MODULO DE INSTRUMENTACIУN VIRTUAL PARA TORRES DE PERFORACIУN 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(1
982)
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
Se nota la diferencia?
Nuevo paradigma de programación Microcontroladores
de señal mixta Programación Tradicional (en C)
Bloques Gráficos
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
• CircunferenciadiámetroC
• 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)
RS 232(38,4Kb)
USB CDC (38,4K- 1,2Mb)
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
• 2Ashby, Robert. Designers 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.
• 6ECOPETROL. Petróleo en Colombia, Bogotá
  Colombia. 1999
• 7ECOPETROL. 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.
• 11Mian, Mohammed A. Petroleum Engineering
  Handbook for the practicing Engineering Volume
  1. Penn Well 1992
• 12Person, 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