MODULO DE INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL PARA TORRES DE PERFORACIÓN PETROLERA (PROTOTIPO)

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

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

3. 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

4. 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

5. 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

6. 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

7. COMUNICACION 4 – 20---- LAZOS DE CORRIENTE www.instrumentaciongz.wikispaces.com

8. 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

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

10. COMUNICACIONES I2C www.instrumentaciongz.wikispaces.com

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

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

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

14. 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 CONTADOR UP / DOWN TIMER 16 CNT 8 www.instrumentaciongz.wikispaces.com

15. ERRORES EN SENSORES DIGITALES 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…) Error Solucionado: Ventana de 10 Seg…. Medir periodo del pulso www.instrumentaciongz.wikispaces.com

16. 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 Sumador Opto acoplador www.instrumentaciongz.wikispaces.com

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

18. ACOPLAMIENTO MECANICO www.instrumentaciongz.wikispaces.com

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

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

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

22. SOFTWARE Petrocom GZ 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 www.instrumentaciongz.wikispaces.com

23. 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

24. 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

25. 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

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