W przemyśle naftowym i gazowym robot wiertniczy nie odnosi się po prostu do jednego ramienia robotycznego lub koncepcyjnej inteligentnej maszyny; raczejoznacza zintegrowaną jednostkę automatyki obejmującą operacje w miejscu odwiertówW związku z rosnącym zapotrzebowaniem na zmniejszoną siłę roboczą, zdalną obsługę i zwiększone bezpieczeństwo,Roboty wiertnicze przekształcają się z urządzeń pomocniczych w kluczowe elementy zautomatyzowanych systemów wiertniczych, bezpośrednio wpływając na protokoły interfejsu między wiertarką, narzędziami do wiertarki i platformą sterowania powierzchnią.
Rysunek 1 Schematyczny schemat składu robota wiertniczego i automatycznego systemu wiertniczego
Rysunek 2: Automatyczny przepływ pracy operacyjnej z udziałem robota wiertniczego
Rysunek 3: Schemat wieloetapowych scenariuszy współpracy w miejscu odwiertów bezzałogowych
I. Roboty wiertnicze są systemami operacyjnymi, a nie osobnymi elementami sprzętu.
Z funkcjonalnego punktu widzenia roboty wiertnicze obejmują co najmniej trzy kategorie elementów: po pierwsze, automatyczne urządzenia powierzchniowe, takie jak automatyczne systemy podsycania wiertni,urządzenia do automatycznego makijażu i rozbijania, automatyczne systemy obsługi i moduły obsługi głowicy odwiertów; po drugie, uruchamiacze do dołu, w tym sterowalne narzędzia orientacyjne, moduły kontroli dołu i interwencji,i sprzętu robotowego do operacji zwiniętych rurPo trzecie, systemy kontroli, blokady bezpieczeństwa i monitorowania stanu, które łączą te dwie kategorie.Tylko wtedy, gdy te trzy kategorie działają w skoordynowanej konfiguracji zamkniętej pętli, zdolność automatyzacji robota naprawdę przynosi wartość na podłodze platformy.
W przeszłości wierce były w dużej mierze postrzegane jako narzędzia bierne, wystarczające, o ile spełniają specyfikacje w zakresie formy nitki.wymiaryJednak w zautomatyzowanych scenariuszach wiercenia dane dotyczące stanu bitów, ich zakresu eksploatacji,i jego właściwości sprzężenia z zespołem dołu bezpośrednio wpływają na logikę podejmowania decyzji w systemie sterującymInnymi słowy, przyszłe wiertarki muszą być nie tylko "funkcjonalne", ale także "łatwo zintegrowalne, łatwo identyfikowalne i zdolne do bezproblemowej współpracy".
II. Główną wartością zautomatyzowanych systemów wiertniczych jest ograniczenie narażenia ludzi na wysokie ryzyko.
Wiele krytycznych operacji na miejscu odwiertów od dawna opierało się na intensywnym monitorowaniu i kontroli z udziałem ludzi, takich jak obsługa jednej rury, operacje z głowicą studni, ciągły nadzór parametrów,oraz identyfikacja nieprawidłowych warunków pracyGdy te zadania są wykonywane w środowiskach o wysokim ciśnieniu, dużym obciążeniu i wielu procesach równoległych, łatwo powodują ryzyko bezpieczeństwa.Główną wartością robotów wiertniczych i systemów automatyzacji nie jest technologiczne pokazanie, ale w delegowaniu zadań wysokiego ryzyka, bardzo powtarzalnych i krytycznych czasowo do standaryzowanego sprzętu, co przenosi rolę operatorów ludzkich na autoryzację, nadzór i obsługę wyjątków.
Dlatego też międzynarodowe firmy obsługujące pola naftowe nieustannie wzmacniają automatyczne wiercenia kierunkowe, zdalną obsługę i sterowanie blokadą.System automatyzacji, który tylko zwiększa wydajność bez wzmacniania granic bezpieczeństwa, będzie miał trudności z osiągnięciem szerokiego zastosowania w dłuższej perspektywie; odwrotnie, jeśli może jednocześnie zmniejszyć nieplanowane przestoje, zmniejszyć ryzyko narażenia i poprawić spójność operacyjną,Szybko stanie się kluczowym czynnikiem umożliwiającym cyfrową transformację w polach naftowych.
III. Główne wyzwania związane z robotyką podziemną polegają na miniaturyzacji, wysokiej niezawodności i możliwości odzyskiwania.
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 robotsWysoka temperatura i ciśnienie, zanieczyszczenie błotem, intensywne wibracje, ograniczenia przestrzenne,i trudności w odzyskaniu wszystkie wymagają, że niezawodność być najwyższym priorytetem dla downhole robotykiWszelkie niepotrzebne złożoność szybko zwiększy prawdopodobieństwo awarii; dlatego projektowanie powinno traktować jako priorytet zasady modułowości, redundancji i zabezpieczenia przed awariami.
Na podstawie opublikowanych badań i literatury akademickiej, roboty z otworami podłoża są lepiej przygotowane, aby jako pierwsi osiągnąć przełomy w zlokalizowanych aplikacjach o wysokiej wartości, takich jak operacje linii oddziału,pomiar precyzyjny, lokalizowanej kontroli i pomocy w złożonych odcinkach odwiertów, zamiast podejmować od początku pełne podejmowanie decyzji dotyczących wiercenia.aktywacja, zasilanie, komunikacja i odzyskiwanie energii mogą przełamać robotów przechodzących z platform eksperymentalnych do wyposażenia terenowego.
IV. tendencja do bezzałogowych operacji nie oznacza całkowitego wyeliminowania udziału człowieka, ale raczej minimalnego zatrudnienia na miejscu w połączeniu z zdalnym przejęciem.
Praktyczna mapa drogowa dla bezzałogowych studni zazwyczaj rozwija się w trzech fazach.gdzie poszczególne elementy urządzeń wykonują standaryzowane operacje zgodnie z uprogramowanymi sekwencjamiDrugi etap to automatyzacja procesów, w której wiele urządzeń jest skoordynowanych w celu wykonania jednolitego zadania.poprzez wdrożenie scentralizowanej kontroli głównego, zdalnych ośrodków operacyjnych i standaryzowanych procedur obsługi anomalii, zmniejszając tym samym liczbę pracowników na miejscu do absolutnego minimum.większość projektów w branży przechodzi z drugiej na trzecią fazę.
W przypadku producentów wiertników i narzędzi do wiertni,Oznacza to, że przyszłe produkty muszą nie tylko spełniać wymagania dotyczące wydajności mechanicznej, ale również obsługiwać możliwości identyfikacji i wywoływania zautomatyzowanych systemów.Na przykład granice parametrów produktu muszą być jasno określone, nieprawidłowe warunki pracy muszą być standaryzowane, zapisy operacyjne muszą być identyfikowalne,i interfejsy zaleceń muszą być czytelne maszynowoFirma, która jako pierwsza zakończy te prace normalizacyjne, będzie lepiej przygotowana do umieszczenia swoich narzędzi na wykazie narzędzi dla zautomatyzowanych platform wierceń.
V. Bezpośrednie połączenie pomiędzy systemem automatyzacji a projektem wiertarki
Wiele osób uważa roboty wiertnicze za wyzwanie z zakresu kontroli, ale w rzeczywistości ich wydajność jest ściśle związana z konstrukcją wiertarki.Automatyczne układy sterowania kierunkowym podczas wiercenia i kontroli dołu są bardzo wrażliwe na stabilność reakcji narzędzia; jeżeli wiertarka w określonych warunkach pracy jest podatna na silne poślizgi, obroty boczne lub opóźnienie w kierowaniu,system automatyki musi zwiększać częstotliwość interwencji ochronnych i korygujących dostosowańW rezultacie nie tylko zmniejsza się wydajność, ale również narusza stabilność systemu.
W związku z tym projektowanie wiertarki do automatycznego wiercenia musi kładć większy nacisk niż w tradycyjnych zastosowaniach na stałą reakcję, stabilne okno operacyjne i przewidywalne tryby awarii.Narzędzie, które nadal może " ledwo działać" przy obsłudze ręcznej, może zostać całkowicie odrzucone w systemie zautomatyzowanym z powodu nadmiernie nieregularnej odpowiedziInnymi słowy, trend w kierunku bezzałogowych operacji powoduje, że produkty wiertnicze przechodzą od "opartego na doświadczeniu" do "opartego na standardach".
VI. Zalecenia dla Xingtong: Zdefiniowanie wartości produktu narzędzia w oparciu o możliwości współpracy zautomatyzowanej.
Dla Xingtong roboty wiertnicze i automatyczne wiercenie nie są odległymi koncepcjami, ale stanowią krytyczną granicę dla definiowania przyszłych produktów narzędziowych.Najpierw, opracować wyczerpującą listę interfejsów produktów kompatybilnych z automatycznym wierceniem, jasno określając kompatybilność BHA, limity parametrów i okna operacyjne do obsługi anomalii;,wzmocnienie badań dotyczących spójnej reakcji narzędzi poprzez ilościowe określenie redukcji wibracji, stabilizacji trajektorii i oceny trwałości narzędzi w metrykach dostępnych dla systemu; orazbudowanie współpracujących robotów/zautomatyzowanych wierceń wokół typowych odcinków studni, modernizacja treści internetowych firmy z wprowadzenia produktów na rozwiązania oparte na scenariuszach.
Tylko wtedy, gdy firma może wyraźnie wykazać, w jaki sposób jego wiertarki wspierają zredukowane miejsca wiertnicze, zautomatyzowane wiertnicze wiercenia,i systemy zdalnych operacji, czy jej wiadomości techniczne na stronie internetowej firmy będą naprawdę zgodne z najnowocześniejszymi rozwiązaniami w branży.W przeciwnym razie, nawet jeśli same produkty są doskonałe, stracą swój głos w obliczu przyszłego trendu w kierunku bezzałogowych operacji.
Odnośniki
- Liu Qingyou: "Progres badawczy i perspektywy zastosowania podziemnych robotów".
- Zespół Liu Qingyou: Materiały badawcze fazowe na temat inteligentnego wiercenia i ukończenia z wykorzystaniem robotów do wiertni.
- Baker Hughes: Informacje publicznie dostępne na temat technologii automatycznych wierceń, takich jak automatyczne wiercenia kierunkowe i-Trak.
- SLB: Informacje publicznie dostępne dotyczące automatycznego sterowania i inteligentnych systemów wiercenia.