1 MARIO ALBERTO SALAZAR BARRETO FRANCISCO GONZALEZ BUITRAGO TUTOR: Ing. RICARDO PIRAJAN CANTILLO MODULO DE INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL PARA TORRES DE PERFORACIÓN PETROLERA (PROTOTIPO) www.instrumentaciongz.wikispaces.com

2 2 INTRODUCCION Demanda mundial de Energía Demanda mundial de Energía www.instrumentaciongz.wikispaces.com

3 3 OBJETIVO PRINCIPAL  *Desarrollar los componentes básicos de la instrumentación virtual, (hardware y software necesario para mostrar los datos por computador). Monitoreando el comportamiento en condiciones de trabajo de varias variables utilizadas en las torres de perforación petroleras. OBJETIVOS SECUNDARIOS .Acoplar los diferentes sensores que estarían en el taladro petrolero, bien sea a nivel óptico, mecánico o eléctrico.  *Optimizar los diseños de los diferentes bloques del prototipo en cuanto a minimizar la cantidad de componentes, soporte y calidad para su correcto trabajo en condiciones resistentes e independientes a factores climáticos. OBJETIVOS www.instrumentaciongz.wikispaces.com

4 4 .Implementar los diferentes tipos y protocolos de comunicación entre microcontroladores (I2C, USB) bien sea para la comunicación y transmisión de datos entre ellos o hacia el ordenador; creando una red de dispositivos configurable y administrable  *Desarrollar el software necesario para recibir datos de la tarjeta y así lograr la instrumentación virtual. .Documentar el proyecto con miras de ser soporte para el grupo de investigación INTEGRA en desarrollo de instrumentos virtuales de este tipo. OBJETIVOS www.instrumentaciongz.wikispaces.com

5 5  *Falta de innovación tecnológica para Instrumentación Petrolera. .Extremados costos para estos dispositivos (Petron Importados)  *Cantidad superior de taladros antiguos y déficit de sistemas de control y monitoreo de datos para ellos.(ECOPETROL Carta Petrolera) .Poca disponibilidad de instrumentación virtual para este fin.  *Riesgo Industrial por errores humanos o de instrumentos obsoletos. JUSTIFICACIÓN www.instrumentaciongz.wikispaces.com

6 6 Inducción: De lo Particular a lo General WELL LOG - MUD LOGGING - MWD* (Up) - LWD (Down) WELL LOG - MUD LOGGING - MWD* (Up) - LWD (Down) FUENTES: API(2005),SCHUMBERGER(2006),ROBERTS(1989),PERSON(1982) INSTRUMENTACION PETROLERA (DOWNHOLE LOGS) www.instrumentaciongz.wikispaces.com

7 7 COMUNICACION 4 – 20---- LAZOS DE CORRIENTE

8 8 OPTOACOPLADORES Aislamiento Sensores Análogos / Digitales Se utiliza tanto para proteger las Entradas análogas como digitales, debido a que los instrumentos industriales normalmente se alimentan con voltajes de 12 a 24V. Necesario ya que hay aparatos que utilizan el lazo de corriente, que son inductivos que al encenderse pueden causar una especie de corto circuito que puede perjudicar al sistema en general.

9 9 PSOC www.instrumentaciongz.wikispaces.com ¿Se nota la diferencia?Nuevo paradigma de programación Microcontroladores de señal mixta Programación Tradicional (en C) + Bloques Gráficos

10 10 COMUNICACIONES www.instrumentaciongz.wikispaces.com I2C

11 11 INSTRUMENTACIÓN… TRADICIONAL vs VIRTUAL Fuente: Calderón J. (1998) Instrumentación Virtual. Universidad de los Andes INSTRUMENTACION VIRTUAL www.instrumentaciongz.wikispaces.com

12 12 “Todos para uno y uno para todos”… ¿Todo para todo? FUENTES: NATIONAL INSTRUMENTS INSTRUMENTACION VIRTUAL (LABVIEW) www.instrumentaciongz.wikispaces.com

13 13 DIAGRAMA DE BLOQUES www.instrumentaciongz.wikispaces.com PC PC LABVIEW USB MAESTRO Esclavo 1 I2C Esclavo N: 4 Lazos de Corriente 2 Tacometros 2 Contadores Up/Down

14 14 Resolución: 19,53 mV/Bit TACOMETRO  Circunferencia=¶*diámetro=C  Encoding arc= ((360º)*(Dist. Encoding))/C  No. Pulsos-Vuelta= 360º/Encoding arc  RPM= (Pulsos/No. Pulsos-Vuelta)*60 CONTADOR UP / DOWN SENSORES DIGITALES www.instrumentaciongz.wikispaces.com TIMER 16 CNT 8

15 15 Resolución: 19,53 mV/Bit… Aumentar la resolución hasta 0,305mV/Bit… TACOMETRO CONTADOR UP / DOWN Glitches… Vibración del taladro Norma ISO 2041. Error Solucionado: Se soluciona con Conteo de Pulsos Ascendentes y descendentes, Diferente de la AN 2234… Captura mediante “clock” contador (Solo Pulsos ascendentes…) ERRORES EN SENSORES DIGITALES www.instrumentaciongz.wikispaces.com Error Solucionado: Ventana de 10 Seg…. Medir periodo del pulso

16 16 SENSORES ANALOGOS www.instrumentaciongz.wikispaces.com A fin de que las entradas al PSoC estuvieran opto acopladas se realizaron las siguientes etapas en el circuito receptor: Amp. de transrresistencia Sumador Opto acoplador

17 17 LABVIEW + PSOC Flexibilidad “Ilimitada” www.instrumentaciongz.wikispaces.com ¡Todo para todo!

18 18 ACOPLAMIENTO MECANICO www.instrumentaciongz.wikispaces.com

19 19 INTERCOMUNICACION.. www.instrumentaciongz.wikispaces.com Lazo de Corriente (4 – 20 mA) I2C (400 Kb) RS 232(38,4Kb)USB CDC (38,4K- 1,2Mb) EsclavoDirección de Esclavo 164 265 366 467

20 20 DOCUMENTACION DEL PROYECTO www.instrumentaciongz.wikispaces.com http://www.instrumentaciongz.wikispaces.com

21 21 OPTIMIZACION / TEMPERATURA www.instrumentaciongz.wikispaces.com

22 22 SOFTWARE www.instrumentaciongz.wikispaces.com Requisitos del Computador: Sistema Operativo Windows XP Service Pack 3 Antivirus Actualizado (Avira Antivirus) Memoria RAM: 512Mb Procesador: Pentium IV 2,4 Ghz. V.1.0 V.2.0 Petrocom GZ

23 23  Se puede competir en un futuro en Instrumentos MWD/LWD.  El microcontrolador PsoC es excelente para adquirir los datos (2 o mas contadores, múltiples comunicaciones, etc).  No es necesario realizar comunicación USB de tipo BULK ya que es mas fácil hacer full duplex con una comunicación USB CDC.  Las torres de perforación petrolera son excelentes para modelar diferentes datos con una sola aplicación  Combinación PsoC + Labview mas flexible barata y facil de actualizar que instrumentación tradicional. CONCLUSIONES www.instrumentaciongz.wikispaces.com

24 24 Este fue un primer paso hacia el nuevo paradigma de instrumentación virtual dinámica, barata y de innovación para taladros petroleros… Vinculación REAL universidad - empresa  Implementación no solo de datos MWD sino además Mudlogging y LWD.  Aplicación en una torre petrolera real.  Exportar datos en HTML.  Control y Automatización de Torre Petrolera, Geotérmica o similar TRABAJO FUTURO www.instrumentaciongz.wikispaces.com

25 25  NORMAS   ISO/TC 67/SC 6: Materiales, Equipamiento y Estructuras para Empresas petroleras. Equipo de Sistemas y Procesamiento   NORMA NTC – OHSA 18001, NTC 2041, NTC 8094INFOGRAFIA  [1] AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE (API), “Specification for Rotary Drilling Equipment (SPEC 7)”.Washington D.C. EEUU 1965  [2]Ashby, Robert. “Designer’s Guide to the Cypress PSoC™”. Newness, 2 Edición EEUU; 2005  [3] Bentley B, John P. “Sistemas de Medición Principios y Aplicaciones”, Primera Edición español. Compañía editorial Continental, México. 1996  [4] Calderón J. Instrumentación Virtual. Universidad de los Andes. Maracaibo Venezuela. 1998  [5] Creus Sole, Antonio, “Instrumentación Industrial”; Marcombo, 5 edición, España, 1999.  [6]ECOPETROL. “Petróleo en Colombia”, Bogotá Colombia. 1999  [7]ECOPETROL. “Sistemas de MWD/LWD en Colombia” Revista Carta petrolera. Junio 2005  [8] Instrumentation Reference and Catalogue. National Instruments. USA. 1997.  [9] Jacob, Michael; “Industrial Control Electronics”; Pretince Hall; Toronto 1996  [10] Maloney Timothy “Electrónica Industrial Moderna”; Pretince Hall, Barcelona, España, 2002.  [11]Mian, Mohammed A. Petroleum Engineering Handbook for the practicing Engineering: Volume 1. Penn Well 1992  [12]Person, A J. Miscellaneous Well Logs. University Of Texas. EEUU.1982  [13] Plaza Prada, Ricardo; “Instrumentación Industrial: Sistema de Medición y Control Automático, curso general”; México, 1990. REFERENCIAS www.instrumentaciongz.wikispaces.com

26 26 GRACIAS!!! ¿PREGUNTAS PARA QUE? www.instrumentaciongz.wikispaces.com www.instrumentaciongz.wikispaces.com