드릴링 리그 디지털 트윈과 시추정 시공 최적화

드릴링 리그 디지털 트윈과 시추정 시공 최적화

개요

트란소션은 전세계적으로 굴착기 기반의 시추정 건설 서비스를 제공하는 스위스 연안 시추 회사다. 이 회사는 그 분야에서 가장 큰 계약자 중 한 명이며 20개국에 사무실을 가지고 있다. 그것은 중수, 심해, 초심수, 혹독한 환경 플로터로 구성된 다목적 이동식 해상 유닛의 비행대를 운영한다. 동사는 선단 전체에 걸쳐 운영을 최적화하는 것을 목표로 예측과 고급 계획 능력이 가능하도록 시추정 구축 공정을 디지털 트윈으로 구축하기로 결정했다.

시추정 시공 프로세스 흐름도

문제

석유와 가스 시추장비는 외진 환경과 혹독한 기후 조건에서 하루 24시간 가동해야 하는 수천 개의 공정을 포함하는 매우 복잡한 시스템이다. 새로운 시추장비 건설은 10억 달러 이상의 투자가 필요할 수 있다. 그 과정은 많은 상호의존성을 가지고 있고 일어날 수 있는 많은 다른 실패들이 있다. 결과적으로, 설정과 생산 중 시스템의 운영 및 재무적 특성은 예측하기 어려운 경우가 많다.

시추정 건설 과정은 여러 단계로 구성되어 있다. 시추 과정 자체에 대한 일부 고급 시뮬레이션은 이미 존재하지만, 트립, 시멘트, 케이싱 등 비드릴링 단계를 포함한 전체 우물 건설 과정에 대한 시뮬레이션을 하고 싶었다. 그 결과 시추정 시공 프로세스의 디지털 트윈이 된다. (Digital Twin Technology에 대한 자세한 정보 – Digital Twin 개발 소개).

전체 건설 공정을 시뮬레이션하는 것은 회사가 석유 유정 최적화를 보다 정확하게 계획하는 데 도움이 될 것이다. Transocean은 다음을 수행할 수 있다.

시추정 최적화 모델의 아키텍처

시추정 최적화 모델의 아키텍처

서로 다른 요소에 종속되고 상호의존적인 시뮬레이션 프로세스

서로 다른 요소에 종속되고 상호의존적인 시뮬레이션 프로세스

The model interface

모델 인터페이스

해결책

쩐소션은 개념 증명 프로젝트부터 시작해 만족스러운 결과가 나오면 개발을 계속하기로 했다. 이 회사는 애니로직의 멀티 메소드 시뮬레이션 모델링 기능 등 몇 가지 이유로 애니로직을 시뮬레이션 플랫폼으로 선택했다. 이 프로젝트에서는 시스템 다이내믹 모델링, 에이전트 기반 모델링 및 이산 사건 모델링이 결합되었다. 엔지니어들은 높은 수준의 프로세스에 대해 지연 블록이 있는 모델에 대해 플로우차트 기반 접근방식을 사용했다.

시추정 플랜, 머신 운영, 트랜소션의 글로벌 시추장비(매 15분마다 데이터를 기록하는)의 시간 로그 등 방대한 양의 장소의 과거 데이터가 모델에 탑재됐다. 이것은 매우 복잡한 종속적이고 상호의존적인 프로세스의 시뮬레이션을 가능하게 했다.

AnyLogic 플랫폼은 정밀한 데이터와 통계적 분포를 결합할 수 있는 복수의 수준의 충실도로 시추정 시공 최적화 모델의 작성을 완화했다. 이것은 엔지니어들이 높은 레벨에서 작업한 후 모델의 낮은 레벨로 깊숙이 들어가 더 많은 것을 조사할 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어 모델에 특성에 대한 데이터를 추가하고 What-if 시나리오를 실행하여 새로운 장비를 테스트할 수 있다. 그 결과는 전체 시스템에서 장비의 성능과 수익률을 보여준다.

시추정 최적화 모델은 AnyLogic에서 매력적이고 사용자 친화적인 인터페이스를 가지고 있다. 사용자는 우물 공장을 선택하고, 다른 매개변수를 설정하며, 관련 기계를 조정할 수 있다. 이에 따라 시추장비에서 실제 공정이 진행되는 모습을 실시간으로 확인, 시공과정 예측을 얻을 수 있게 됐다. 현장의 실제 또는 예측 상황에 따라 새로운 장비나 공급망의 변화를 시험하기 위한 다양한 What-if 시나리오를 실행할 수 있다. 결과는 Gantt 차트, 로그, 2D 및 3D 모델에 표시된다.

Transocean은 두 개의 3D 시추정 최적화 모델을 만들었다. 폴리곤 모델은 검증 목적으로 제작되어 AnyLogic에서 구현되어 정확하고 명확한 시각화를 쉽고 빠르게 구축할 수 있었다. 두 번째 모델은 고객이 특정 프로세스가 어떻게 생겼는지 보고 이해할 수 있도록 마케팅 목적으로 언리얼 엔진에서 제작되었다. AnyLogic 플랫폼 API를 통해 AnyLogic 모델을 Unreal Engine 시각화와 원활하게 통합할 수 있었다.

오일 및 가스 시뮬레이션 - 3D의 시추정 최적화 모델

결과

시추정 최적화 시뮬레이션 모델은 개념 증명 프로젝트였고, 실제 시추정 건설 사례와 가상 예측의 비교는 매우 좋은 대응력을 보여주었다. 더구나 이 모델은 이미 장비나 공정, 정책 변경 등을 테스트할 수 있고, 이러한 변경에 따른 자본비용과 운영비 절감액을 비교할 수 있다. 그것은 회사가 어떻게 근무일수를 절약할 수 있는지를 보여준다(각각 수백만 달러가 소요될 수 있음). 그리고 매년 더 많은 우물을 뚫을 수 있게 함으로써 수입을 증가시켰다. 나아가 위험지역에서 문제를 일으키지 않고 철거가 가능할 때 관리력을 발휘해 안전성을 높이는 데도 일조했다.

이제 Transocean은 다음과 관련하여 더 많은 전문 지식을 도입하고 모델을 강화할 계획이다.

이 프로젝트는 연안 석유 및 가스 영역에서 AnyLogic 소프트웨어의 효율성을 입증했다.

애니로직 컨퍼런스에서 제이슨 베이커와 에이브 허드슨 프레젠테이션을 다운로드할 수 있다.

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