Petroleumsstudentene ved NTNU gikk av med seier i konkurranse om å designe, bygge og programmere en autonom mini-borerigg.
Fra venstre: Alexander Handeland, Sebastian Knoop, Per Øystein Turøy (nede), Mikkel Leite Arnø, Andreas Thuve og Alexey Pavlov. Boreriggen i bakgrunnen. Foto: Ronny Setså
Design og bygg en miniatyrborerigg som skal være fullstendig automatisert og kun ha to knapper; av og på.
Målet er å bore seg gjennom en steinprøve med materialer av ulik tykkelse, hardhet og vinkler så effektiv som mulig samtidig som borehullskvaliteten er høy og boreriggen og borestrengen ikke tar skade.
Dette oppsummerer reglene i den anerkjente konkurransen Drillbotics som arrangeres av Society of Petroleum Engineers (SPE).
Årets vinner av konkurransen var NTNU-laget som bestod av fem studenter, der fire tilhører Institutt for geovitenskap og petroleum, og én Institutt for teknisk kybernetikk.
– De siste dagene før konkurransen var preget av mye stress i forbindelse med implementering av nye komponenter og problemløsning av ulike slag, forteller student Andreas Thuve.
Resultatet viser dog at NTNU-studentene hadde forberedt seg godt. Den gjennomsnittlige boretiden for de ni lagene i finalen var ca. 15 minutter. NTNU-laget gjennomførte prosessen på imponerende 3 minutter og 15 sekunder!
Styrt av algoritmer
Mye kan gå galt når en borerigg skal bore seg gjennom flere lag av ukjente bergarter uten noen mennesker til å styre underveis. Algoritmene som styrte boreprosessen automatisk, ble programmert til å være rustet for alle tenkelige materialer og alle utfordringer.
– Da vi startet dette prosjektet, hadde ingen av oss spesielle ferdigheter innen grafisk/visuell programmering i LabView, som var programmeringsverktøyet vi benyttet. Likevel var ikke programmeringen og logikken rundt det den største utfordringen, men heller å sørge for at alt utstyret fungerte som det skulle og at alle komponentene kommuniserte med hverandre raskt nok, forklarer Thuve.
Under boreprosessen går borekronen gjennom bergartslag av ulik hardhet. Når boret for eksempel går fra et mykt lag til et hardt lag, er det viktig at kontrollsystemet reagerer raskt nok, slik at dreiemomentet og vekt mot steinen umiddelbart justeres til nye verdier som er trygge og optimale for det nye laget kronen møter.
– Vi testet boreriggen på en lang rekke kjente bergarter i forkant av konkurransen, slik at vi lærte oss hvordan responsen av ulike materialer vil være på utstyret, sier student Per Øystein Turøy.
– Litt av årsaken til at vi gjorde det såpass bra i konkurransen mener vi skyldes at vi la inn sikkerhetsrutiner for hvor mye vekt, dreiemoment etc. vi tillot under boringen for å sikre at borekronen ikke satte seg fast og at borestrengen ikke ble bøyd, legger Thuve til.
Illustrasjon og foto av NTNUs borerigg i årets konkurranse. Illustrasjon: NTNU Drillbotics team Foto: Ronny Setså
Satsing på digitalisering og automatisering
For ett år siden oppdaterte NTNU sin forskningsstrategi rettet mot petroleum der målet var å kunne levere relevant forskning og kunnskap til oljebransjen i en tid med lave oljepriser og fokus på effektivitet og miljøfotavtrykk.
Det første steget for strategien gjøres gjennom programmet Research and Innovation Program in Digital and Automation Solutions for Oil and Gas Industry, som er en del av BRU21 (Better Resource Utilization in the 21st century).
– Drillbotics-konkurransen er et godt eksempel på at vi nå utdanner spesialister innen petroleum og digitalisering, forteller Alexey Pavlov, professor i petroleumskybernetikk.
Pavlov har ledet gruppen av veiledere i konkurranseprosjektet, som også har inkludert førsteamanuensis Sigve Hovda og professor Tor Berge Gjersvik, i tillegg til labpersonell.
– For å vinne konkurransen må studentene ikke bare bore seg raskest mulig gjennom steinen de blir utdelt, men også grad av automatisering og innovasjon verdsettes.
Lærerikt
Foruten programmering og automatisering i praksis, har studentene lært mye om prosjektstyring gjennom konkurransen.
– Vi har vært et stort lag med studenter, veiledere og labteknikere, i tillegg til at vi har hatt jevnlig kontakt med leverandører. Vi har lært at ting tar tid og at kommunikasjon om hva alle til enhver tid gjør, er viktig, påpeker Thuve.
– Vi har også lært at teorien ikke alltid samstemmer med virkeligheten. Selv om du har regnet deg frem til en løsning som på papiret skal fungere, kan det være små detaljer som er oversett som skaper utfordringer når vi setter alt i system, avslutter Per Øystein Turøy.
Drillbotics er en internasjonal konkurranse for universiteter som i år ble avholdt for fjerde gang. Årets finalister var NTNU, Universitetet i Stavanger, samt et tysk, et kanadisk og fem amerikanske universiteter.
