MODULO DE INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL
PARA TORRES DE PERFORACIÓN
PETROLERA
(PROTOTIPO)
MARIO ALBERTO SALAZAR BARRETO
FRANCISCO GONZALEZ BUITRAGO
TUTOR: Ing. RICARDO PIRAJAN CANTILLO
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
INTRODUCCION
Demanda mundial de Energía
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
2
OBJETIVOS
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.
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
3
OBJETIVOS

.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.
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
4
JUSTIFICACIÓN





*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.
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
5
INSTRUMENTACION PETROLERA
(DOWNHOLE LOGS)
Inducción: De lo Particular a lo General
WELL LOG MUD LOGGING MWD* (Up) LWD (Down)
FUENTES: API(2005),SCHUMBERGER(2006),ROBERTS(1989),PERSON(1982)
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
6
COMUNICACION 4 – 20---- LAZOS DE
CORRIENTE
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
7
Aislamiento Sensores Análogos /
Digitales
OPTOACOPLADORES
• 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.
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
8
PSOC
Nuevo paradigma de programación
Microcontroladores de señal mixta
Programación Tradicional (en C) + Bloques
Gráficos
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
¿Se nota la diferencia?
9
COMUNICACIONES
I2C
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
10
INSTRUMENTACION VIRTUAL
INSTRUMENTACIÓN… TRADICIONAL vs VIRTUAL
Fuente: Calderón J. (1998) Instrumentación Virtual. Universidad de los Andes
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
11
INSTRUMENTACION VIRTUAL (LABVIEW)
“Todos para uno y uno para
todos”… ¿Todo para todo?
FUENTES: NATIONAL INSTRUMENTS
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
12
DIAGRAMA DE BLOQUES
Esclavo N:
4 Lazos de Corriente
2 Tacometros
2 Contadores Up/Down
PC
PC LABVIEW
USB
MAESTRO
I2C
Esclavo 1
Esclavo 1
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
Esclavo 1
Esclavo 1
13
SENSORES DIGITALES
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
TIMER 16
CNT 8
CONTADOR UP / DOWN
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
14
ERRORES EN SENSORES DIGITALES
Resolución: 19,53 mV/Bit… Aumentar la resolución hasta
0,305mV/Bit…
TACOMETRO
Error Solucionado: Ventana de 10 Seg…. Medir periodo del pulso
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…)
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
15
SENSORES ANALOGOS
A fin de que las entradas al PSoC estuvieran opto acopladas se realizaron las
siguientes etapas en el circuito receptor:
Amp. de transrresistencia
V carga
Sumador
v in opto acoplador
Opto acoplador
v salida opto
V salida conversor
2,5
1
0,5
0
0
5
10
15
mA
20
25
6
2
5
1,5
4
mA
V
V
1,5
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
V
2
1
3
2
0,5
1
0
0
0
5
10
15
20
mA
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
25
0
5
10
15
mA
20
25
0
5
10
15
20
V
16
25
LABVIEW + PSOC Flexibilidad “Ilimitada”
¡Todo para todo!
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
17
ACOPLAMIENTO MECANICO
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
18
INTERCOMUNICACION..
Lazo de
Corriente (4
– 20 mA)
USB CDC (38,4K1,2Mb)
Esclavo
Dirección de Esclavo
1
64
2
65
3
66
4
67
I2C (400 Kb)
RS 232(38,4Kb)
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
19
DOCUMENTACION DEL PROYECTO
http://www.instrumentaciongz.wikispaces.com
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
20
OPTIMIZACION / TEMPERATURA
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
21
SOFTWARE
Petrocom GZ
V.1.0
Requisitos del Computador:
Sistema Operativo
Windows XP Service Pack 3
Antivirus Actualizado
(Avira Antivirus)
Memoria RAM: 512Mb
Procesador: Pentium IV 2,4 Ghz.
V.2.0
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
22
CONCLUSIONES





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.
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
23
TRABAJO FUTURO
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
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
24
REFERENCIAS



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 8094
INFOGRAFIA













[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.
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
25
GRACIAS!!!
¿PREGUNTAS PARA QUE?
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
www.instrumentaciongz.wikispaces.com
26
Descargar

PETRÓLEO - InstrumentacionGZ