B&R伺服马达在智能钻探中的应用

Noble公司是油气工业的钻探服务供应商，特别是针对海洋钻探平台。Noble公司已经为它自己成功定位，以适应不断变化的世界能源市场和满足客户的各种需求。　　 Noble工程发展有限公司（NED）是Noble公司内部的一个工程机构。NED的主要目标是研究和发展实现钻探最佳化作业的解决方法。Noble公司与 B&R 在OptiDrill项目上的伙伴关系开始于2002年后期，这正是这个项目遭遇严重技术难题的关键时期。此时，Noble公司已经花费了大量的时间和努力投资了另一个 HMI/PLC 控制系统，但只取得有限的成功。 1、用伺服马达实现最佳化钻探步骤　　 OptiDrill 是未经正式认定专利的独立电子钻探最佳化系统，换句话说，它是一个箍带刹车控制系统，能够精确地控制转轮速度、钻头重量和竖管压力。此外，OptiDrill通过DrillSmart来操作，这是一种适用算法，通过不断寻找WOB（加在钻头上的实际重荷的缩写），以实现最佳的穿透率。　　 在Noble公司决定与 B&R一起开发钻探系统后，公司于2003年1月在一个模拟钻探平台上对一个原型系统进行现场测试。B&R ACOPOS 伺服驱动系统在实验平台上的 ROP （穿透率的缩写，表示钻探操作的进行速度）示范显示了对高和低穿透率的出色性能。　　 “有了B&R公司的现场技术支持， 2003年3月在工作钻探平台上对整套系统的现场测试中，我们能够很快证明它具备所需要的性能。从这次初步的现场测试中，通过 8个现场工作单元的设计和实施以及第二代设计（随后几个月内对软硬件最佳化的结果），B&R已经有了一部分技术设计和问题的解决方法，”贾森·鲍威尔先生如此说。 2、精确同步 钻探系统的最关键的过程是由ROP 和WOB 串级控制的高速PID控制回路解决的。这要求高分辨率的鼓式编码器，以及具有高同步通信的实时确定性高速控制器。为了实现这些要求， Noble OptiDrill钻探解决方案是用Ethernet POWRElink 实现的，用高速Ethernet POWRElink与驱动以及远方 I/O通信，以实现实时通信和更快的周期。具有确定性周期的多任务操作系统也是需要的。进一步的应用包括一台运行Automation Runtime105的工业PC，它允许对现场和远方端子进行监视。对远方端子的通信是用PVI 通过有线和无线以太网实现的。另外，系统还包括了B&R ACOPOS伺服驱动以及B&R2003, POWRElink I/O, 以及正弦、余弦鼓式编码器和防爆角行程执行器。OptiDrill是 B&R 控制经验与NED钻探技术的成功结合。 3、通过连续的进钻速率减少风险　　 使用 B&R 新开发的系统，Noble OptiDrill 钻探解决方案的得益可以描述如下：OptiDrill提供更均匀的进钻速率。这样可以改进钻探速率，并减少向下钻孔损坏设备的风险。由于PC 控制的操作比手动操作有更快的穿透率（ROP），可以有规律地观察到钻探性能改善了10%。系统安装容易，重量轻，因而方便了运输和设置。然而最重要的好处在于OptiDrill系统可以很容易地安装，能以最少的投资对现有平台实现技术改造。Noble公司的竞争商提供的系统需要用户更换整套刹车系统，从而增加了成本和平台停机时间。这允许Noble公司以其OptiDrill系统迅速扩展市场，因为投资很快就能盈利，并使得运行成本降低。　　 鲍威尔先生说：“所用的设备都是根据产品样本上技术规格选择的，并且针对我们的需要加以精选。唯一需要考虑的是，对于一种未经市场检验的非常新的产品如何提升其性能（即嵌入式Windows操作环境）。针对这一点，我们用其它设备运行 Windows的任务。” 4、光明的前景　　 钻探设备是由NED 向 Canrig 外购的。Canrig 是一家机器制造商，它为 Noble 公司和Nabors工业有限公司两家制造钻探设备。Nabors公司是Noble 公司的一个客户，后者许可它在全世界自己的平台上使用OptiDrill技术。在成功地完成现场前40个系统后，Nabors 工业有限公司计划用OptiDrill技术装备大多数陆地钻架。Nabors工业有限公司主席和CEO 杰尼·埃森伯格先生说：“我们正在加速实施自动化钻井系统，并且已经完成了在我们钻井群范围内的因特网数据传输。”　　 经济前景一片光明。贝克·休士钻探平台统计显示，到2004年2月，全世界有2,477个正在工作的钻探平台。估计大约有三分之一钻探平台可以从OptiDrill 技术中获益。这表示OptiDrill技术有着很大的市场潜力。　　 “我们正承受设备局限性问题和卖主的技术支持问题。B&R 做出了承诺，硬件局限性可以解决，而技术支持可以根据需要通过亚特兰大或奥地利获得。”　　 B&R 在商业领域里显示了巨大的灵活性，而在技术领域里也表现了与其的合作关系。此外，B&R 的产品具有极高的品质和很好的灵活性。通过开发OptiDrill试图实现的基本目标就是在市场上以极高的系统性能价格比为客户提供合理的价格和便于安装的低端自动化钻探系统，这些系统过去往往需要10倍多的价格，以及更多的安装成本和时间。这是用B&R的硬件以及B&R 与Noble 联合团队的智慧实现的。　　 B&R之所以被选中是由于它能按照允诺，以一定的产品性能等级供货，以及在现场调试阶段所给予的支持。设备也十分灵活和便于实施，这也正是从项目成员再培训以及设备更换观点出发所需要的。B&R的产品支持在整个产品开发期间是很突出的，即使对于很小的用户也一样。这个价值再强调也不会言过其实，因为这种支持是不能从更大的供货商那里获得，他们瞄准的是更大的客户。