Intelligenza Artificiale E Potenziamento Intelligente Dei Sistemi Di Circolazione Di Perforazione

Le operazioni di perforazione del petrolio e del gas si trovano da tempo di fronte a tre sfide fondamentali: luoghi remoti dei pozzi, ambienti di lavoro difficili e complesse condizioni di funzionamento dei sistemi di circolazione.Soprattutto per i pozzi profondi a terra, blocchi di petrolio di scisto, deserti del Gobi, zone montuose e zone di lavoro all'estero, pompe di fango e sistemi di controllo dei solidi fungono da attrezzature di base per la circolazione dei fluidi di perforazione.Il loro stato di funzionamento regola direttamente la pulizia dei fori, l'efficienza della velocità di perforazione, la sicurezza del pozzo e i costi operativi completi.regolazione dei parametri, la risoluzione dei problemi e le decisioni di manutenzione richiedono ancora un'ampia supervisione manuale, che porta a una prolungata esposizione del personale nelle zone ad alto rischio,ritardo nella rilevazione delle anomalie e elevato rischio di arresto non pianificato.

Con la maturazione graduale dell'edge computing, dell'IoT industriale, della visione artificiale, dell'analisi dei dati delle serie temporali e delle tecnologie gemelle digitali,L'intelligenza nel settore delle trivellazioni petrolifere si sta evolvendo da un singolo monitoraggio di attrezzature verso il controllo autonomo di sistemi di circolazione integrati di trivellazionePer le pompe del fango e le apparecchiature di controllo dei solidi, l'intelligenza è molto più che un semplice impianto di sensori o schermi di visualizzazione remoti.Costruisce un circuito chiuso completo di dati incentrato sulla pressione del fluido di perforazione, portata, tenore di fase solida, vibrazione, temperatura, velocità di rotazione e stato di salute dell'apparecchiatura.

1. Pompe intelligenti per il fango: dalla riparazione dei guasti alla manutenzione preventiva

   In quanto nucleo di potenza del sistema di circolazione del fluido di perforazione, il funzionamento stabile delle pompe di fango determina la trasmissione dell'energia del pozzo di fondo, la pulizia del buco e la densità di circolazione controllata.Sotto modalità di manutenzione tradizionali, i componenti consumabili, compresi rivestimenti, pistoni, sedili delle valvole, piastre delle valvole, cuscinetti, ingranaggi e guarnizioni, vengono sostituiti in base all'esperienza periodica o dopo guasti improvvisi,causare manutenzioni eccessive o malfunzionamenti inaspettati.

   Le pompe di fango intelligentemente aggiornate sono dotate di sensori di vibrazione, trasmettitori di pressione, sensori di temperatura,codificatori rotanti e moduli di monitoraggio della corrente in posizioni chiave per la raccolta continua di dati operativi delle estremità di alimentazione e delle estremità di fluidoAlimentato da algoritmi di intelligenza artificiale che analizzano spettri di vibrazioni, curve di impulsi di pressione, tendenze di temperatura e fluttuazioni di carico, il sistema identifica le caratteristiche iniziali di guasto,come una lubrificazione insufficiente del cuscinetto o un'usura accelerata, guasto della guarnizione del rivestimento del pistone, ritardo nella chiusura dell'assemblaggio delle valvole e impatto anormale, fluttuazioni eccessive di pressione delle condotte di aspirazione e scarico, tendenze di stanchezza dei sistemi di trasmissione degli ingranaggi,come pure un flusso di lubrificazione inadeguato o una temperatura anormale.

   Rispetto alla manutenzione regolare programmata, le pompe di fango intelligenti spostano le strategie di manutenzione da quelle basate sul tempo a quelle basate sulle condizioni.Il sistema emette avvisi precoci in base al degrado effettivo dell'attrezzatura, aiuta le squadre sul campo a preparare i pezzi di ricambio e a fissare in anticipo i programmi di sostituzione, riducendo così i tempi di fermo non pianificati e riducendo la frequenza delle ispezioni manuali a distanza ravvicinata in condizioni di alta pressione,zone pericolose ad alto rumore e vibrazioni.

2. Sistemi intelligenti di controllo dei solidi: controllo a circuito chiuso della fase solida del fluido di perforazione

   I sistemi di controllo dei solidi svolgono compiti critici tra cui la purificazione del fluido di perforazione, la regolazione della fase dei solidi e la stabilizzazione delle proprietà del fango.L'efficienza insufficiente del trattamento della superficie dello schermo e il carico squilibrato della centrifugine danneggeranno direttamente la densità del fluido di perforazioneIn seguito, la velocità di perforazione diminuisce, la qualità del filtro si deteriora, la pressione della pompa aumenta e si verificano incidenti più complessi.

   In operazioni di controllo dei solidi convenzionali, gli operatori devono osservare continuamente i tagli sugli schermi degli agitatori, campionare e testare le proprietà del fango e regolare gli schermi,portate di flusso e velocità della centrifugatrice in base all'esperienzaTali metodi sono influenzati dall'esperienza del personale, dalla stanchezza e dalle condizioni del cantiere.

   I sistemi intelligenti di controllo dei solidi realizzano un controllo a circuito chiuso stabile attraverso la fusione di dati da più fonti:

   Monitoraggio intelligente degli scavatori di scisto

   Gli accelerometri e la visione artificiale identificano la distribuzione dei tagli sugli schermi, il blocco dello schermo e le variazioni del flusso di materiale per valutare automaticamente l'efficienza dello screening.

   Monitoraggio della pressione differenziale per i desanderi e i desilteratori

   Per valutare le condizioni di lavoro degli idrocicloni e rilevare tempestivamente il blocco, l'abrasione o il calo dell'efficienza di lavorazione, sono adottati dati sulla pressione di ingresso e di uscita, sul flusso e sulle proprietà del fluido di perforazione..

   Regolazione della velocità dinamica e della velocità differenziale delle centrifugazioni decanter

   La velocità di rotazione, la velocità differenziale e la profondità della vasca liquida sono regolate dinamicamente in base al volume di afflusso, alle esigenze di concentrazione e separazione dei solidi,miglioramento dell'efficienza di separazione solido-liquido e riduzione del consumo di floccolanti.

   Monitoraggio on-line dei parametri dei fluidi di perforazione

   Indicatori integrati in tempo reale, tra cui densità, viscosità, contenuto di solidi, contenuto di sabbia e valori del pH, supportano il giudizio se le prestazioni del fango soddisfano le esigenze di perforazione, riaming,tripping e cementazione.

   Abilitata da sistemi di controllo dei solidi di IA, l'apparecchiatura opera attivamente invece che passivamente.I parametri chiave sono regolati in modo autonomo in risposta alle condizioni di lavoro in tempo reale per mantenere una continuità, un controllo stabile e tracciabile della fase solida del fluido di perforazione.

3. Monitoraggio remoto e pozzi a bassa manodopera: attenuazione dei rischi nelle zone di gestione remota

   Il clima rigido, il trasporto scomodo, la logistica inadeguata e i persistenti rischi per la sicurezza rimangono punti dolorosi cronici nei pozzi remoti.Il valore delle soluzioni intelligenti va oltre l'efficienzaRiduce il dispiegamento a lungo termine del personale in loco e l'esposizione alle zone pericolose.

   Attraverso gateway di edge computing, i dati operativi provenienti da pompe di fango, sistemi di controllo dei solidi, strumenti di perforazione e telecamere del pozzo possono essere integrati in una piattaforma di monitoraggio remoto unificata.I centri tecnici della sede centrale possono controllare in tempo reale la pressione della pompa, portata, velocità di rotazione, vibrazione, temperatura, tenore di fase solida, allarmi dell'apparecchiatura e tendenze storiche,creare una modalità di collaborazione con un numero limitato di operatori sul posto e un processo decisionale di esperti a distanza.

   Gli scenari di applicazione tipici includono:

   • monitoraggio remoto delle variazioni della pressione di scarico delle pompe per lo scarico di fango per valutare i rischi di circolazione in fondo al pozzo;
   • Avviso precoce intelligente di temperatura anormale della pompa per prevenire il bruciore del cuscinetto o il guasto della tenuta;
   • Diagnostica a distanza del declino dell'efficienza di lavorazione delle apparecchiature di controllo dei solidi, guida del personale in loco per ispezionare gli schermi, gli idrocicloni e le centrifughe;
   • Identificazione video AI di violazioni della sicurezza, come l'assenza di EPI, le barriere aperte delle attrezzature e le perdite di condotte;
   • Simulazione dei parametri di circolazione del fango in diverse condizioni di lavoro tramite modelli gemelli digitali per supportare la formulazione di piani operativi di follow-up.

   Questa modalità allevia il carico del personale di prima linea che lavora lunghe ore in ambienti difficili e consente il cross-wellsite,sostegno di esperti interregionali per aumentare l'efficienza del processo decisionale in scenari di lavoro complessi.

4. Tendenza futura: sistemi di circolazione intelligenti diventeranno standard per l'ingegneria per la perforazione

   L'intelligenza futura nella trivellazione petrolifera andrà oltre l'apparecchiatura a singola unità visualizzata e si evolverà gradualmente in un sistema di circolazione intelligente integrato che copre le pompe del fango,apparecchiature di controllo dei solidi, proprietà dei fluidi di perforazione, condizioni di lavoro in pozzo e processo decisionale a distanza.

   Per i produttori di pompe per il fango e di apparecchiature di controllo dei solidi, l'aggiornamento intelligente trasforma i prodotti meccanici in soluzioni complete che integrano hardware, sensori, algoritmi di controllo,edge computing, piattaforme cloud e servizi di ingegneria. I clienti ottengono non solo set di macchine, ma un controllo più stabile della circolazione del fluido di perforazione, tempi non produttivi ridotti,minore esposizione al rischio in loco e maggiore capacità di gestione e manutenzione a distanza.

   È prevedibile che con i dati di formazione continuamente accumulati per i modelli di IA, le pompe intelligenti per il fango e i sistemi di controllo dei solidi raggiungeranno una maggiore autoadattabilità nelle condizioni di lavoro.Attraverso i diversi blocchi, formazioni, tipi di pozzo e ritmi di funzionamento, i sistemi possono apprendere e ottimizzare continuamente le strategie di controllo, facilitando una maggiore sicurezza,operazioni di perforazione più efficienti ed economiche per i progetti di petrolio e gas.