupero possono ridurre la transizione dei robot dalle piattaforme sperimentali alle attrezzature di campo disponibili.
IV. La tendenza verso le operazioni senza equipaggio non significa eliminazione completa del coinvolgimento umano, ma piuttosto minima presenza di personale sul posto combinata con il controllo a distanza.
La tabella di marcia pratica per i pozzi senza equipaggio si sviluppa in genere in tre fasi.quando singole apparecchiature eseguono operazioni standardizzate secondo sequenze pre-programmateLa seconda fase è l'automazione dei processi, in cui più dispositivi sono coordinati per svolgere un compito unificato.mediante l'implementazione di un controllo centraleIn questo contesto, la Commissione ha adottato una proposta di regolamento che prevede la creazione di un'agenzia di gestione delle anomalie, di centri operativi remoti e di procedure standardizzate per la gestione delle anomalie, riducendo così il personale sul posto al minimo.La maggior parte dei progetti nel settore sta passando dalla seconda alla terza fase.
Per i produttori di perforazioni e di attrezzi per buche,Ciò significa che i prodotti futuri devono non solo soddisfare i requisiti di prestazioni meccaniche, ma anche supportare le capacità di identificazione e invocazione dei sistemi automatizzatiPer esempio, i confini dei parametri del prodotto devono essere chiaramente definiti, le condizioni di funzionamento anormali devono essere standardizzate, i registri operativi devono essere rintracciabili,e le interfacce di raccomandazione devono essere leggibili dalla macchinaL'azienda che compie prima questi sforzi di standardizzazione sarà meglio posizionata per far inserire i suoi attrezzi nell'inventario degli attrezzi per macchine di perforazione automatizzate.
V. Accoppiamento diretto tra il sistema di automazione e la progettazione del trapano
Molte persone considerano i robot di perforazione un problema di controllo di alto livello, ma in realtà le loro prestazioni sono strettamente legate alla progettazione del trapano.I sistemi automatici di controllo direzionale durante la perforazione e la perforazione sono altamente sensibili alla stabilità della risposta degli utensili- se la trivella, in determinate condizioni di funzionamento, è soggetta a gravi scivolamenti, a turni laterali o a ritardo di sterzo,il sistema di automazione deve aumentare la frequenza degli interventi di protezione e degli aggiustamenti correttiviDi conseguenza, non solo l'efficienza è ridotta, ma anche la stabilità del sistema è compromessa.
Pertanto, la progettazione del trapano per la perforazione automatizzata deve porre maggiore enfasi rispetto alle applicazioni tradizionali su una risposta costante, una finestra operativa stabile e modalità di guasto prevedibili.Un utensile che può ancora "semplicemente" funzionare in manovra manuale può essere respinto in un sistema automatizzato a causa di una risposta eccessivamente erraticaIn altre parole, la tendenza verso le operazioni senza equipaggio sta spingendo i prodotti per trivellazione a passare dall'essere "basati sull'esperienza" a essere "basati sugli standard".
VI. Raccomandazioni per Xingtong: ridefinire la proposta di valore del prodotto strumento attorno alle capacità di collaborazione automatizzata.
Per Xingtong, i robot di trivellazione e la trivellazione automatizzata non sono concetti lontani, ma rappresentano il limite critico per definire i futuri prodotti utensili.Prima cosa, sviluppare un elenco completo di interfacce di prodotto compatibili con la perforazione automatizzata, specificando chiaramente la compatibilità BHA, i limiti dei parametri e le finestre operative per la gestione delle anomalie;,rafforzare la ricerca sulla risposta coerente degli utensili quantificando la riduzione delle vibrazioni, la stabilizzazione della traiettoria e la valutazione della durata dell'utensile in metriche accessibili al sistema; e terzo,costruire un robot collaborativo per la trivellazione automatizzata attorno a sezioni tipiche di pozzo, l'aggiornamento dei contenuti online dell'azienda da "introduzioni di prodotti" a "soluzioni basate su scenari".
Solo quando un'azienda può dimostrare chiaramente come le sue trivellazioni supportano siti di pozzo con personale ridotto,e sistemi di operazioni a distanza sarà la sua messaggistica tecnica sul sito web aziendale veramente allineare con l' avanguardia del settoreAltrimenti, anche se i prodotti stessi sono eccellenti, perderanno la loro voce di fronte alla futura tendenza verso le operazioni senza equipaggio.
Riferimenti
- Liu Qingyou: "Progresso della ricerca e prospettive di applicazione dei robot sotterranei".
- Il team di Liu Qingyou: materiali di ricerca specifici per le fasi di perforazione e di completamento intelligenti con robot per il pozzo.
- Baker Hughes: Informazioni disponibili al pubblico sulle tecnologie di trivellazione automatizzata come la trivellazione automatizzata direzionale i-Trak.
- SLB: Informazioni disponibili al pubblico su sistemi di guida automatizzata e di perforazione intelligente.