B&R伺服馬達(dá)在智能鉆探中的應(yīng)用

　　Noble公司是油氣工業(yè)的鉆探服務(wù)供應(yīng)商，特別是針對(duì)海洋鉆探平臺(tái)。Noble公司已經(jīng)為它自己成功定位，以適應(yīng)不斷變化的世界能源市場(chǎng)和滿(mǎn)足客戶(hù)的各種需求。
　　Noble工程發(fā)展有限公司（NED）是Noble公司內(nèi)部的一個(gè)工程機(jī)構(gòu)。NED的主要目標(biāo)是研究和發(fā)展實(shí)現(xiàn)鉆探最佳化作業(yè)的解決方法。Noble公司與 B&R 在OptiDrill項(xiàng)目上的伙伴關(guān)系開(kāi)始于2002年后期，這正是這個(gè)項(xiàng)目遭遇嚴(yán)重技術(shù)難題的關(guān)鍵時(shí)期。此時(shí)，Noble公司已經(jīng)花費(fèi)了大量的時(shí)間和努力投資了另一個(gè) HMI/PLC 控制系統(tǒng)，但只取得有限的成功。

　　1、用伺服馬達(dá)實(shí)現(xiàn)最佳化鉆探步驟

　　OptiDrill 是未經(jīng)正式認(rèn)定專(zhuān)利的獨(dú)立電子鉆探最佳化系統(tǒng)，換句話(huà)說(shuō)，它是一個(gè)箍帶剎車(chē)控制系統(tǒng)，能夠精確地控制轉(zhuǎn)輪速度、鉆頭重量和豎管壓力。此外，OptiDrill通過(guò)DrillSmart來(lái)操作，這是一種適用算法，通過(guò)不斷尋找WOB（加在鉆頭上的實(shí)際重荷的縮寫(xiě)），以實(shí)現(xiàn)最佳的穿透率。
　　在Noble公司決定與 B&R一起開(kāi)發(fā)鉆探系統(tǒng)后，公司于2003年1月在一個(gè)模擬鉆探平臺(tái)上對(duì)一個(gè)原型系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。B&R ACOPOS 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的 ROP （穿透率的縮寫(xiě)，表示鉆探操作的進(jìn)行速度）示范顯示了對(duì)高和低穿透率的出色性能。
　　“有了B&R公司的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支持， 2003年3月在工作鉆探平臺(tái)上對(duì)整套系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，我們能夠很快證明它具備所需要的性能。從這次初步的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，通過(guò) 8個(gè)現(xiàn)場(chǎng)工作單元的設(shè)計(jì)和實(shí)施以及第二代設(shè)計(jì)（隨后幾個(gè)月內(nèi)對(duì)軟硬件最佳化的結(jié)果），B&R已經(jīng)有了一部分技術(shù)設(shè)計(jì)和問(wèn)題的解決方法，”賈森·鮑威爾先生如此說(shuō)。

　　2、精確同步

　　鉆探系統(tǒng)的最關(guān)鍵的過(guò)程是由ROP 和WOB 串級(jí)控制的高速PID控制回路解決的。這要求高分辨率的鼓式編碼器，以及具有高同步通信的實(shí)時(shí)確定性高速控制器。為了實(shí)現(xiàn)這些要求， Noble OptiDrill鉆探解決方案是用Ethernet POWRELINK 實(shí)現(xiàn)的，用高速Ethernet POWRELINK與驅(qū)動(dòng)以及遠(yuǎn)方 I/O通信，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信和更快的周期。具有確定性周期的多任務(wù)操作系統(tǒng)也是需要的。進(jìn)一步的應(yīng)用包括一臺(tái)運(yùn)行Automation Runtime105的工業(yè)PC，它允許對(duì)現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)方端子進(jìn)行監(jiān)視。對(duì)遠(yuǎn)方端子的通信是用PVI 通過(guò)有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的。另外，系統(tǒng)還包括了B&R ACOPOS伺服驅(qū)動(dòng)以及B&R2003, POWRELINK I/O, 以及正弦、余弦鼓式編碼器和防爆角行程執(zhí)行器。OptiDrill是 B&R 控制經(jīng)驗(yàn)與NED鉆探技術(shù)的成功結(jié)合。

　　3、通過(guò)連續(xù)的進(jìn)鉆速率減少風(fēng)險(xiǎn)

　　使用 B&R 新開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，Noble OptiDrill 鉆探解決方案的得益可以描述如下：OptiDrill提供更均勻的進(jìn)鉆速率。這樣可以改進(jìn)鉆探速率，并減少向下鉆孔損壞設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。由于PC 控制的操作比手動(dòng)操作有更快的穿透率（ROP），可以有規(guī)律地觀(guān)察到鉆探性能改善了10%。系統(tǒng)安裝容易，重量輕，因而方便了運(yùn)輸和設(shè)置。然而最重要的好處在于OptiDrill系統(tǒng)可以很容易地安裝，能以最少的投資對(duì)現(xiàn)有平臺(tái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)改造。Noble公司的競(jìng)爭(zhēng)商提供的系統(tǒng)需要用戶(hù)更換整套剎車(chē)系統(tǒng)，從而增加了成本和平臺(tái)停機(jī)時(shí)間。這允許Noble公司以其OptiDrill系統(tǒng)迅速擴(kuò)展市場(chǎng)，因?yàn)橥顿Y很快就能盈利，并使得運(yùn)行成本降低。
　　鮑威爾先生說(shuō)：“所用的設(shè)備都是根據(jù)產(chǎn)品樣本上技術(shù)規(guī)格選擇的，并且針對(duì)我們的需要加以精選。唯一需要考慮的是，對(duì)于一種未經(jīng)市場(chǎng)檢驗(yàn)的非常新的產(chǎn)品如何提升其性能（即嵌入式Windows操作環(huán)境）。針對(duì)這一點(diǎn)，我們用其它設(shè)備運(yùn)行 Windows的任務(wù)。”

　　4、光明的前景

　　鉆探設(shè)備是由NED 向 Canrig 外購(gòu)的。Canrig 是一家機(jī)器制造商，它為 Noble 公司和Nabors工業(yè)有限公司兩家制造鉆探設(shè)備。Nabors公司是Noble 公司的一個(gè)客戶(hù)，后者許可它在全世界自己的平臺(tái)上使用OptiDrill技術(shù)。在成功地完成現(xiàn)場(chǎng)前40個(gè)系統(tǒng)后，Nabors 工業(yè)有限公司計(jì)劃用OptiDrill技術(shù)裝備大多數(shù)陸地鉆架。Nabors工業(yè)有限公司主席和CEO 杰尼·埃森伯格先生說(shuō)：“我們正在加速實(shí)施自動(dòng)化鉆井系統(tǒng)，并且已經(jīng)完成了在我們鉆井群范圍內(nèi)的因特網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸。”
　　經(jīng)濟(jì)前景一片光明。貝克·休士鉆探平臺(tái)統(tǒng)計(jì)顯示，到2004年2月，全世界有2,477個(gè)正在工作的鉆探平臺(tái)。估計(jì)大約有三分之一鉆探平臺(tái)可以從OptiDrill 技術(shù)中獲益。這表示OptiDrill技術(shù)有著很大的市場(chǎng)潛力。
　　“我們正承受設(shè)備局限性問(wèn)題和賣(mài)主的技術(shù)支持問(wèn)題。B&R 做出了承諾，硬件局限性可以解決，而技術(shù)支持可以根據(jù)需要通過(guò)亞特蘭大或奧地利獲得。”
　　B&R 在商業(yè)領(lǐng)域里顯示了巨大的靈活性，而在技術(shù)領(lǐng)域里也表現(xiàn)了與其的合作關(guān)系。此外，B&R 的產(chǎn)品具有極高的品質(zhì)和很好的靈活性。通過(guò)開(kāi)發(fā)OptiDrill試圖實(shí)現(xiàn)的基本目標(biāo)就是在市場(chǎng)上以極高的系統(tǒng)性能價(jià)格比為客戶(hù)提供合理的價(jià)格和便于安裝的低端自動(dòng)化鉆探系統(tǒng)，這些系統(tǒng)過(guò)去往往需要10倍多的價(jià)格，以及更多的安裝成本和時(shí)間。這是用B&R的硬件以及B&R 與Noble 聯(lián)合團(tuán)隊(duì)的智慧實(shí)現(xiàn)的。
　　B&R之所以被選中是由于它能按照允諾，以一定的產(chǎn)品性能等級(jí)供貨，以及在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試階段所給予的支持。設(shè)備也十分靈活和便于實(shí)施，這也正是從項(xiàng)目成員再培訓(xùn)以及設(shè)備更換觀(guān)點(diǎn)出發(fā)所需要的。B&R的產(chǎn)品支持在整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)期間是很突出的，即使對(duì)于很小的用戶(hù)也一樣。這個(gè)價(jià)值再?gòu)?qiáng)調(diào)也不會(huì)言過(guò)其實(shí)，因?yàn)檫@種支持是不能從更大的供貨商那里獲得，他們瞄準(zhǔn)的是更大的客戶(hù)。