1.1 Antecedentes de la simulación La simulación se desarrolla con la teoría de muestreo estadístico y análisis de sistemas físicos probabilísticos complejos. El aspecto común de ambos es el uso de números y muestras aleatorias para aproximar soluciones. Los orígenes de la simulación se remontan a la segunda Guerra Mundial cuando los matemáticos, J.V Neumann y S.Ulam, tenían el reto de resolver un problema complejo relacionado con el comportamiento de los neutrones. Los experimentos basados en prueba y error eran muy caros y el problema era demasiado complicado para ser abordado mediante técnicas analíticas. La aproximación que eligieron se basa en la utilización de números aleatorios y distribuciones de probabilidad. El método desarrollado fue llamado "Método de Montecarlo" por la generación de números aleatorios y el juego de la ruleta. Durante la Guerra Fría se intensificó el uso de la simulación para resolver problemas de interés militar; trayectorias y dinámicas de satélites artificiales, guiar mísiles, etc. Muchos de estos problemas exigen la resolución de sistemas de ecuaciones diferenciales no lineales. Para abordar estos problemas se utilizaron computadoras analógicas que usaban elementos electrónicos para resolver operaciones matemáticas: integración, suma, multiplicación, generación de funciones, etc. [2] A partir de la década de los 60 aparecen en el mercado programas de simulación de sistemas de acontecimientos discretos que poco a poco se empezaron a utilizar para resolver problemas del ámbito civil. Los más destacados fueron el GPSS de IBM (General Purpose System Simulator) y el SIMSCRIPT. Los modelos de acontecimientos discretos son muy utilizados en la actualidad para estudiar problemas de fabricación, logística, transporte, comunicaciones y servicios. Estos problemas se caracterizan por centrar su interés en los cambios que hay en el sistema como consecuencia de los acontecimientos y en su capacidad para modelar los aspectos aleatorios del sistema. Fue en los 70 y principios de los 80 cuando el uso de la simulación, se expandió gracias a que la velocidad de las computadoras aumentó y los costos disminuyeran. Comenzó a enseñarse en las universidades y se dio a conocer a un mayor número de empresas. Principalmente se utilizaba para averiguar las causas de accidentes de gravedad ocurridos en empresas. En la segunda mitad de los 80 la simulación se asentó definitivamente gracias en gran parte a la aparición de las computadoras personales y la animación. Además del análisis de accidentes se empezó a utilizar también como herramienta previa al
comienzo de la producción. El uso de simuladores se generalizó en prácticamente todos los ámbitos de la ciencia y la ingeniería, por ejemplo: en la predicción del tiempo y el entrenamiento de pilotos. La madurez llegó en los 90, cuando muchas pequeñas empresas comenzaron a usar la simulación en etapas tempranas de sus proyectos, donde realmente podía tener mayor impacto. La llegada de los procesadores de alta velocidad amplió el número de aplicaciones, y con ello, el número de problemas teóricos y prácticos abordables. Hoy en día, la simulación se realiza mediante computadoras y software específicos, siendo una poderosa técnica de resolución de problemas reales, se experimenta con un modelo numérico, de tal forma que con los resultados se puede obtener una estimación de las características del sistema. Para añadir problemas reales se realiza una serie de simplificaciones que toman la forma de relaciones matemáticas o lógicas, constituyendo un modelo que se usa para comprender el comportamiento del sistema real. Se trata de trasladar la realidad a reglas matemáticas que lo representen de la forma más fidedigna posible. El método de Montecarlo es un método no determinista o estadístico numérico, usado para aproximar expresiones matemáticas complejas y costosas de evaluar con exactitud. El método se llamó así en referencia al Casino de Montecarlo (Mónaco) por ser “la capital del juego de azar”, al ser la ruleta un generador simple de números aleatorios. El nombre y el desarrollo sistemático de los métodos de Montecarlo datan aproximadamente de 1944 y se mejoraron enormemente con el desarrollo de la computadora.
Comienzos del uso de Simulación La Perestroyka: Estudios de simulación efectuados en Rusia en las décadas del 70 y 80 convencieron a los dirigentes de la necesidad de plantear un fuerte cambio en la economía de ese país. · La caída de la bolsa de New York en 1988: La utilización de programas de simulación por parte de los corredores de la bolsa causó una falsa inestabilidad que provocó la caída. · El regreso del Apolo 13: La simulación jugó un rol fundamental en la determinación del plan de emergencia. La nave retornó con éxito a pesar de las graves averías. · Los Voyagers: Gracias a la simulación se pudieron establecer los itinerarios óptimos para estas naves con un mínimo consumo de energía aprovechando la atracción gravitacional de los planetas.
· Proyecto Monte Carlo: Von Newman y Ulam (1945) emplearon simulación para estudiar reacciones nucleares. · Los modelos del planeta: Algunos plantean la posibilidad de un calentamiento global debido al efecto invernadero. Otros plantean la posibilidad de un enfriamiento y predicen una nueva era glaciar. · Capacitación de tropas: En el operativo “Tormenta del desierto” llevado a cabo en la guerra contra Irak, las tropas de todas las fuerzas estadounidenses que participaron (fuerza aérea, marina y ejército) fueron entrenadas con simuladores. · Capacitación de policías: Se utiliza entornos virtuales para que el policía aprenda a conducirse en situaciones de riesgo. · Simuladores de vuelos: Fue una de las primeras aplicaciones de los simuladores. Actualmente se utilizan para entrenar pilotos de aviones comerciales y de combate. Antecedentes de Drillingsystems Durante más de 20 años, Drilling Systems ha suministrado simuladores de suelo, perforación y control de pozos en todo el mundo. Estos simuladores cumplen con los requisitos de entrenamiento de Operadores, Contratistas de Perforación, Empresas de Servicios, Escuelas de Entrenamiento y Escuelas Universitarias de Ingeniería de Petróleo. Las unidades se han utilizado en ambientes operacionales en tierra y en alta mar, así como para la acreditación IADC WellCAP y IWCF. A lo largo de los años se ha introducido en la industria una nueva tecnología de aparejos que ha impulsado la demanda de nuevas soluciones de formación. Para satisfacer estos actuales requisitos de aparejos modernos asociados con los diseños de aparejos más modernos, el DrillSIM5000 CyberSIM y el DrillSIM-5000 CyberChair se han añadido a la gama. Éstos ofrecen una transición gradual hacia las plataformas de tecnología Advanced Rig (ART) con paquetes de perforación semi o totalmente automatizados con sistemas integrados de control de la plataforma, anticolisión y gestión de zonas. Los simuladores de entrenamiento del operador para estas plataformas ART se proporcionan a través de las soluciones de la serie DrillSIM-6x. Los simuladores de entrenamiento DrillSIM-6000, DrillSIM-600 y DrillSIM-60 Advanced Rig Technology ("ART") proporcionan un mundo visual tridimensional geométrico y específico para el cliente de un entorno de aparejo mecanizado moderno, integrado con el renombrado modelo DrillSIM. Permite a los equipos de perforación realizar cualquier operación de manejo de t uberías, perforación o control de pozos (según las normas IADC WellCAP e IWCF) y experimentar la integración del equipo de la plataforma antes de trabajar en el campo dentro de un ambiente de entrenamiento muy real y completo. Las soluciones DrillSIM-600 (silla individual) y DrillSIM-6000 (dos o más sillas) son las herramientas de la industria ampliamente aceptadas que permiten a los Contratistas de Perforación y Operadores de Campos Petrolíferos entrenar y verificar las habilidades necesarias para los equipos de perforación y supervisores. Puede modelar cualquier número de plataformas cibernéticas (en el mismo simulador) utilizando un sistema intercambiable de buceo plug and play, exclusivo de la gama de productos de perforación para manipulación de tuberías y simuladores de grúas mar adentro.
Empresas más relevantes dedicadas a la simulación virtual de Perforación
hiDRILL El simulador de tamaño completo hiDRILL ofrece una funcionalidad única para el entrenamiento de perforación. Ofrece sillas cibernéticas completamente equipadas, sistemas de control emulados y una solución completa de topside y downhole, hiDRILL puede ser entregado con diferentes sistemas visuales de alta calidad, basados en sus requerimientos. Es un simulador de perforación dinámico innovador y realista. Con visualización completa en tiempo real, reacciona a la entrada de las tripulaciones ya que está en alta mar. Gracias a su estructura flexible y modular, puede utilizar el modelo de topside genérico solo, agregar un modelo genérico de pozo, o hacer un modelo específico de pozo y modelos de superficie. Estas tres posibilidades le permiten comprar el simulador que necesita, de acuerdo a sus desafíos.
ARI Drilling Simulator El simulador de perforación ARI ofrece una solución completa para el entrenamiento en perforación, operaciones de taladrado y control de pozos. Simulador de perforación es una solución avanzada de formación de simulación avanzada que se ha construido para satisfacer y superar los requisitos de formación de los operadores de perforación, los contratistas de perforación, los fabricantes de OEM y las instituciones académicas en la industria del petróleo y el gas. El simulador de perforación puede ser configurado para proporcionar simulaciones profundas de una variedad de equipos de aparejos y equipos diferentes, incluyendo plataformas de perforación terrestre, plataformas marinas submarinas, plataformas semisumergibles en alta mar, barcazas de perforación y plataforma / plataformas de licitación. Las instalaciones completas de la misión se proporcionan con una gama de consolas simuladas, de equipos y de colectores que se asemejan muy a ésos encontrados en el suelo de perforación moderno. Simulador de perforación también se puede configurar para la interfaz con los sistemas de control cibercafé. El producto puede simular en tiempo real la perforación, el disparo en y hacia fuera, vertical así como la perforación direccional, el control de pozos y los sistemas automatizados de la dirección de la pipa. Permite que los alumnos se expongan a una amplia gama de escenarios desde las operaciones de rutina hasta los desafíos de control de pozos y emergencias con potencial catastrófico.
iPerf Perforation Simulator
El simulador de perforaciones iPerf® es una potente herramienta de análisis de software que permite a los operadores de pozos crear múltiples escenarios con diferentes sistemas de herramienta y diferentes intervalos de perforación. El software iPerf compara las relaciones de rendimiento de entrada (IPR) y el rendimiento de la tubería para diferentes tamaños de tubería. El software también calcula la longitud de penetración en la formación en un intervalo de perforación dado para un sistema de herramienta particular, calcula el diámetro del orificio de entrada de la envoltura y muestra el rendimiento de la entrada bajo diversas presiones de cabeza de pozo y densidades de disparo. Con esta información, el plan de finalización de pozos puede optimizarse para proporcionar la estrategia de perforación más eficaz.
Los sistemas de perforación han estado a la vanguardia del desarrollo de la tecnología de simulación de entrenamiento de campos petroleros durante tres décadas. La compañía ha entregado más de 900 simuladores de entrenamiento en 40 países. Nuestra base de clientes incluye compañías petroleras internacionales y nacionales, contratistas de perforación, empresas de servicio de campos petrolíferos, escuelas de formación comercial, fabricantes de equipos y operadores de terminales de contenedores. Operando desde 4 ubicaciones en todo el mundo - Bournemouth y Aberdeen en el Reino Unido, Houston y Dubai, Drilling Systems tiene un impresionante alcance global a todas las principales regiones de exploración y producción de petróleo.