Autonom boring skal effektivisere verdens olje- og gassproduksjon

Nå kommer avanserte algoritmer som sammen med roboter på boredekk skal tilrettelegge for autonom boring.

Publisert 18. mar. 2019
Sandsmark Ullrigg
– Automatiseringen og robotiseringen kommer for fullt nå. Effektivisering og krav til grønnere produksjon har sørget for å utløse en vilje i bransjen til omstilling, sier Ullrigg-sjef Gunleik Sandsmark. (Foto: Andreas R. Graven)

I løpet av 2019 skal det hittil mest avanserte systemet innen automatisert brønnboring testes for første gang, av forskere i NORCE.

Dette vil først skje i det avanserte virtuelle miljøet i boresimulatoren OpenLab i Stavanger. Deretter på Ullrigg – et unikt fullskala borerigg-testsenter i NORCE-konsernet.

Hvis noen var i tvil: å bore etter hydrokarboner eller geotermisk energi innebærer kompliserte, kostnadskrevende prosesser der mye kan gå galt.

Målet med automatiserte og selvstyrte sekvenser av boreoperasjonen er reduserte kostnader og energiforbruk; en mer effektiv boring samtidig som sikkerheten styrkes.

– Automatiseringen og robotiseringen kommer for fullt nå. Effektivisering og krav til grønnere produksjon har sørget for å utløse en vilje i bransjen til omstilling, sier Ullrigg-sjef Gunleik Sandsmark.

Se video med roboter på boredekk:

I videoen er det første som skjer at nederste del av borestrengen med borekronen blir heist ned gjennom boredekk og satt i «slips».

– Så kommer robotarmen og skrur ut og løfter vekk en løfte-sub. (løfte-sub brukes for å løfte «glatte» rør med elevator). Deretter kommer Pipehandler med nytt rør som skrus inn. Roughneck er den store tangen som kommer og gjør opp rørene med moment, forklarer Ullrigg-sjef Sandsmark.

Robotisering, automatisering og autonom styring

Hos Ullrigg har robotisering, automatisering og autonom styring et todelt fokus.

–Hva toppsidebiten angår, handler det om å erstatte gammelt hydraulisk operert maskineri med elektriske roboter. Så skal dette kombineres med alt som skjer langt under havbunnen. Det må utvikles bedre algoritmer for brønnmodellene slik at boring kan skje sikrere og mer kostnadseffektivt. Samtidig skal automatiserte boresekvenser optimaliseres slik at en kan kjøre en boresekvens autonomt, sier Ullrigg-sjef Sandsmark.

Han står ved siden av den første roboten på dekket på Ullrigg. Snart vil det komme flere til, roboter som for eksempel kan hente borerør, snu dem og sette dem på plass i en operasjon. Både tryggere og sikrere, altså.

Roboter Ullrigg
Hva toppsidebiten angår, handler robotiseringen om å erstatte gammelt hydraulisk operert maskineri med elektriske roboter. Så skal dette kombineres med alt som skjer langt under havbunnen. (Foto: Andreas R. Graven)

– De fullelektriske robotene har en mye høyere nøyaktighet enn tradisjonelt hydraulisk operert maskineri. De har et moderne virtuelt 3D-grensesnitt, som gjør at de at de samhandler bedre og har veldig god kontroll på krefter, sier Sandsmark.

Ullrigg mottar støtte fra Forskningsrådets program Demo 2000 til å utvikle, pilotere og teste ny teknologi innen felter som robotisering og automatisering.

Og NORCE har med fasilitetene til OpenLab og Ullrigg en infrastruktur som er spesielt godt egnet for uttesting av autonom boring.

I dag finnes det semi-automatiske funksjoner for oljeboringen, men det er fremdeles en person som iverksetter sekvensene. Nå skal det demonstreres at man kan bruke avansert programvare som beregner når det er hensiktsmessig å kjøre boresekvenser autonomt – deler av boreprosessen blir med andre ord selvstyrt av et dataprogram.

Forutsi hendelser

Seniorforsker Rodica Mihai i NORCE forklarer hvordan algoritmene kan forutsi mulige problemer og uønskede hendelser før de oppstår.

– Oppå all informasjon som tas inn i algoritmene for brønnboring ligger programvaren som detekterer og analyserer trender og endringer som et menneske ikke er i stand til, samt sette ting inn i komplekse sammenhenger, sier Mihai.

Hun ser frem til å demonstrere den mest avanserte autonome boresekvensen som har vært utført. Det vil etter planen skje en gang i løpet av 2019.

– Operatørselskapene ønsker i utgangspunktet å bore raskt, fordi man sparer energi og kostnader, og dermed oppnår en billigere og mer miljøvennlig konstruksjon av brønnen. Samtidig kan man ikke bore for raskt fordi det kan føre til problemer med oppsamling av borekaks, og stabilitetsproblemer. Autonome prosesser vil lettere gjøre at man finner optimal borehastighet men unngår uønskede hendelser. Det vil i mindre grad være menneskers oppgave å gjøre alle vurderinger korrekt underveis, sier Mihai.

Flere nøkkelfaktorer

Den autonome boreoperasjonen er i praksis en sekvens der systemet selv påviser og løser eventuelle problemer underveis.

Mihai sier at det er flere nøkkelfaktorer for optimaliseringen av brønnboring, som et autonomt system vil bidra positivt til:

– Tilstrekkelig hullrensing er avgjørende, men samtidig ønsker man å ikke bruke unødvendig lang tid på dette. Når man borer produseres borekaks. Dersom dette ikke bringes til overflaten, kan det føres til trange partier som gir trykkproblemer og der borestrengen kan sette seg fast. Slike problemer er dessverre vanlig og medfører store ekstrakostnader for operatørselskapene. Samtidig er det en hel del andre problemer som kan oppstå og som påvirkes av hvordan boreprosessen styres, sier Mihai.