Erdöl ohne Mensch: Wie Roboter und das Internet der Dinge die Erdölförderung verändert haben

Prozesse und Technologien der Öl- und Gasförderung entwickeln sich ständig weiter und sind miteinander verbunden

Produktionsbereiche. Es wird immer mehr gefördert, um den industriellen Bedarf zu decken, nicht nur für die Herstellung von Benzin oder Dieselkraftstoff, sondern auch für die Herstellung von synthetischen Materialien, die für den modernen Menschen notwendig sind. Vier der fünf uns umgebenden Objekte bestehen teilweise oder vollständig aus Kunststoffen, die in petrochemischen Anlagen gewonnen werden.

Quelle: habr.com

Jede Art von Kunststoff - synthetische Stoffe,Kunststofffenster, Verpackungsmaterialien, Wasserleitungen, Gehäuse für elektronische Geräte, medizinische Geräte und vieles mehr sind petrochemische Produkte. Die Nachfrage nach diesen Produkten wächst stetig und damit auch die Nachfrage nach Öl- und Gasfördermengen.

Die Hauptbeschränkung des Ressourcenversorgungsprozesses istDer Markt ist ihre unmittelbare Produktion. Um eine maximale Ressourcenrendite zu erzielen, sind moderne und hochtechnologische Methoden der Öl- und Gasförderung erforderlich. Die Technologien ermöglichen es, die Ölgewinnungsrate von typischen 30% auf 70% zu erhöhen und die Belastungen für neue Bohrlöcher auf 100 bis 150 Tonnen pro Tag zu erhöhen, um die Ölgewinnung entsprechend den Marktanforderungen zu steigern.

Alle Bereiche werden modernisiert und verbessert.Öl- und Gasindustrie: Exploration und Erschließung von Lagerstätten, Bergbau und Raffination. Betroffene und verwandte Bereiche, einschließlich Arbeitsschutz, Reparatur und Wartung von Ausrüstungen, Logistik und Transport von Erdölprodukten.

Die bemerkenswertesten jüngsten Trends sind die Integration der folgenden Technologien in die Ölförderprozesse:

  • Das Internet der Dinge - Sammeln von Daten von Sensoren in Echtzeit zur automatischen Anpassung von technologischen Prozessen.
  • Maximale Robotisierung von Prozessen und Ausschluss des menschlichen Faktors.
  • Virtuelle und erweiterte Realität, 3D bei der Durchführung von Gerätewartungen.
  • 3D-Druck notwendiger Ausrüstungsgegenstände direkt auf dem Feld.
  • Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen für eine schnellere Entscheidungsfindung in Notfallsituationen in der Produktion.
  • Verbesserung der Mess- und Protokollierungsinstrumente (eine Art Bohrlochvermessung - „High-Tech“) während des Bohrvorgangs.
  • Modellierung des Reservoirs, Bohrprozess und Planung des mehrstufigen Hydrofrackings auf Basis von Big Data.
  • Übergang zu modularen Bohrgeräten mitmaximale Automatisierung und erhöhte Sicherheit, geringe Geräuschentwicklung und Komfort für das Personal. Die Reisezeit einer solchen Anlage reduziert sich von eineinhalb auf zwei Monate auf eine Woche.
  • Videoanalyse und technische Vision zur Verbesserung der Arbeitseffizienz.
  • Interaktion von Ölunternehmen, Informationsaustausch mit Gegenparteien mittels Blockchain-Technologie.

Präsenz im Unternehmen in einem Portfolio von mehrTechnologie bietet einen erheblichen Wettbewerbsvorteil. Unternehmen haben die Möglichkeit, die Arbeitskosten zu senken und Dienstleistungen zu niedrigeren Preisen anzubieten, wodurch sich die Chancen auf einen Vertrag erhöhen.

Ist das nur eine Theorie?

Nein, alle großen Industrieunternehmen nutzen bereitsdiese oder andere Technologien der oben genannten. Interessanterweise werden neue Produkte nicht nur auf der Ebene der IT-Lösungen eingeführt. Die gesamte Ölförderung wird modernisiert.

  • Ein markantes Beispiel ist der Übergang zu Fracking-Technologie. Die Methode ist künstlich zu schaffenRisse, so dass Gas oder Öl sowie ölhaltige Produkte schneller zum Boden des Brunnens gelangen. Infolgedessen steigt der Ölgewinnungskoeffizient signifikant an. Früher wurde die Technologie wegen der hohen Kosten nicht eingesetzt, heute werden sie immer häufiger sowohl auf lang entwickelten als auch auf neuen Feldern eingesetzt.
  • Anlagen, die zum Bohren verwendet werden, werden modular - als Würfel des LEGO Konstruktors zusammengebaut undFür bestimmte Aufgaben können Sie bestimmte Lösungen erstellen, indem Sie einfach ein bestimmtes Element hinzufügen oder entfernen. Modularität erhöht die Effizienz und senkt gleichzeitig die wirtschaftlichen Installationskosten sowie den Transport von Geräten von Ort zu Ort. Die Korrektheit der Ausrüstung der Bohrgeräte wird mit LoRa-Technologie überwacht und ist in den letzten fünf Jahren besonders populär geworden.
  • 3D-Drucktechnologien werden erarbeitet.Dies ermöglicht die Herstellung von ErsatzteilenTeile für Einheiten an entfernten Standorten mit minimaler Zeit ohne kostspielige Lieferung. Natürlich haben örtliche Unternehmen in der Regel bestimmte Reserven an Ersatzteilen für Geräte, aber manchmal fallen Komponenten aus, die nicht in Reserve sind, und Sie müssen die Arbeit des gesamten Komplexes unterbrechen und auf Ersatzteile warten. Die Lieferung braucht Zeit, der Produktionsprozess wird unterbrochen, das Unternehmen erleidet Verluste. Wenn der Artikel vor Ort hergestellt werden kann, werden Ausfallzeiten minimiert. Ein solches Arbeitsschema wird nur als „Pilot“ getestet, aber bereits in anderen Bereichen, einschließlich des Weltraumprogramms, eingesetzt.

  • Digitale Einzahlung verdoppelt sich werden immer beliebter. Um einen solchen „Zwilling“ zu schaffen, wird ein mathematisches Modell eines Bohrlochs sowie von Ausrüstungs- und Logistikschemata entwickelt. Die allgemeine Situation wird analysiert, wonach ein Wirtschaftsmodell erstellt wird, das zeigt, welche Arbeitsmethoden für einen bestimmten Bereich wirksam sind und welche nicht. Die Aktualisierung von Daten in digitalen Zwillingen ist eine der wichtigsten Aufgaben, die mit der Technologie des Internets der Dinge gelöst werden.
  • Zur Datenanalyse wird aktiv genutzt maschinelles Lernen. Hier können Sie das Potenzial von Neuem einschätzenAblagerungen - Ein System mit hoher Genauigkeit sagt das Vorhandensein von Öl- und Gasreserven voraus und berechnet das ungefähre Volumen. Infolgedessen kann die Arbeit von Experten für die Analyse von Daten auf dem Feld von sechs Monaten auf mehrere Stunden reduziert werden. Bisher gibt es nur wenige solche Entwicklungen und alle sind Testentwicklungen.
  • Predictive Analyticswo maschinelles Lernen eingesetzt wird, hilftVorhersagen der Betriebsarten der Geräte. An den Geräten (z. B. Transformatoren, Pumpen, Elektromotoren und Ventile) sind Sensoren installiert, die kontinuierlich Daten erfassen und zur Verarbeitung an das zentrale System übertragen. Nach der Analyse kann das System feststellen, dass der Motor bei dem aktuellen Geräusch-, Last- und Vibrationspegel nach 20 Stunden ausfällt. Daher müssen Maßnahmen ergriffen, die Last reduziert und Wartungsarbeiten geplant werden. Wenn frühere Reparaturteams zur Beseitigung von Produktionsunterbrechungen oder Unfällen, die durch einen Motorausfall verursacht wurden, an den Standort geschickt wurden, können die Techniker jetzt Probleme vorhersagen und Risiken minimieren.

Beliebtes Einsatzszenario in RusslandDas Internet der Dinge - Überwachung von Luftkühlgeräten für die Erdölraffination. Die von den Sensoren gesammelten Informationen werden analysiert und in der Vorhersageanalyse verwendet, um Ausfälle von Kühlsystemen zu verhindern.

Die Aufgabe der vollständigen Digitalisierung der ÖlgesellschaftDies ist sehr schwierig, da die Prozesse der Erfassung und des Informationsaustauschs zuverlässiger und konsistenter Daten zwischen den Bereichen Bergbau, Verarbeitung und Vermarktung möglichst in Echtzeit organisiert werden müssen. Und das sind Tausende von Abteilungen und Hunderttausende von Mitarbeitern. Die Erstellung eines Informationsmodells für das Zusammenspiel von Einheiten ist sehr kostenintensiv, sodass es manchmal auch für große Akteure kostspielig ist, das Projekt eines digitalen Feldes vollständig umzusetzen. Laut Statistik können die IT-Kosten in Ölkonzernen 1,5 bis 3% des Gewinns erreichen, aber selbst solche erheblichen finanziellen Möglichkeiten garantieren keine schnelle und erfolgreiche Digitalisierung.

Trotzdem gibt es viele interessante Fälle, die Ölfirmen als erfolgreich am Markt angekündigt haben.

Gazprom Neft, RFID und Blockchain

Letztes Jahr hat Gazprom Neft teilgenommenein Pilotprojekt zur Einführung der Blockchain und des Internets der Dinge in der Logistik. An den gekauften Ventilen wurden RFID-Tags und ein Satelliten-Positionssensor installiert. Radio-Tags zeichneten die Bewegung der Ventile vom Zeitpunkt des Versands in Weliki Nowgorod bis zum Lager in Murmansk auf. Die Betreiber erhielten Daten wie die Geschwindigkeit der Ladung, die Anzahl und die Dauer der Zwischenstopps auf dem Weg.

Die vom Gerät empfangenen Daten werden aufgezeichnetintelligenter Vertrag mit Blockchain-Technologien. In ähnlicher Weise wurden Informationen über Lager- und Transportvorgänge für Ladungen der Prirazlomnaya-Plattform in der Petschora-See übermittelt. Die Blockchain bot eine untrennbare Verbindung zwischen der physischen Auslieferung und allen zugehörigen Prozessen, einschließlich des Workflows.

Surgutneftegaz und Blockchain

Surgutneftegaz zusammen mit Russian Railways und OMKstartete ein Pilotprojekt über die Verwendung von Blockchain. Die Technologie wird verwendet, um die Bewegung von Ladungsmetallrohren aus dem Stahlwerk Vyksa, das Teil der OMK ist, zu überwachen. Die Entscheidung des verteilten Registers markiert alle Phasen des Prozesses, einschließlich des Versands von Rohren ab Werk, ihres Transports, der Annahme von Waren und der Verteilung sowie der Identifizierung defekter Elemente. Wenn die Ehe offen gelegt wird, wird die Ware zurückgeschickt.

Dann werden alle Daten in die Cloud übertragen. Sobald die Pfeifencharge fertig ist, nimmt der Hersteller die Versandbereitschaft zur Kenntnis. Bei Zügen signalisiert das Transportunternehmen Railways, dass sich die Waren im Transit befinden. Nach der Auslieferung werden detaillierte Informationen zum Prozess sowie Produktzertifikate an die Cloud gesendet.

Technologische Lösung umfasst SAP Leonardo undSAP Cloud Platform Blockchain, Benutzeroberfläche - SAP Fiori. Laut Vertretern des Projekts ist die Option für die Blockchain anderen Vorschlägen wirtschaftlich überlegen.

Rosneft, Gazprom, Transneft und Drohnen

Russlands größte Öl- und GasunternehmenVerwenden Sie unbemannte Flugzeuge des Kalashnikov-Konzerns zur Überwachung von Rohrleitungssystemen. Sie wurden von Rosneft, Gazprom Neft, Gazprom, LUKOIL, Tatneft und Transneft auf den Markt gebracht. Die Überwachungsgeographie ist umfangreich: Makhachkala, Surgut, Stavropol, Krasnodar, Saratov und Wolgograd sowie die Felder May, Pravdinsk und Yugan.

UAVs sind mit Wärmebildkameras und einem System ausgestattetNavigation, die es Geräten ermöglicht, die Position des Rohrs zu schätzen und im Falle einer Verschiebung ein Team von Technikern in den Problembereich zu schicken. Darüber hinaus identifizieren sie erfolgreich illegale Einbindungen in die Rohrleitung und Beschädigungen an Rohren, die zu Undichtigkeiten führen. Jeden Monat überprüfen Kalaschnikow-Drohnen Pipelines mit einer Länge von 9,5 Tausend bis 11,5 Tausend Kilometern.

Ein Beispiel für eine Drohne, mit der Pipelines überwacht werden

Zusätzlich gelten die genannten UAVs in Russlandunbemannte Systeme ZALA-T. Durch den Einsatz unbemannter Flugzeuge lassen sich laut Experten die Kosten für die Durchführung von Wartungsarbeiten um rund 85% senken.

Gazprom nutzt unbemannte Fahrzeuge fürUntersuchungen über potenzielle Ölstandorte. Das Unternehmen verwendet ein UAV, um die Magnetfelderigenschaften bestimmter Standorte zu messen. Wenn wir die Kosten der Ressourcen für solche Studien vergleichen, die mit herkömmlichen Methoden durchgeführt werden, benötigen die Geräte etwa das Drei- bis Vierfache weniger - und Zeit und Geld.

British Petroleum und das Internet der Dinge

BP verwendet IoT aktiv zur ÜberwachungZustände ihrer Brunnen. Bereits im Jahr 2015 hat das Unternehmen 650 Ölquellen an das Netzwerk angeschlossen. Jede Vertiefung verfügt über 30 Sensoren, die viele Parameter messen, einschließlich Druck und Temperatur.

Dann wurden die Plattformen mit der Cloud verbunden.Mit dem Predix IoT-Service von GE können Sie Informationsanalysen durchführen und nicht nur die aktuellen Parameter des Bohrlochs und der gesamten Öl- und Gasförderplattform überwachen, sondern auch die Ereignisse der nahen Zukunft simulieren.

Das Internet der Dinge wird von anderen aktiv genutzt.Unternehmen, darunter Russisch. Um die Bereiche und Objekte mit erhöhter Gefahr zu überwachen, muss zunächst die Verfügbarkeit von persönlicher Schutzausrüstung für das Personal und eine schnelle Reaktion bei Unfällen überprüft werden. In diesem Fall unterscheidet sich die IoT-Funktionalität kaum von ähnlichen Lösungen in anderen Bereichen. Personalkleidung und -ausrüstung sind mit UWB-Ankern ausgestattet, die über das LoRa-Netzwerk mit dem System interagieren. Infolgedessen wird die Anzahl der Notfälle in Unternehmen verringert - beispielsweise wird das Anschlagen von Spezialgeräten an Personen verhindert, und Geräte und Materialien werden seltener beschädigt.

Saudi Aramco und Predictive Analytics

Das größte Ölunternehmen der Welt in Bezug aufÖlförderung und die Größe der Ölreserven Saudi Aramco startete ein Projekt zur Implementierung technologischer Lösungen im Prozess der Öl- und Gasförderung. Beim Umrunden der Parzellen erhalten die Bediener Informationen zu Aktionen am aktuellen Standort, einschließlich Signalen zu Problemen, bei denen eine sofortige Reaktion oder in naher Zukunft eine Lösung erforderlich ist. Damit die Bediener nicht alle Vertiefungen untersuchen müssen, reicht es aus, nur die Warninformationen zu überwachen, über die auf die Platte gelangt.

Es ist erwähnenswert, dass dieser Prozess nur durch die Kombination einer Reihe von Technologien möglich ist - das Internet der Dinge, digitale Zwillinge, Modellierung und drahtlose Netzwerke.

Shell und Roboter

Shell, eine der weltweit führenden EnergieVor einigen Jahren begann der Einsatz von Robotern auf ihren Feldern. Das System heißt Sensabot und ist ein ferngesteuerter Roboter, der in der Lage ist, an Orten zu arbeiten, die für Menschen gefährlich sind, beispielsweise bei hohen Temperaturen oder Gasverschmutzung. Sensabot-Roboter lösen Probleme bis zu sechs Monaten ohne Wartungsaufwand.

Bediener verbinden sich mit Roboterkamerasschau was passiert Alle Daten werden über ein drahtloses 4G-Hochgeschwindigkeitsnetzwerk übertragen. Jetzt plant Shell, die Funktionalität von Robotern so zu erweitern, dass sie nicht nur auf dem Feld, sondern auch in Produktionsanlagen eingesetzt werden können.

Chevron- und Audio- / Videoanalyse

Chevron verwendet ein Frühwarnsystem.Feststellung von Leckagen an Öl- und Gasleitungen. Grundlage der Entwicklung ist die Analyse von akustischen Signalen und eines Videostreams. Das als Catalyst-Programm bezeichnete System enthält ein so wichtiges Element wie künstliche Intelligenz mit der Möglichkeit des Selbstlernens.

Analyse der Informationen aus der PipelineDas Catalyst Computing Center erkennt kleine Lecks, die zu einem schweren Unfall werden können. Durch das frühzeitige Erkennen von Problemen können diese wesentlich schneller behoben werden.

Was macht die Branche Digitalisierung und Robotisierung?

Die Verwendung von technologischen Lösungen in der Arbeitermöglicht es "digitalisierten" Unternehmen aus dem Öl- und Gassektor, die Produktionsraten signifikant zu steigern. Gleichzeitig wird die Anzahl nahezu aller Arten von Notfällen (Leckagen, Emissionen, Verletzungen von Mitarbeitern) reduziert. Die Effizienz der operativen Geschäftstätigkeit des Unternehmens nimmt ebenfalls zu. Dies zeigt sich in der positiven Veränderung nahezu aller wichtigen Geschäftsindikatoren.

Die Vorteile intelligenter Technik

Experten zufolge groß angelegte ImplementierungModerne Technologien in der Öl- und Gasindustrie können das weltweite Wachstum von Öl und Gas um bis zu 30% steigern. Es wird geschätzt, dass Sie bei der Arbeit mit neuen Technologien und Methoden den Indikator für die Feldentwicklungseffizienz um 5–7% steigern und gleichzeitig die Kosten für die Gewinnung von Öl aus dem Feld um bis zu 25% senken können, einschließlich Energieeinsparungen.

Der Haupttrend für die nächsten Jahre -Maximaler Ausschluss des Menschen von technologischen Prozessen. Die Robotisierung betrifft sowohl einzelne Einheiten als auch Industriestandorte im Allgemeinen. Beispielsweise wird die Untersuchung potenzieller Öl- und Gasregionen oder der Prozess des Bohrens von Bohrlöchern mit der Organisation der Fernsteuerung so automatisiert wie möglich. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Verbesserung der Kontrolle über die Auswirkungen der gesamten Öl- und Gasindustrie auf die Umwelt. Aufgrund der betrieblichen Kontrolle der Umweltsituation sollten Eingriffe des Menschen und deren Auswirkungen auf die Natur bei der Erkundung von Feldern, der Gewinnung und Raffination von Öl auf ein Mindestmaß beschränkt werden. Dies ist ohne die Implementierung umfassender IoT-Lösungen nicht möglich.

Moderne Lösungen sind nur dann wirksam, wennWesentliche Modernisierung nicht nur der technologischen, sondern auch der Geschäftsprozesse der Ölunternehmen. Der maximale Effekt kann durch die Umgestaltung der gesamten Öl- und Gasindustrie auf der Grundlage von Anpassungen des gesetzlichen und regulatorischen Rahmens, der Einführung neuer Standards für den Einsatz von IoT-Lösungen und der Kontrolle technologischer Prozesse erzielt werden. Die Möglichkeit, dass jedes Ölunternehmen seine eigenen Versuche mit der teilweisen Digitalisierung einzelner Geschäftsprozesse durchläuft, ist lang und wirtschaftlich ineffizient. Die Digitalisierung bietet die Möglichkeit, die bewährten Verfahren für moderne Technologien zur Gewinnung und Verarbeitung von Öl und Gas zu konsolidieren, die Anstrengungen der Unternehmen zur Einführung neuer Technologien zu bündeln, qualifiziertes Personal bereitzustellen und die Wettbewerbsvorteile russischer Unternehmen auf dem Weltmarkt zu steigern.