Strategic approaches to reduce the risks of drill strike failure based on engineering monitoring systems
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2025-290-4-27-40Keywords:
failure risks, engineering monitoring, drilling optimization, forecasting technologies, Internet of Things (IoT), drilling safetyAbstract
In the modern oil and gas industry, the issue of increasing the durability of drilling rigs is key to ensuring the efficiency and economic feasibility of resource extraction. Activities in harsh operating conditions lead to intensive wear of equipment, which necessitates the use of the latest technologies for its protection. One of the promising areas in this context is the implementation of BIM technologies (Building Information Modeling), which contribute to improving equipment life cycle management, optimizing maintenance processes and predicting wear. The article provides a comprehensive analysis of the impact of corrosive environments on drilling rig materials, identifies the main factors leading to the degradation of structural elements, and considers modern methods of their protection. In particular, attention is paid to the use of anti-corrosion coatings, modified materials and cathodic protection. In addition, the possibilities of using BIM technologies for monitoring the condition of drilling equipment in real time are considered, which allows for timely detection of defects, minimizing the risks of accidents and increasing the operational life of the units. The study showed that the integration of BIM models with predictive analytics and maintenance systems allows to significantly reduce the costs of repairs and downtime of equipment. This, in turn, ensures an increase in the overall efficiency of oil and gas enterprises and contributes to their sustainable development. The authors emphasize the importance of further research in the field of digital modeling to increase the durability of drilling rigs and develop new standards for managing the technical condition of equipment. The results of the work can be useful for engineers involved in the design and operation of drilling equipment, as well as for scientists investigating promising methods of material protection in the oil and gas industry. Further research in this area has the potential to significantly improve the reliability of equipment and reduce operating costs, which is a critically important factor for energy security and economic stability of the industry.
References
1. Івасів В. М., Гриджук Я. С., Юрич Л. І. Analysis of destruction causes of drill string elements // Technology audit and production reserves. 2014. № 6. С. 15. DOI: 10.15587/2312-8372.2014.31838.
2. Витязь О. Ю., Грабовський Р. С., Тирлич В. В., Артим В. І. Оцінка впливу динамічних навантажень на умови руйнування труб бурильних колон під час спуско-підіймальних операцій // Науковий вісник Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу. 2018. С. 38–47.
3. Артим В. І. Оцінка пошкоджуючої дії асиметричного навантаження на елементи бурильних і штангових колон // Нафтогазова енергетика. 2009. № 4. С. 26–32.
4. Крижанівський Є. І. Вплив асиметрії циклу на опір корозійної втоми з’єднань бурильних труб // Фізико-хімічна механіка матеріалів. 1990. Т. 26, № 4. С. 87–89.
5. Джус А. П., Лисканич М. В. Вплив асиметрії навантаження на характеристики втомного руйнування елементів бурильної колони // Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ. 2010. № 2. С. 54–58.
6. Кийко Л. М. Методи та засоби контролю різьбових з’єднань трубних колон : дис. … д-ра техн. наук : 05.05.12. Івано-Франківськ, 2002. URL: https://uacademic.info/ua/document/ 0402U000952 (дата звернення: 18.09.2024).
7. Івасів В. М. Методи та засоби управління бурильною колоною для забезпечення її надійності : дис. … д-ра техн. наук : 05.05.12. Івано-Франківськ, 1999. URL: https://uacademic.info/ua/document/0599U000334 (дата звернення: 21.08.2024).
8. Рачкевич Р. В. Розвиток наукових основ забезпечення працездатності колон бурильних і насосно-компресорних труб : дис. … д-ра техн. наук : 05.15.10. Івано-Франківськ, 2018. URL: https://uacademic.info/ua/document/0518U000405 (дата звернення: 18.09.2024).
9. Данилюк Н. Я., Артим В. І. Огляд методів і засобів інформаційної підтримки життєвого циклу бурильних установок на основі BIM-технології // Науковий вісник Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу. 2024. № 1(56). С. 34–48. URL: https://doi.org/10.31471/1993-9965-2024-1(56)-34-48 (дата звернення: 18.09.2024).
10. Рачкевич Р. В., Слободян В. І., Івасів В. М., Артим В. І. Довговічність трубних колон за складного напружено-деформованого стану // Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ. 2016. № 4. С. 25–33. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/rrngr_2016_4_4 (дата звернення: 21.08.2024).
11. Гриджук Я. С. Прогнозування довговічності елементів бурильної колони при вібраційному навантаженні : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.05.12 / Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу. Івано-Франківськ, 2013. 20 с.
12. Данилюк Я. М. Прогнозування довговічності бурильних колон з використанням засобів геометричного контролю труб // Методи та прилади контролю якості. 2002. № 8. С. 6–10.
13. Рачкевич І. О. Прогнозування втомної довговічності елементів бурильної колони на основі машинного навчання // Український науковий журнал. 2021. URL: https://uacademic.info/ua/document/0821U102160 (дата звернення: 18.09.2024).
14. Демків І. В., Ковальчук О. А. Аналіз концепції цифрових двійників: історія розвитку та сучасне застосування // Електронний архів ТНТУ. 2022. С. 179–180.
15. Industrial Internet Consortium. Цифрові двійники для промислового застосування. ATEP KPI, 2020 (дата звернення: 18.09.2024).
16. Цифрові двійники: що це за технологія і як вона допоможе відновити Україну. PSM7.com, 2023 (дата звернення: 18.09.2024).
17. Витязь О. Ю. Розвиток наукових основ оцінки роботоздатності колон бурильних та гнучких труб : дис. … д-ра техн. наук : 05.15.10. Івано-Франківськ : Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, 2021. 350 с.
18. Рачкевич Р. В. Розвиток наукових основ забезпечення працездатності колон бурильних і насосно-компресорних труб на ділянках похило-скерованих і горизонтальних свердловин із урахуванням просторової жорсткості : дис. канд. техн. наук : 05.15.10. Івано-Франківськ : Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, 2016. 200 с.
19. Чернов Б. О., Сімків М. Є., Чернов В. Б. Методи підвищення довговічності елементів бурильної колони // Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ. 2008. № 4(29).
20. Markom A. M., Saharudin S., Hisham M. H. Systematic Review of Fiber-Optic Distributed Acoustic Sensing: Advancements, Applications, and Challenges // SSRN. 2025 (дата звернення: 18.09.2024).
21. Wang B., Zhan Z., Cheng M. Distributed acoustic sensing technology in marine geosciences // Geodesy and Geodynamics. 2024. Vol. 15, No. 5. P. 345–359.
22. Витязь О. Ю. Прогнозування довговічності бурильних колон з використанням засобів неруйнівного контролю // Науковий вісник Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу. 2023. № 2. С. 45–52.
23. Li H., Bao X. Optical Fiber Distributed Acoustic Sensors: A Review // IEEE Sensors Journal. 2021. Vol. 21, No. 11. P. 12792–12803.
24. Zhang Y., Wang D. Distributed Acoustic Sensing With Sensitivity-Enhanced Optical Cable // IEEE Photonics Technology Letters. 2020. Vol. 32, No. 24. P. 1525–1528.
25. Витязь О. Ю. Вплив експлуатаційних дефектів на роботоздатність бурильних колон // Науковий вісник Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу. 2023. № 3. С. 33–40.