NO335802B1 - System og framgangsmåte . - Google Patents

Description

SYSTEM OG FRAMGANGSMÅTE FOR KONFIGURERING AV STYRINGSINSTRUKSER FOR VERKTØYSAMMENSTILLING VED HJELP AV MASKINLESBAR KOMPONENTINFORMA-SJON

Oppfinnelsen vedrører et system og en framgangsmåte for konfigurering av styringsinstruksjoner for en verktøysammenstilling tildannet som en rørstreng innrettet til inn-føring i et borehull, hvor rørstrengkomponenter er forsynt med unike, maskinlesbare identifikasjonsbærere som via én eller flere lesere er gjenkjennbare for et kontrollsystem

Ved bruk av verktøystrenger i borehull etc. for eksempel ved leting etter og produk-sjon av hydrokarboner, er det behov for fullstendig oversikt over hvilke elementer som befinner seg i verktøystrengen samt hvor i borehullet viktige elementer befinner seg, for eksempel hvilken type borkrone en borestreng er forsynt med og hvor langt inn i borehullet borkronen er ført, slik at en sikrer korrekt betjening av verktøyet, for eksempel at kjøringen av borestrengen stanser før borkronen støter mot enden av borehullet, og at nevnte borkrone settes i rotasjon med riktig rotasjonshastighet. For å skaffe seg oversikt over hvor borkronen og andre borestrengkomponenter befinner seg i borehullet, må lengden på rør og komponenter som inngår i borestrengen, måles og registreres. Informasjon om de elementene som går inn i borestrengen, registreres i dag manuelt i styringsparameterne av en boreoperatør. Relevant informasjon er typisk lengde, vekt, ytre diameter, indre diameter, gjengetype og nødvendig dreiemo-ment for sammenskruing av komponentene. Registrering av elementdata som i tillegg kan være innhentet manuelt på boreriggen gir mulighet for flere feilkilder.

Fra norsk patent NO 330526 er det kjent å benytte elektronisk merking av elementer som anvendes i en rørstreng, idet merkingen er tilveiebrakt ved hjelp av et elektronisk merke av typen RFID (Radio-Frequency IDentification, radiofrekvensidentifikasjon) som muliggjør fjemavlesing av elementets identitet slik at det kan tilveiebringes en oversikt over rørstrengens sammensetning. Denne teknikken anvendes både til å hol-de oversikt over hvilke elementer rørstrengen er sammensatt av, dvs. hvilken posisjon det enkelte elementet har i rørstrengen (rekkefølgen i rørstrengen), hvor mange elementer det er anvendt av en type, for eksempel hvor mange borerørseksjoner en borestreng inneholder, samt en del bruksdata for hvert element, for eksempel hvor lang brukstid det er registrert for en bestemt borerørseksjon

Ved automatisering av operasjoner knyttet til rørstrenger som føres inn i et borehull eller en brønn, vil opereringen av rørstrengen være avhengig av de enkelte streng-elementenes separate operasjonsparametere, for eksempel plassering og orientering av elementet før det settes inn i rørstrengen, og leverandørens instrukser om rotasjonshastighet, maksimale tiltrekkingsmoment under sammenkopling med andre rørs-trengelementer, framdrifts- og rotasjonshastighet i elementets arbeidsfase etc. Slike operasjonsparametere må naturligvis inkluderes i de instruksjonene som foreligger for operering av rørstrengen, for en automatisert operasjon i form av deler av et styreprogram, dvs. et dataprogram, for det systemet som benyttes til operering av rørs-trengen.

Enkelte operasjoner er i dag automatisert basert på at operasjonene ligger innenfor det som kan kalles et stabilt område, dvs. et operasjonsområde hvor prosessen ikke har usikkerhetsmomenter, men er repetitiv med de samme operasjoner og med samme utstyr. En slik operasjon er for eksempel å løfte borerør inn fra et rørdekk til et boredekk og skru disse sammen til hele seksjoner sammensatt av to, tre eller fire rør-lengder, hvoretter seksjonen settes tilbake vertikalt i et rørlager på boredekket.

Med dagens teknikk kreves det et stort utvalg av slike komplette styreprogram, slik at det til alle aktuelle elementkombinasjoner i rørstrengen foreligger et korresponderende styreprogram. Sett på bakgrunn av at oppbyggingen av en rørstreng er en dynamisk aktivitet, vil det meget lett kunne oppstå en situasjon hvor instruksjonene som definerer hvordan rørstrengen skal opereres, ikke samsvarer med de styringsparameterne som elementleverandøren har definert for enkeltelementer i rørstrengen, for eksempel fordi det er satt inn ei borkrone av et annet fabrikat enn det som er forut-satt i sty rep rog ra mm et.

US2009208295 Al beskriver en anordning som omfatter en elektronisk identifika-sjonsbrikke (RFID-brikke) og spesifikt hvilke komponenter av borestrengen identifika-sjonsbrikken kan plasseres i, samt på hvilke steder på en borerigg brikkelesere kan lokaliseres. Komponentinformasjonen som skaffes til veie fra RFID-brikkene, kombine-res med informasjon fra en komponentdatabase hvor informasjonen om utstyret som benyttes, kan lagres. Videre er det beskrevet en sammenkopling av komponentinfor-masjon fra RFID-brikkene med en informasjonsdatabase som ved identifikasjon av komponenten vil kunne si om komponenten tilfredsstiller definerte brukskrav. Basert på denne informasjonen kan komponenten benyttes eller avvises. Et håndteringssys-tem kan dermed motta instrukser om å flytte en komponent bort fra et sammenstil-lingsområde.

W09117514 Al beskriver RFID-brikker og hvordan slike brikker kan benyttes ved lagring av bruksdata og inspeksjonsdata på en måte som setter boreren i stand til å av-gjøre om komponenten er egnet til bruk i den foreliggende sammenstillingen US4698631 A beskriver bruk av SAW-brikker. Publikasjonen beskriver også behovet for å lagre bruksdata for å hindre at borerør som har blitt utsatt for store påkjenning-er, benyttes uten å ha blitt kontrollert.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i etterfølgende patentkrav.

I den videre beskrivelsen benyttes uttrykket "borehull" som en samlebetegnelse for hull som er tildannet i en undergrunnsstruktur uavhengig av om hullet er ubearbeidet eller bearbeidet etter selve boreoperasjonen. I denne sammenhengen dekker uttrykket "borehull" dermed også et komplett brønnhull hvor det er satt ned foringsrør, pak-ninger, silrør etc.

Uttrykket "rørstrengkomponent" omfatter komponenter som er integrert i en rørstreng, for eksempel en borkrone eller et borerør, men kan også benyttes om komponenter som er tilknyttet rørstrengen, for eksempel deler av et sementeringsutstyr som er anbrakt på eller ved et boredekk og er koplet til rørstrengen ved hjelp av en se-menteringsslange.

Det er tilveiebrakt et system for konfigurering av styringsinstrukser for en verktøy-sammenstilling ved hjelp av maskinlesbar elementinformasjon, typisk i form av informasjon som er tilveiebrakt ved hjelp av en komponentidentifikasjon som bæres av en RFID-brikke. Enhver komponent som anvendes som byggeelement i en rørstreng som skal føres inn i eller på annet vis knyttes til et borehull, bærer en unik identifikasjon, for eksempel tilknyttet til en RFID-brikke slik det er beskrevet i NO 330526. Rør-strengkomponentens identitet kan fastslås ved avlesing på ett eller flere steder i rør-strengkomponentens bevegelsesbane inn mot rørstrengen eller ved rørstrengens for skyvning relativt borehullet, i det minste når komponenten er sammenføyd med rør-strengen og passerer en leser, for eksempel i umiddelbar nærhet av et boredekks rotasjonsbord eller på en utblåsingssikringsventil (BOP). Ytterligere lesere for avlesing av rørstrengkomponentens identitet kan anbringes i tilknytning til håndteringsutstyr som forflytter rørstrengkomponenter mellom et komponentlager og rørstrengen.

For hver rørstrengkomponent er det tilveiebrakt en samling data vedrørende håndtering og drift, for eksempel minimums- og/eller maksimumsverdier for tiltrekkingsmoment, rotasjonshastighet, aksialbelastning, byggemål, gjengedimensjon etc. I tillegg er det tilveiebrakt instruksjoner, eventuelt omfattende algoritmer, som definerer hvordan rørstreng komponenten skal opereres, inkludert begrensninger i bruk alene eller i kombinasjon med andre spesifikke rørstrengkomponenter. Eksempel på begrensning kan være kombinasjonsforbud, maksimal brukstid, krav til omgivelsestemperatur eller

-trykk, etc. De komponentspesifikke dataene og instruksjonene er anordnet i en in-formasjonssamling, typisk en database, og er av en art som kan hentes ut og kombi-neres med annen informasjon og settes inn i en instruksjonssamling, typisk et dataprogram, som benyttes for styring av utstyr som anvendes ved oppbygging og de-montering av rørstrenger, og til utstyr som anvendes ved operering av rørstrengen, for eksempel boremaskin, tvangskjøringsutstyr, etc. Instruksjonssamlingen oppdateres kontinuerlig basert på registrering av rørstrengkomponenter etter hvert som de

settes inn i eller tas ut av rørstrengen, posisjonen til utstyr som rørstrengen kjører inn i og ut av borehullet, og er dermed til enhver tid oppdatert om rørstrengens sammensetning og de enkelte rørstrengkomponentenes posisjon i borehullet. Dessuten er styresystemets operasjonsinstrukser oppdatert slik at kritiske operasjonsparametere, for eksempel rotasjonshastighet for en borkrone, settes i henhold til de instruksjonene som foreligger for bruk av den spesifikke borkronen.

Endringer i instruksjonene for en rørstrengkomponent, for eksempel basert på ny informasjon fra leverandør eller operatørens egne erfaringer, kan utføres uten å berøre instruksene for rørstrengen som en helhet, idet sammensetningen av de samlede instruksene for rørstrengen er dynamisk og oppdateres i samsvar med den kombinasjo-nen av komponenter som til enhver tid tildanner rørstrengen. Ved introduksjon av nye komponenter for anvendelse i rørstrengen begrenses tilveiebringelsen av instrukser seg til det som vedrører den nye rørstrengkomponenten, idet instruksene tilveiebringes i en form og struktur som er kompatibel med instruksene for de andre rørstreng-komponentene.

I et første aspekt vedrører oppfinnelsen mer spesifikt et system for konfigurering av styringsinstruksjoner for en verktøysammenstilling tildannet som en rørstreng innrettet i det minste delvis til innføring i et borehull, hvor rørstrengkomponenter er forsynt med unike, maskinlesbare identifikasjonsbærere som via én eller flere lesere er gjenkjennbar for et styresystem, kjennetegnet ved at styresystemet er tilknyttet en database inneholdende komponentdatasett for hver rørstrengkomponent, og at styresystemet er innrettet til å inkludere det korresponderende komponentdatasettet i et styreinstruksjonssett etter at en rørstrengkomponent er registrert av en leser, for derved å generere styreinstruksjoner for tilknyttet boreoperasjonsutstyr i samsvar med rørstrengens til enhver tid aktuelle sammensetning.

Den unike, maskinlesbare identifikasjonen kan være tilveiebrakt av en RFID-brikke, og leseren kan være en RFID-brikkeleser.

Komponentdatasettene kan omfatte grenseverdier for relevante brukerparametere, relevante spesifikasjoner og bevegelsesinstruksjoner for den korresponderende rørs-trengkomponenten, samt operative begrensninger for kombinasjoner av én eller flere rø rstreng komponenter.

I et andre aspekt vedrører oppfinnelsen mer spesifikt en framgangsmåte ved konfigurering av styringsinstruksjoner for en verktøysammenstilling tildannet som en rørstreng innrettet i det minste delvis til innføring i et borehull, kjennetegnet ved at framgangsmåten omfatter følgende trinn: a) å tilveiebringe en database inneholdende komponentdatasett for rørstrengkom-ponenter som kan utgjøre en del av rørstrengen; b) å tilknytte databasen til et styresystem for tilknyttet boreoperasjonsutstyr; c) å forsyne rørstrengkomponentene med unike, maskinlesbare identifikasjonsbærere; d) ved hjelp av én eller flere lesere å identifisere og fastslå en rørstrengkompo-nents posisjon i forhold til rørstrengen; e) å komplettere styresystemets styreinstruksjonssett for tilknyttet boreoperasjonsutstyr med komponentdatasett for rørstrengkomponenten for derved å generere

styreinstruksjoner i samsvar med rørstrengens endrede sammensetning.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegning, hvor: Fig. 1 viser ei prinsippskisse av et automatisert boreriggarrangement ifølge oppfinnelsen.

På figuren angir henvisningstallet 1 en borerigg hvor det fra et boredekk 11 rager opp et boretårn 12. Boreriggen 1 er forsynt med boreoperasjonsutstyr av ulike typer, her vist med midler for rotasjon av en rørstreng 2, typisk et rotasjonsbord 132 anordnet i boredekket og en boremaskin 131 som også representerer utstyr som anvendes til aksial forskyvning av rørstrengen 2, videre et sirkulasjonsanlegg 133 for borevæske etc, samt manipulatorer eller roboter 134, 134' for håndtering av rørstrengkompo-nenter etc. i tilknytning til operasjonene på boredekket 11.

Rørstrengen 2, som strekker seg gjennom boredekkets 11 rotasjonsbord og ned i et borehull (ikke vist), er sammensatt av ulike typer rørstrengkomponenter, her vist med henvisningstallene 21, 21a, 21b, 21c, 21d, 21e og 21f. En ytterligere rørstrengkom-ponent 21g er vist i en posisjon umiddelbart over rørstrengen 2 klar for sammenføy-ning med rørstrengen 2. En ytterligere rørstrengkomponent 21n er plassert på et førs-te komponentlager 3. Et ytterligere komponentlager 3' er vist inneholdende flere rørstrengkomponenter 21h, her vist som stående borerørseksjoner, dvs. flere borerør skrudd sammen i såkalt "stands".

Alle rørstreng komponentene 21, 21a, ..., 21n er forsynt med en maskinlesbar identifikasjonsbærer 211, 211a, ..., 211n, typisk i form av en RFID-brikke. Dersom det er formålstjenlig, kan en rørstrengkomponent 21, 21a, ..., 21n være forsynt med flere identifikasjonsbærere (ikke vist), for eksempel for å gi indikasjon om rørstrengkompo-nentens 21, 21a,21n orientering, utstrekning etc.

Et kontrollsystem 4 som omfatter en database 41 og et styresystem 42, er på signal-kommuniserende vis tilknyttet boreoperasjonsutstyret 131, 132, 133, 134, 134'. Databasen 41 er innrettet til lagring av brukerinstruksjoner og komponentdata samlet i komponentdatasett 411 for alle rørstrengkomponentene 21, 21a, ..., 21n, idet hvert komponentdatasett 411 omfatter informasjon som knytter det til en korresponderende rørstrengkomponent 21, 21a,21n basert på rørstrengkomponentens 21, 21a, ..., 21n unike identifikasjon som tilveiebringes for databasen 41 ved at det til kontrollsystemet 4 er knyttet i det minste én leser 422 som kan lese informasjonen som identifi-kasjonsbærerne 211, 211a, 211b,211n er forsynt med. Leseren 422 er her vist anordnet i umiddelbar nærhet av rørstrengen 2 i underkant av rotasjonsbordet 132, men det kan også være formålstjenlig å tilknytte flere lesere 422', 422" til kontrollsystemet 4, på figuren vist i tilknytning til manipulatoren 134, henholdsvis roboten 134'.

Databasen 41 kan i en ikke vist utførelse ligge fjernt fra styresystemet 42, for eksempel sentralt hos en operatør, idet databasen 41 er felles for mange styresystem 42. Styresystemet 42 styrer ved hjelp av et styreinstruksjonssett 421 operasjonene som utføres med boreoperasjonsutstyret 131, 132, 133, 134, 134'. Styreinstruksjonssettet 421 er av en art som oppdateres med komponentdatasett 411 fra databasen 41 i henhold til hvilke rørstrengkomponenter 21, 21a, ..., 21n som settes inn, eventuelt tas ut fra rørstrengen 2. Styreinstruksjonssettet 421 er dermed dynamisk og basert på de registreringene som gjøres av kontrollsystemet 4.

Et eksempel på hvordan oppfinnelsen fungerer kan illustreres med følgende situasjon: En rørstreng 2 i form av en borestreng bygges opp. Idet borkronen 21 føres forbi leseren 422, identifiseres borkronen 21, og det korresponderende komponentdatasettet 411 som kan omfatte anbefalt belastning på borkronen 21 og grenseverdier for be-lastningen, anbefalt rotasjonshastighet for borkronen 21 og grenseverdier for denne, lastes inn i styresystemets 42 styreinstruksjonssett 421, slik at, når boringen starter, gjøres dette i henhold til de verdiene som gjelder for den borkronen 21 som er registrert innmontert i rørstrengen 2.

Et annet eksempel på anvendelse av oppfinnelsen illustreres med følgende: Et verktøy i form av et setteverktøy 21n som skal anvendes for å installere en komponent (ikke vist) i en brønn, hentes fra komponentlageret 3 og koples til rørstrengen 2. Styreinstruksjonssettet 421 suppleres med informasjon om hvor og hvordan komponenten skal installeres, for eksempel 450 meter under et brønnhode (ikke vist) ved at sette-verktøyet 21n utfører tre høyrerotasjoner og deretter løftes 2 meter, for så å belastes med 20 tonn aksiallast, før rørstrengen 2 venstreroteres<1>/4omgang, og setteverktøyet 21n trekkes ut av borehullet og returneres til komponentlageret 3. Instruksjonene om hvor verktøyet 21n skal sette komponenten mates inn i styresystem 42, mens instruksjonene om hvordan setteverktøyet skal opereres, mates inn i styresystemet 42 fra databasen 41 som spesifikke brukerinstruksjoner via komponentdatasettet 411 for setteverktøyet 21 n.

I en situasjon hvor det skal tas i bruk nye typer eller fabrikater av rørstrengkompo-nenter 21, 21a,21n, oppdateres databasen med nye komponentdatasett 411. Dersom det tas i bruk nye rørstrengkomponenter 21, 21a,21n av samme type som det som har vært benyttet tidligere, for eksempel nye borerør, tilknyttes deres identitet til eksisterende komponentdatasett 411.

Oppfinnelsen relaterer seg også til komponenter som tilknyttes rørstrengen 2, men ikke føres ned i borehullet, idet komponentene tilkoples et parti av rørstrengen 2 som rager opp over boredekket 11, eventuelt omfatter elementer som er anordnet på eller i umiddelbar nærhet av boredekket 11. Et eksempel på slike komponenter er de som anvendes ved en sementeringsoperasjon. Et sementeringshode (ikke vist) er en slik komponent, idet dette blir anbrakt på toppen av rørstrengen 2 over boredekket 11 med tilkobling til et sementreservoar (ikke vist) via en sementeringslange (ikke vist).

Med et system av denne art vil automatisering av boreoperasjoner, brønnkomplette-ringsoperasjoner etc. kunne gjennomføres på en mer fleksibel måte, idet det ved sup-plering av nytt utstyr ikke kreves om programmering av hele styreinstruksjonssettet 421, altså hele styreprogrammet, som kontrollerer prosessen.

Claims (4)

1. System for konfigurering av styringsinstruksjoner for en verktøysammenstil-ling tildannet som en rørstreng (2) innrettet i det minste delvis til innføring i et borehull, hvor rørstrengkomponenter (21, 21a,21n) er forsynt med unike, maskinlesbare identifikasjonsbærere (211, 211a, ..., 211n) som via én eller flere lesere (422, 422', 422") er gjenkjennbar for et styresystem (42),karakterisert vedat styresystemet (42) er tilknyttet en database (41) inneholdende komponentdatasett (411) for hver rørstrengkom-ponent (21, 21a, ..., 21n), og styresystemet (42) er innrettet til å inkludere det korresponderende komponentdatasettet (411) i et styreinstruksjonssett (421) etter at en rørstrengkomponent (21, 21a, ..., 21n) er registrert av en leser (422, 422', 422"), for derved å generere styreinstruksjoner for tilknyttet boreoperasjonsutstyr (131, 132, 133, 134, 134') i samsvar med rørstrengens (2) til enhver tid aktuelle sammensetning.

2. System i henhold til krav 1, hvor den unike, maskinlesbare identifikasjonen er tilveiebrakt av en RFID-brikke (211, 211a, ..., 211n), og leseren (422, 422', 422") er en RFID-brikkeleser.

3. System i henhold til krav 1, hvor komponentdatasettet (411) omfatter grenseverdier for relevante brukerparametere, relevante spesifikasjoner og bevegelsesinstruksjoner for den korresponderende rørstrengkomponenten (21, 21a, ..., 21n), samt operative begrensninger for kombinasjoner av én eller flere rørstrengkomponenter (21, 21a, ..., 21n).

4. Framgangsmåte ved konfigurering av styringsinstruksjoner for en verktøy-sammenstilling tildannet som en rørstreng (2) innrettet i det minste delvis til innføring i et borehull,karakterisert vedat framgangsmåten omfatter følgende trinn: a) å tilveiebringe en database (41) inneholdende komponentdatasett (411) for rørstrengkomponenter (21, 21a, ..., 21n) som kan utgjøre en del av rørstrengen (2); b) å tilknytte databasen (41) til et styresystem (42) for tilknyttet boreoperasjonsutstyr (131, 132, 133, 134, 134'); c) å forsyne rørstreng komponentene (21, 21a, ..., 21 n) med unike, maskinlesbare identifikasjonsbærere (211, 211a, ..., 211n); d) ved hjelp av én eller flere lesere (422, 422', 422") å identifisere og fastslå en rørstreng komponents (21, 21a,21n) posisjon i forhold til rørs- trengen (2); e) å komplettere styresystemets (42) styreinstruksjonssett (421) for tilknyttet boreoperasjonsutstyr (131, 132, 133, 134, 134') med et komponentdatasett (411) for rørstrengkomponenten (21, 21a, ..., 21n) for derved å generere styreinstruksjoner i samsvar med rørstrengens (2) endrede sammensetning.