Modellbasert boring – en støtte til 
boremannskap eller kilde til usikkerhet?

Dødsulykken som rammet en selvkjørende Tesla i USA i 2018, bør være en vekker også for alle som utvikler og bruker matematiske modeller i oljeindustrien.

Modellbasert boring – en støtte til 
boremannskap eller kilde til usikkerhet?
En helhetlig tilnærming til teknologi og grundig trening for boremannskapet er viktig for å redusere risiko ved automatiserte boreprosesser. Bildet viser «drill floor» på Johan Sverdrup. Foto: Arne Reidar Mortensen/Equinor

I mars 2018 kjørte en Tesla med aktivert autopilot inn i et autovern fordi bilens modellbaserte programvare ikke klarte å skille mellom kjørefeltlinjene og kantlinjene på en avkjøringsvei. Føreren døde. Ifølge etterforskningen forelå ingen begrensning på bruk av autopilotsystemet, selv om det ikke var designet for å forstå enhver veioppmerking. 

Dette viser at det er utfordrende å forutse mulige scenarioer modellene kan utsettes for – en viktig lærdom også for alle som utvikler modeller for bruk til tradisjonelle boreoperasjoner i oljeindustrien og boring i forbindelse med CO2-lagring.

Se for deg at du er ute og kjører bil. Plutselig frakobles det elektroniske stabilitetsprogrammet som skal sørge for at bilen ikke mister grepet i svinger. I en knapp sving mister du kontroll på bilen og prøver å rette den opp, men den responderer ikke slik du er blitt vant til. 

Dette er et eksempel på hva bruk av et modellbasert system kan føre til. Nærmere bestemt at vi som brukere mister fokus og evne til å håndtere en hendelse, fordi vi er vant til at systemet hjelper oss. 

Det samme utgjør en utfordring ved bruk av modeller i boreoperasjoner. For også her er det en fare for at brukerens mentale modell og forståelse av prosessen svekkes, eller at brukerne mister fokus fordi de er vant til at systemet håndterer situasjonen automatisk. Over tid kan dette føre til at brukeren blir ute av stand til å gripe inn ved en uønsket hendelse. 

Automatiseringens paradoks

Ved innføring av mer komplekse systemer og modeller vil en fort møte på automatiseringens paradoks. Nemlig at jo mer effektivt det automatiserte systemet er, desto mer avgjørende er menneskets bidrag i en avvikssituasjon. For selv om boreprosessen automatiseres i større grad, blir operatørenes involvering mer kritisk. 

Når modeller tas i bruk, er målet som regel økt sikkerhet eller effektivitet. Men med modellene introduseres ofte nye sårbarheter og muligheter for feil. Samtidig er det viktig å være seg bevisst at boring med konvensjonelle løsninger ofte kan være farligere, skriver forskerne ved Sintef og NTNU. Foto: Sintef/NTNU

Så hvordan kan vi sørge for at modellene og de automatiske systemene utvikles slik at de gir støtte til boremannskapet heller enn å skape usikkerhet, frustrasjon og en mulig forringet forståelse av prosessen? 

Vi vil trekke fram tre hovedpunkter:  

Brukersentrert design og utvikling. Vi anbefaler at sluttbruker, det vil si boremannskapet, inkluderes i hele utviklingsløpet. Dette vil forankre de nye løsningene og sørge for å dekke faktiske behov heller enn antatte utfordringer. Det er dessuten essensielt at systemutviklere og boreselskap helt fra begynnelsen vurderer hvilken type interaksjon som vil kreves mellom menneske og modell og at de er bevisst på at dette grensesnittet skal bidra med noe positivt i forhold til den allerede eksisterende løsningen der dette er aktuelt. 

For å få til dette, kreves ikke bare brukerinvolvering. Modellutviklere og leverandører må i tillegg diskutere arbeidsmetoder for å sikre utvikling av de rette løsningene og at disse har høy kvalitet. Dette er spesielt viktig når modeller er komplekse og utvikles av flere personer eller over lang tid.

Opplæring og trening. Manglende opplæring og trening trekkes gjerne fram som en av de største utfordringene for å håndtere overgangen til nye systemer. 

Ikke bare kan det være et problem at modellene og systemene er så komplekse at det er vanskelig for operatørene å skjønne hvordan de skal opptre ved utfall av modellene eller hvis disse gir ut feilaktige data. Det kan også være en utfordring at brukerne etter hvert stoler så mye på systemene at de ikke lenger besitter den nødvendige forståelsen av hva som foregår nede i brønnen. 

Uansett hvor mye operatørene trener, vil de aldri kunne forutse alle mulige situasjoner. Det er viktig å være klar over denne begrensningen i ethvert opplæringsprogram. Imidlertid kan systemutviklerne komme langt ved å inkludere mulige avvikssituasjoner i simuleringer av systemene, slik at brukeren allerede fra starten er bedre skikket til å agere dersom noe uforutsett skulle oppstå.    

Helhetlig tilnærming til ny teknologi. De nye matematiske modellene og løsningene vil ofte bestå av mindre delmodeller som løser enkeltproblemer. Det kan derfor være vanskelig å holde oversikt over hva de ulike systemene gjør og hvordan de henger sammen. Dette gjelder både under utvikling og drift. 

I utviklingen kan det være vanskelig å se helheten. Dette fordi utviklerne ved å optimalisere funksjoner eller systemer på ett sted, utilsiktet kan påvirke andre deler. I drift kan det dessuten være vanskelig å se og forstå helheten dersom brukerne får mange fragmenterte og komplekse modeller å forholde seg til. 

Systemutviklerne bør derfor sørge for en helhetstankegang ved innføring av ny teknologi slik at de reduserer antall overlappende systemer og løsninger, for eksempel ved å sørge for at alle nye applikasjoner og initiativ vurderes og diskuteres av et tverrfaglig ekspertteam.

Modeller introduserer ny sårbarhet

Når modeller tas i bruk, ikke bare i petroleumsbransjen, men også i andre bransjer, er målet som regel økt sikkerhet eller effektivitet, eller begge deler. Men med modellene introduseres ofte nye sårbarheter og muligheter for feil. 

Samtidig er det viktig å være seg bevisst at boring med konvensjonelle løsninger ofte kan være farligere. Dette fordi de automatiserte løsningene også tilfører nye – eller forbedrer eksisterende – barrierer og derfor kan bidra til økt sikkerhet. Bruk av modeller har et enormt uutnyttet potensial innen boring. 

Men det er viktig å sørge for en god prosess som involverer både teknologi, menneske og organisasjon. 

Les også