Jumeau numérique basé sur la simulation pour l'optimisation des processus de construction de puits

Jumeau numérique basé sur la simulation pour l'optimisation des processus de construction de puits

À propos de Transocean

Transocean est l'une des plus grandes sociétés de forage offshore qui fournit des services de construction de puits basés sur des plates-formes dans le monde entier. Elle exploite une flotte d'unités mobiles polyvalentes et extracôtières composées de flotteurs en eau moyenne, en eau profonde, en eau ultra-profonde et en milieu hostile. Le dévouement de l'entreprise à l'innovation et à l'amélioration constante des performances les a amenés à rechercher les meilleures solutions techniques.

Problème

La construction de puits de pétrole et de gaz en mer est un processus complexe qui prend beaucoup de temps. Elle exige certaines séquences d'opérations manuelles et semi-automatisées menées à l'unisson, aussi sécuritaires et efficacement que possible. Différents types d'équipement sont généralement créés et exploités indépendamment. Cependant, à la plate-forme, toutes les unités techniques sont intégrées. Tout type de retard dans la machinerie augmente le chemin de temps critique, ce qui réduit l'efficacité de la performance globale, et peut conduire à des pertes financières.

Le parcours critique peut varier en fonction de divers facteurs, notamment:

Il est difficile de suivre les dépendances de ces variations et les inefficacités qui en résultent tout au long du processus global. À cette fin, les ingénieurs devaient d'abord se concentrer sur les différents états de l’équipement ; en procédant à la décomposition du processus jusqu’aux les niveaux les plus simples, puis en combinant ces états, pour enfin voir comment ils travaillent ensemble dans le cadre d'autres facteurs, y compris les normes de sécurité élevées.

Pour gérer les variations et les inefficacités possibles du processus de construction des puits, les ingénieurs de Transocean devaient recueillir et évaluer les mesures à des dizaines de plates-formes, y compris le calendrier des machines et de l'équipage. Une quantité énorme de données a dû être recueillie et ensuite analysée, et si elles les géraient manuellement, ce serait trop long. C'est pourquoi les ingénieurs ont décidé de construire un modèle de simulation d'optimisation de puits basé sur les données de la machine, y compris les signaux de contrôle de l'équipement. La simulation aiderait les ingénieurs à construire un jumeau numérique d'optimisation des puits de pétrole, qui refléterait et aiderait à analyser les interdépendances entre les diverses opérations afin de réduire les temps d'arrêt. Les resultats de simulation permettraient au personnel de direction de déterminer les véritables raisons de la perte de temps et de trouver des solutions.

Solution

Lors de la construction du modèle d'optimisation des puits de pétrole, les ingénieurs se sont concentrés spécifiquement sur l'étape de trébuchement du processus de construction du puits. Il faut habituellement 20-30% du temps global de construction de puits, et il est semi-automatisé, ainsi il y a la variabilité énorme dans le rendement d'équipement. Le processus consiste en des opérations telles que la rétractation des blocs, le levage de blocs et l'aménagement du tuyau au centre du puits, dont certains sont effectués simultanément.

Processus de créatione de puits pour l'optimisation des puits de pétrole

Processus de créatione de puits pour l'optimisation des puits de pétrole (cliquez pour agrandir)

À l'aide d’AnyLogic, logiciel de simulation de processus de construction de puits du pétrole, et en tirant parti de l’état de performance des algorithmes et de la modélisation du processus des évènements, Transocean a été en mesure d'analyser les opérations de trébuchement en temps réel. L'ensemble du processus a été décomposé en un système hiérarchique de quatre opérations principales qui ont également été divisés en éléments fonctionnels jusqu'aux niveaux les plus simples. Cela a permis aux ingénieurs de créer le modèle informatique de l’état. Ce modèle d'optimisation de la construction de puits a été intégré à un modèle de processus des événements discrets, qui représentait tout à fait le système de l'ensemble du processus de perçage en tenant compte de la logique de machine intégrée de 4-5 dispositifs.

Transocean construit un jumeau numérique pour l'optimisation de la construction de puits
Transocean construit un jumeau numérique pour
l'optimisation de la construction de puits
Statistiques pour le modèle de simulation et d'optimisation des puits de pétrole
Statistiques pour le modèle de simulation et
d'optimisation des puits de pétrole

La simulation AnyLogic a permis aux ingénieurs de mettre des données produits aux deux modèles en temps réel et de recevoir une gamme de résultats qui pourraient être présentés dans les tableaux de bord et les graphiques colorés pour identifier les états de machines et les activités de processus, capturer des statistiques descriptives, et d'analyser le temps essentiel aux opérations pour sa minimisation. L'application produit les données dans une base de données SQL, puis vers les outils BI. Cela a permis aux équipes de gestion et d'exploitation d'avoir les aides visuelles nécessaires, et avec les informations données, chercher les raisons exactes de temps d'arrêt et d'inefficacité des performances.

Résultat

Modèle de Transocean construit avec le logiciel Anlogic de simulation de forage des puits de pétrole

Grâce à la simulation de processus de construction de puits de pétrole AnyLogic, les ingénieurs de Transocean ont pu représenter toute l'étape de perçage du processus de construction du puits. Avec des données de machine en temps réel et une représentation détaillée des opérations, le modèle d'optimisation des puits de pétrole s'est comporté comme un jumeau numérique, aidant à analyser les activités de construction de puits. Les statistiques du modèle ont été transmises au personnel des opérations et aux gestionnaires des plates-formes, ce qui leur a permis d'évaluer le rendement des équipages et d'identifier les causes de perte de temps. Les premiers résultats indiquaient que plus de 20 % du temps pouvait être économisé grâce à la mise en œuvre du jumeau numérique.

La mise en œuvre future de la simulation du processus de construction de puits de pétrole pour ce projet pourrait déboucher sur l'évaluation d'un nouveau profil de puits et la prévision du rendement du puits de pétrole. Le profil pourrait être exécuté à travers le modèle, essentiellement le forage d'un puits virtuel, et pourrait fournir des informations futures sur la performance du puits, compte tenu de la manutention des matériaux, les ressources nécessaires, et la logistique autour de la plate-forme.

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