×

Рынок решений для автоматического мониторинга талевого каната / блокировки в случае повреждения / систем учета наработки

Апрель 2019 года

Аналитический Отчет (полная версия)

Запросить стоимость полной версии исследования: news@json.tv

Аналитический Отчет (полная версия)

Рынок решений для автоматического мониторинга талевого каната / блокировки в случае повреждения / систем учета наработки
Рынок решений для автоматического мониторинга талевого каната / блокировки в случае повреждения / систем учета наработки
Апрель 2019

Рынок решений для автоматического мониторинга талевого каната / блокировки в случае повреждения / систем учета наработки

Апрель 2019 года

Зарегистрируйтесь или войдите, чтобы скачать PDF-версию Информационного бюллетеня

Скачать

+7 926 561 09 80; news@json.tv

Пишите, звоните, если есть вопросы

J’son & Partners Consulting завершила «Исследование мирового и российского рынка современных цифровых решений для автоматического онлайн мониторинга состояния талевого каната, его блокировки в случае повреждения/разрыва, а также автоматизированных систем учета наработки талевого каната».

 

Актуальность темы исследования

 

Стальные канаты относятся к основным элементам конструкции буровых различных типов. Состояние канатов в значительной степени определяет уровень безопасности буровой установки в целом. При эксплуатации на канаты действуют статические и динамические механические нагрузки, в результате которых возникает абразивный износ, уменьшается поперечное сечение каната по металлу и происходит накопление усталости металла проволок. Усталость вызывает изменение структурного состояния металла проволок и, как следствие, ухудшение их механических свойств. Все это приводит к снижению запаса прочности каната и возможному его разрушению при нагрузке.

 

Согласно правилам безопасности талевый канат должен быть заменен новым, если при его осмотре обнаружится один из следующих дефектов:

 

- оборвана одна прядь каната;

- на шаге свивки каната диаметром до 20 мм число оборванных проволок составляет более 5%, а каната диаметром больше 20 мм - более 10%, от числа всех проволок в канате;

- одна из прядей вдавлена вследствие разрыва сердечника каната;

- канат вытянут или сплюснут и его наименьший диаметр составляет 75% и менее от первоначального;

- на канате имеется скрутка («жучок»);

- при износе (или коррозии), достигшем 40%, и более первоначального диаметра проволок.

 

Также качество талевых канатов для установок, используемых для бурения нефтяных и газовых скважин, нормируется удельной гарантийной наработкой (для этого созданы специальные таблицы и номограммы).

 

Контроль талевых канатов необходим для их своевременной замены с целью обеспечения безопасности, а также для продления срока службы сверх нормативного по их фактическому состоянию.

 

В процессе выполнения работ по бурению, текущему и капитальному ремонту и освоению скважин повреждение талевого каната вследствии износа может привести к поломке отдельного оборудования (в худшем случае к уничтожению оборудования на буровой, рабочей площадке и в самой скважине), а также к человеческим жертвам.

 

В настоящее время на большинстве объектов в России осуществляется «ручное» инспектирование талевого каната операторами без применения автоматизированных средств. Визуальный осмотр канатов из стали, который проводится в рамках регламентных работ, не всегда своевременно и достоверно позволяет выявить сформировавшиеся дефекты.

 

Ключевые недостатки визуального инспектирования талевых канатов:

 

- контакт оператора с движущимся канатом небезопасен;

- невозможно вовремя обнаружить износ проволок внутри каната и провести инспектирование каната по всей длине;

- невозможно измерить потерю сечения;

- требуются большие затраты времени для работы оператора;

- невозможно объективно документировать результаты контроля (ошибки при вводе и передаче данных).

 

Производить перетяжку талевых канатов только в соответствии с «Техническими стандартами по эксплуатации и учету наработки талевого каната» опасно, так как существует значительная вероятность обрыва каната при проведении ответственных работ. Необходимо производить полную (частичную) перетяжку талевых канатов по их фактическому состоянию.

 

 

Локальное накопление усталостных поломок приводит к недоиспользованию значительной длины талевого каната и неоправданно большому его расходу. Своевременное смещение опасных участков каната из зоны наибольших перегибов (перепуск) увеличивает срок службы талевого каната.

 

С другой стороны, известны случаи, когда, наоборот, в соответствии с «Техническими стандартами по эксплуатации и учету наработки талевого каната» последние не выработали свой ресурс и продолжают находиться в эксплуатации, хотя имеют внутренние разрывы и должны быть выбракованы.

 

Получая объективные данные о состоянии каната с использованием специальных измерительных приборов, можно продлить срок службы каната без снижения степени безопасности его эксплуатации, выявлять брак каната до навески его на буровую установку, использовать канат при проведении ловильных / сложных работ, работая на предельно допустимых нагрузках на канат, избегая тем самым возможные аварии с канатом на буровых и подъемных агрегатах.

 

Помимо визуального контроля технического состояния талевого каната, в «ручном режиме» осуществляется и ведение ведомости наработки каната (заполнение после каждого рейса, до и после спуска инструмента, обсадной колонны и т.п.). Высокий уровень текучести кадров в нефтегазовой отрасли усиливает риск ошибок при «ручном» управлении системой проверки талевого каната и ведении бумажной ведомости его наработки, что приводит к серьезным ошибкам и, в конечном итоге, увеличивает вероятность обрыва.

 

 

Поэтому автоматизация процессов контроля состояния и учета наработки талевого каната является актуальной задачей, — в том числе, создание интегрированных цифровых платформ, позволяющих удаленно в режиме реального времени контролировать состояние талевых канатов, вести учет и анализ данных по его фактическому состоянию и наработке, а также строить прогностические модели и системы автоматического оповещения / блокировки для предупреждения аварий, связанных с обрывом талевых канатов на буровой.

 

Целью исследования был обзор существующих и перспективных инновационных технологий, направленных на автоматический онлайн мониторинг состояния талевого каната, на автоматизированный учет наработки талевого каната, а также блокировку талевой системы в случае, если повреждение (разрыв) талевого каната уже произошел (для предупреждения поломки дорогостоящего оборудования).

 

Структура исследования

 

Акцент настоящего исследования направлен на технологии, позволяющие решать эти задачи в автоматическом real-time режиме, максимально без участия оператора. В рамках проекта фокус внимания направлен на изучение технологий, применимых и актуальных именно для процессинговых отраслей (горнодобывающая / нефтегазовая промышленность).

 

В рамках исследования проведено 32 интервью, в том числе:

 

- 13 интервью с поставщиками решений по автоматическому мониторингу талевых канатов (11 зарубежных компаний, 2 российских производителя);

- 3 интервью с потребителями систем автоматического мониторинга талевых канатов (буровые компании, работающие в России и уже использующие эти технологии);

- 7 интервью с поставщиками решений по автоматическому учету наработки талевого каната (4 российских компаний, 3 зарубежных поставщика);

- 6 интервью с российскими производителями буровых установок, бурового и нефтегазового оборудования (на предмет возможностей разработки и внедрения автоматической системы блокировки талевого каната при его разрыве);

- 3 интервью с отраслевыми институтами.

 

В рамках интервью собрана информация о текущих стадиях разработки и опыте применения интересующих технологий, сложностях, с которыми сталкиваются потребители / разработчики, перспективах внедрения и планах по дальнейшему развитию и совершенствованию технологий.

 

В Главе 3 рассмотрено общее технологическое описание талевой системы и процедур, связанных с ее мониторингом, в том числе: конструкция и специфика работы талевой системы, общая характеристика талевых канатов (основные параметры, конструктивные и технологические особенности), общий анализ регламентов и процедур, связанных с мониторингом и учетом наработки талевого каната.

 

Описана проблематика, связанная с традиционным визуальным методом контроля состояния талевого каната и «ручным» ведением бумажных ведомостей по наработке. Представлено обоснование необходимости в автоматизированных средствах мониторинга и учета наработке талевых канатов.

 

В Главе 4 проведен анализ технологий, позволяющих осуществлять автоматический мониторинг талевого каната. В том числе, проведен обзор ключевых стандартов для оценки стальных (и, в частности, талевых) канатов (сравнение ситуации в РФ и мире, ключевая проблематика в вопросах стандартизации).

 

Представлен общий анализ технологий NDT, применяемых в целях мониторинга стальных канатов, в том числе:

 

 - метод акустической эмиссии,

- ультразвуковой метод,

- рентгеновский / гамма- метод,

- (электро) магнитнитный метод,

- 3D компьютерное зрение.

 

Проведено сравнение этих методов по следующим характеристикам:

 

 - общее описание,

- используемое оборудование,

- недостатки,

- преимущества,

- широта практического применения именно для талевых канатов в сегменте Oil & Gas и Mining.

 

Приведен анализ перспектив использования комбинированных схем мониторинга талевых канатов.

 

Применительно к технологиям MRT представлено сравнение разных подходов (преимущества и недостатки в точности измерений, широта измеряемых параметров и т.д.), в том числе:

 

- технология измерения слабых магнитных полей и технология продольного намагничивания,

- использование катушки с интегратором и датчиков Холла,

- портативные системы (требующие участия человека) и стационарные решения (позволяющие осуществлять непрерывный мониторинг).

 

Применительно к технологиям 3D компьютерного зрения приведено описание ключевых используемых подходов к анализу данных, в том числе:

 

 - метод математической модели «идеального» каната с проекцией на нее реального изображения для выявления дефектов / отклонений,

- использование лазера и камеры для определения профиля высоты каната и длины шага свивки

 

Приведена сравнительная информация о стоимости автоматических систем мониторинга талевых канатов, доступных на российском и мировом рынках (MRT и 3D Computer Vision).

 

Представлена оценка уровня адаптации технологий инспектирования талевых канатов к процессу непрерывного мониторинга в режиме реального времени (для MRT и 3D Computer Vision), в том числе, существующие решения, позволяющие автоматически строить прогностические модели остаточного ресурса талевого каната (срока службы) на основе фактического прочностного состояния.

 

Приведен обзор существующих на российском и мировом рынках решений (компании и предлагаемые продукты), в том числе, следующие характеристики:

 

 - описание используемого оборудования,

- ПО (характеристика и функционал),

- вес и габариты оборудования,

- возможный диапазон по диаметру канатов,

- скорость контроля (допустимая и оптимальная),

- зазор между втулкой и канатом (допустимый и оптимальный),

- рабочие температуры,

- питание (сеть, батарея),

- объем памяти,

- измеряемые параметры (возможности системы),

- наличие функции автоматического расчета остаточной несущей способности каната (прогностические модели),

- функциональность и возможность работы в сложных условиях (деформированные канаты, освещение, грязь и пр.),

- функция автоматического информирования при обнаружении нарушений в работе каната,

- возможность реализации непрерывного мониторинга,

- удаленный доступ к результатам измерений,

- соответствие стандартам (в том числе, по взрывобезопасности),

- перспективы дальнейшего развития (улучшения) продукта,

- оценочная стоимость решения,

- опыт практического применения: ключевые клиенты, общее количество установленного оборудования на клиентской стороне

 

В рамках данного блока проведены интервью с 13 поставщиками систем автоматического мониторинга талевых канатов, в том числе, с 11 зарубежными компаниями (Китай, США, Канада, Польша, Германия, Италия) и 2 российскими производителями.

 

В Главе 5 проведен анализ технологий, позволяющих осуществлять автоматический учет наработки талевого каната. Проанализирована проблематика, связанная с разработкой полноценной методологии, позволяющей учитывать не только полезную работу, производимую талевым канатом (как экспериментального метода), но и параметры подъемной системы, фактической нагрузки, конструкции каната, высоты подъема и прочих факторов.

 

Проведено сравнение и анализ уровня развития методологических подходов к вопросу расчета показателя наработки талевого каната (институты и и разработанные на сегодня методики).

 

Представлено общее описание существующих технологий для автоматической оценки и контроля наработки талевых канатов (автоматизация существующих методик): компании и их решения — используемое оборудование и ПО (5 российских компаний и 3 зарубежных поставщика в качестве benchmarking).

 

В Главе 6 представлены результаты анализа возможностей для разработки и внедрения системы «аварийной функции», позволяющей осуществлять экстренную автоматическую блокировку талевой системы в случаях, когда (и если) обрыв талевого каната уже произошел (с целью сохранения дорогостоящего оборудования).

 

В заключении (Глава 7) сформулированы выводы о состоянии мирового и росийского рынка инновационных решений, позволяющих осуществлять непрерывный мониторинг состояния талевого каната и автоматизированный учет его наработки. Представлена общая оценка доступных на сегодня возможностей (в России и мире) и перспективы для дальнейшего развития продуктов в данном функционале.

 

Дата актуализации Отчета: Июль-Август, 2019

 

Объем Отчета: 124 страницы

 

Методология исследования

 

1)       Desk Research

 - сбор данных из поиск и анализ научно-исследовательских статей и патентов по методам мониторинга уровня износа и наработки талевого каната, а также технологий автоматической блокировки подъемных механизмов;

- сбор и анализ официальных ресурсов ключевых игроков, предлагающих решения, прямо или косвенно решающие подставленные в рамках исследования задачи;

- презентации докладчиков и результаты обсуждений (круглых столов) на отраслевых мероприятиях, ТВ-выступлениях и других информационных и медиаресурсах, посвященных технологиям мониторинга и обеспечения безопасности нефтегазового оборудования;

- анализ документов, регулирующих процедуры и подходы к мониторингу состояния талевых канатов и их наработки;

- и т.д.

 

2)       Интервью с отраслевыми экспертами

Модель выборки: проведены интервью с ключевыми поставщиками решений (выделенных в результате исследования) — как разработчиками устройств / датчиков / сенсоров, так и разработчиков программного обеспечения и инженерно-консультационных компаний, специализирующихся на мониторинге талевых канатов, а также с экспертами рынка (персоналии, работающие на данных рынках, либо непосредственно в компаниях-разработчиках, либо тесно связаны с ними) и представителями научно-технического сообщества в рамках тематики исследования (бурение, стальные канаты, талевые канаты и т.д.)

 

Всего в рамках исследования проведено 32 интервью с российскими и зарубежными компаниями.

__________________________

Информационный бюллетень подготовлен компанией J'son & Partners Consulting. Мы прилагаем все усилия, чтобы предоставлять фактические и прогнозные данные, полностью отражающие ситуацию и имеющиеся в распоряжении на момент выхода материала. J'son & Partners Consulting оставляет за собой право пересматривать данные после публикации отдельными игроками новой официальной информации.

 

Детальные результаты исследования представлены в полной версии Отчета:

 

«Исследование рынка решений и технологий для автоматического онлайн мониторинга состояния талевого каната, его блокировки в случае повреждения / разрыва, а также автоматизированных систем учета наработки талевого каната»

 

Содержание (124 стр.)

  1. Методология исследования, основные параметры
  2. Термины и определения
  3. Технологическое описание талевой системы и процедур, связанных с ее мониторингом

3.1.    Общая характеристика талевой системы: конструкция и специфика работы

3.2.    Характеристика талевых канатов: размеры, основные параметры, конструктивные и технологические особенности

3.3.    Общий анализ регламентов и процедур, связанных с мониторингом и учетом наработки талевого каната

  1. Анализ технологий, позволяющих осуществлять автоматический мониторинг талевого каната в режиме реального времени

4.1.    Обзор мировых и российских стандартов для оценки стальных (и в частности, талевых) канатов, рекомендуемые категории износа для мониторинга и порядок мониторинга

4.2.    Общий анализ технологий, используемых для инспектирования талевых  канатов: методы, их характеристика, преимущества и недостатки

4.3.    Оценка уровня «адаптации» технологий инспектирования стальных канатов к процессу непрерывного мониторинга в режиме реального времени

4.3.1.  Стационарные устройства как онлайн системы, позволяющие осуществлять инспектирование стальных канатов в режиме 24/7 без участия оператора

4.3.2.  Автоматизация оценки фактического прочностного состояния и остаточного ресурса как перспективные тенденции в области технической диагностики стальных канатов

4.4.    Обзор технологий автоматического онлайн мониторинга талевых канатов в России и мире (ключевые игроки и их решения)

4.4.1.  Обзор технологий мониторинга талевых канатов в мире

4.4.1.1.        Компания 2 (Китай)

4.4.1.2.        Компания 3 (Китай)

4.4.1.3.        Компания 4 (Китай)

4.4.1.4.        Компания 5 (Китай)

4.4.1.5.        Компания 6 (Польша)

4.4.1.6.        Компания 7 (Польша)

4.4.1.7.        Компания 8 (США)

4.4.1.8.        Компания 9 (Канада)

4.4.1.9.        Компания 10 (Германия)

4.4.1.10.       Компания 11 (Италия)

4.4.2.  Обзор технологий мониторинга талевых канатов в РФ

4.4.2.1.        Компания 1

4.4.2.2.        Компания 2

  1. Анализ технологий, позволяющих осуществлять автоматический контроль наработки талевого каната

5.1.    Общий анализ технологий для автоматической оценки и контроля наработки талевого каната

5.2.    Анализ российских решений для автоматической оценки и контроля наработки талевого каната

5.2.1.  Компания 1

5.2.2.  Компания 2

5.2.3.  Компания 3

5.2.4.  Компания 4

5.2.5.  Компания 5

5.3.    Примеры зарубежных решений для автоматической оценки и контроля наработки талевого каната

5.3.1.  Компания 1 (США)

5.3.2.  Компания 2 (США)

5.3.3.  Компания 3 (Норвегия)

5.3.4.  Компани 4 (Китай)

  1. Анализ технологий, позволяющих осуществлять автоматическую блокировку талевой системы в случае, когда (и если) обрыв талевого каната произошел
  2. Ключевые выводы
Читать все отчеты в рубрике Интернет вещей, IoT, M2M, цифровизация: Индустрия 4.0, промышленность, сельское хозяйство, энергетика, транспорт