A condition monitoring system for oil & gas drilling operations

Non productive time (NPT) reduction is a major topic in drilling operations for the oil & gas industry since NPT sources can be harmful both from an economic and safety point of view. This thesis proposes an approach to address the issue employing condition monitoring techniques with the purpose of identifying anomalous situations that could lead to more dangerous problems. The proposed system is realized through a pipeline that starts from the integration, fixing and processing of the drilling rig data sources, and ends with the monitoring of the drilling operations state, generating alarms when anomalous situations occur. The system has been mainly evaluated in terms of its performances in stuck pipe prevention, which is one of the most critical sources of NPT. The results pointed out promising diagnostic capabilities, with also a good accuracy in providing preventive alerts for stuck pipe events.

La riduzione dei tempi non produttivi (NPT, non productive time) è un tema molto importante nel campo della perforazione per l'industria petrolifera, poiché le fonti di NPT possono essere dannose sia da un punto di vista economico che di sicurezza. Questa tesi propone un approccio per affrontare il problema impiegando tecniche di condition monitoring con lo scopo di identificare situazioni anomale che potrebbero sfociare in problemi più pericolosi. Il sistema è realizzato tramite una procedura che inizia dall'integrazione, la pulizia e il processamento dei dati in arrivo da fonti differenti dell'impianto di perforazione, e termina con il monitoraggio dello stato delle operazioni di perforazione, generando allarmi in presenza di situazioni anomale. Il sistema è stato prevalentemente valutato in relazione alle sue prestazioni in termini di prevenzione della presa di batteria (stuck pipe), che rappresenta una delle cause più critiche di NPT. I risultati mostrano promettenti capacità di diagnostica, con un buon livello di accuratezza nel fornire allarmi preventivi per eventi di presa di batteria.