Los procesos y tecnologías de producción de petróleo y gas están en constante evolución, al igual que los procesos asociados.
Fuente: habr.com
Cualquier tipo de plástico - tejidos sintéticos,Las ventanas de plástico, los materiales de embalaje, las tuberías de agua, las cajas de dispositivos electrónicos, los equipos médicos y mucho más son productos petroquímicos. La demanda de estos productos está en constante crecimiento y, con ella, crece la demanda de los volúmenes de producción de petróleo y gas.
La principal limitación del proceso de suministro de recursos esel mercado es su presa inmediata. Para que el campo proporcione el máximo rendimiento de los recursos, se necesitan métodos modernos y de alta tecnología para extraer petróleo y gas. Las tecnologías permiten aumentar el factor de recuperación de petróleo del 30% al 70% típico y aumentar el caudal de los nuevos pozos a 100-150 toneladas por día, aumentando la recuperación de petróleo de acuerdo con las necesidades del mercado.
Todas las áreas están siendo modernizadas y mejoradas.Industria del petróleo y gas: exploración y desarrollo de yacimientos, minería y refinación. Áreas afectadas y relacionadas, que incluyen seguridad industrial, reparaciones y mantenimiento de equipos, logística y transporte de productos petrolíferos.
Las tendencias recientes más notables son la integración de las siguientes tecnologías en los procesos de producción de petróleo:
- El Internet de las cosas: recopilación de datos de sensores en tiempo real para el ajuste automático de los procesos tecnológicos.
- Máxima robotización de procesos y exclusión del factor humano.
- Realidad virtual y aumentada, 3D al realizar mantenimiento de equipos.
- Impresión 3D de equipos necesarios directamente en el campo.
- Inteligencia artificial y aprendizaje automático para una toma de decisiones más rápida en situaciones de emergencia en producción.
- Mejorar los instrumentos de medición y registro (un tipo de prueba de pozos - “alta tecnología”) durante el proceso de perforación.
- Modelado del yacimiento, proceso de perforación y planificación de la fracturación hidráulica de múltiples etapas basada en big data.
- Transición a plataformas de perforación modulares conMáxima automatización y mayor seguridad, bajo ruido y confort para el personal. El tiempo de viaje de dicha instalación se reduce de medio a dos meses a una semana.
- Análisis de video y visión técnica para mejorar la eficiencia en el trabajo.
- Interacción de las compañías petroleras, intercambio de información con contrapartes utilizando tecnología blockchain.
La presencia en la empresa en la cartera.La tecnología da una importante ventaja competitiva. Las empresas tienen la oportunidad de reducir el costo del trabajo y ofrecer servicios a precios más bajos, lo que aumenta las posibilidades de obtener un contrato.
¿Es esto solo una teoría?
No, todos los principales actores de la industria ya están utilizandouna u otra de las tecnologías enumeradas anteriormente. Lo interesante es que no sólo se introducen nuevos productos a nivel de soluciones informáticas. Se está modernizando todo el sector de producción de petróleo.
- Un ejemplo sorprendente es la transición atecnología de fracturamiento. El método consiste en crear artificiales.grietas para que el gas o el petróleo, así como los productos que contienen petróleo, se muevan más rápido a través de ellas hasta el fondo del pozo. Como resultado, el factor de recuperación de petróleo aumenta significativamente. Anteriormente, la tecnología no se utilizaba debido a su alto coste, pero ahora se utiliza cada vez con más frecuencia tanto en campos nuevos como en los ya desarrollados.
- Las instalaciones que se utilizan para taladrar se hacen modulares.- ensamblados como ladrillos LEGO,Además, para tareas específicas, puedes crear soluciones específicas simplemente añadiendo o eliminando un determinado elemento. La modularidad aumenta la eficiencia al tiempo que reduce los costos económicos durante la instalación, así como al trasladar equipos de un lugar a otro. El funcionamiento correcto de los equipos de las plataformas de perforación se controla mediante la tecnología LoRa, que se ha vuelto especialmente popular en los últimos cinco años.
- Se están elaborando tecnologías de impresión 3D., que permite la producción de repuestos,piezas para unidades en sitios remotos en un tiempo mínimo, sin recurrir a costosas entregas. Por supuesto, las empresas locales suelen tener ciertas reservas de repuestos para los equipos, pero a veces los artículos que no están en reserva fallan y hay que parar todo el complejo a la espera de que lleguen los repuestos. La entrega lleva tiempo, el proceso de producción se interrumpe y la empresa sufre pérdidas. Si una pieza se puede fabricar in situ, el tiempo de inactividad se reduce al mínimo. Este esquema de operación sólo se está probando como “pilotos”, pero ya se está utilizando en otras áreas, incluida la astronáutica.
- Depósito digital se duplicason cada vez más demandados.Para crear tal "gemelo", se desarrolla un modelo matemático del pozo, el equipo y los esquemas logísticos. Se analiza la situación general, tras lo cual se crea un modelo económico que muestra qué métodos operativos son efectivos para un campo en particular y cuáles no. La actualización de datos en gemelos digitales es una de las tareas más importantes que pueden resolver las tecnologías de Internet de las cosas.
- Se utiliza activamente para el análisis de datos.aprendizaje automático. Le permite evaluar el potencial de nuevoscampos: el sistema predecirá la disponibilidad de reservas de petróleo y gas con un alto grado de precisión, calculando volúmenes aproximados. Como resultado, el trabajo de los expertos en análisis de datos de campo se puede reducir de seis meses a sólo unas pocas horas. Hasta el momento hay pocos avances de este tipo y todos son pruebas.
- Analítica predictivadónde se utiliza el aprendizaje automático ayudapredecir los modos de funcionamiento del equipo. Los equipos (por ejemplo, transformadores, bombas, motores eléctricos y válvulas de cierre) están equipados con sensores que recopilan datos constantemente y los transmiten a un sistema central para su procesamiento. Después del análisis, el sistema puede determinar que el motor fallará dentro de 20 horas con los niveles actuales de ruido, carga y vibración, por lo que se deben tomar medidas para reducir la carga y programar el mantenimiento. Mientras que antes se enviaban equipos de reparación al sitio para resolver una parada de producción o un accidente causado por una falla del motor eléctrico, ahora los técnicos pueden predecir los problemas y minimizar los riesgos.
Escenario de uso popular en RusiaEl Internet de las cosas: monitoreo de las unidades de enfriamiento de aire utilizadas en la refinación de petróleo. La información recopilada por los sensores se analiza y utiliza en el análisis predictivo para evitar averías en los sistemas de refrigeración.
La tarea de la digitalización completa de una petroleraEs muy complejo, ya que es necesario organizar procesos de recolección e intercambio de información confiable y consistente entre las divisiones de minería, procesamiento y comercialización, y preferiblemente en tiempo real. Y estos son miles de departamentos y cientos de miles de empleados. Crear un modelo de información para la interacción entre departamentos cuesta importantes cantidades de dinero, por lo que implementar un proyecto de campo completamente digital a veces resulta costoso incluso para los grandes actores. Según las estadísticas, el nivel de costes de TI en las empresas petroleras puede alcanzar entre el 1,5% y el 3% de los beneficios, pero ni siquiera capacidades financieras tan importantes garantizan una digitalización rápida y exitosa.
Sin embargo, hay muchos casos interesantes que las compañías petroleras han anunciado como exitosos en el mercado.
Gazprom Neft, RFID y Blockchain
El año pasado, Gazprom Neft participó enUn proyecto piloto para la introducción de la cadena de bloques e Internet de las cosas en logística. Se instalaron etiquetas RFID y un sensor de posicionamiento satelital en las válvulas compradas. Las etiquetas de radio registraron el movimiento de las válvulas desde el momento del envío en Veliky Novgorod hasta la base de almacenamiento en Murmansk. Los operadores recibieron datos como la velocidad de movimiento de la carga, el número y la duración de las paradas en el camino.
Los datos recibidos de los dispositivos fueron registrados.contrato inteligente utilizando tecnologías blockchain. También se transmitió información sobre las operaciones de almacenamiento y transporte de carga desde la plataforma Prirazlomnaya en el mar de Pechora. Blockchain aseguró una conexión inextricable entre la entrega física y todos los procesos que la acompañan, incluido el flujo de documentos.
Surgutneftegaz y blockchain
Surgutneftegaz junto con Russian Railways y OMKlanzó un proyecto piloto sobre el uso de blockchain. La tecnología se utiliza para monitorear el movimiento de la carga: tuberías de metal de Vyksa Steel Works que forma parte de la OMK. La decisión del registro distribuido marca todas las etapas del proceso, incluido el envío de tuberías desde la planta, su transporte, la aceptación de los productos y la distribución, la identificación de los elementos defectuosos. Si el matrimonio es revelado, los bienes son devueltos.
Entonces todos los datos se transfieren a la nube. Tan pronto como el lote de tuberías esté listo, el fabricante notará que está listo para el envío. Con la participación de los ferrocarriles, la empresa de transporte señala que las mercancías están en tránsito. Después de la entrega, la información detallada sobre el proceso se envía a la nube, así como los certificados del producto.
La solución tecnológica incluye SAP Leonardo ySAP Cloud Platform Blockchain, interfaz de usuario - SAP Fiori. Según los representantes del proyecto, la opción en la cadena de bloques es económicamente superior a otras propuestas.
Rosneft, Gazprom, Transneft y drones
Las empresas de petróleo y gas más grandes de Rusia.Utilice aviones no tripulados fabricados por Kalashnikov para monitorear los sistemas de tuberías. Fueron lanzados por Rosneft, Gazprom Neft, Gazprom, LUKOIL, Tatneft y Transneft. El monitoreo geográfico es extenso: Makhachkala, Surgut, Stavropol, Krasnodar, Saratov y Volgogrado, así como los campos de mayo, Pravdinsk y Yugan.
Los vehículos aéreos no tripulados están equipados con cámaras termográficas y un sistemaLa navegación, que permite a los dispositivos estimar la ubicación de la tubería y, en caso de desplazamiento, enviar un equipo de técnicos al área problemática. Además, identifican con éxito las conexiones ilegales en la tubería y el daño a las tuberías que causan fugas. Todos los meses, los drones Kalashnikov verifican tuberías con una longitud de 9,5 mil a 11,5 mil km.
Un ejemplo de un avión no tripulado que se utiliza para monitorear tuberías
Además de los mencionados UAV en Rusia se aplicanSistemas no tripulados ZALA-T. Según los expertos, el uso de vehículos aéreos no tripulados permite reducir el costo de mantenimiento en alrededor del 85%.
Gazprom utiliza vehículos no tripulados paraestudios de zonas potencialmente petroleras. La empresa utiliza vehículos aéreos no tripulados para medir las características de los campos magnéticos en determinados lugares. Si comparamos los costos de recursos para tales estudios realizados con métodos tradicionales, los dispositivos requieren aproximadamente de tres a cuatro veces menos, tanto en tiempo como en dinero.
El petróleo británico y la Internet de las cosas
BP utiliza activamente IoT para monitoreocondiciones de sus pozos. En 2015, la empresa conectó a la red 650 pozos de producción de petróleo. Cada pozo tiene instalados 30 sensores que miden muchos parámetros, incluida la presión y la temperatura.
Luego las plataformas se conectaron a la nube.Servicio IoT Predix de GE, que permite analizar información y no solo monitorear los parámetros actuales del pozo y de la plataforma productora de petróleo y gas en su conjunto, sino también simular eventos en el futuro cercano.
El Internet de las cosas es usado activamente por otros.Empresas, incluida la rusa. En primer lugar, para controlar las áreas y objetos de mayor peligro, controlar la disponibilidad de equipos de protección personal entre el personal y una respuesta rápida en caso de accidentes. En este caso, la funcionalidad de IoT no es muy diferente de otras soluciones similares en cualquier otra área: la ropa y el equipo del personal están equipados con anclajes UWB que interactúan con el sistema mediante la red LoRa. Como resultado, se reduce la cantidad de emergencias en las empresas; por ejemplo, se evita el impacto de equipos especiales en las personas y los equipos y materiales se dañan con menos frecuencia.
Saudi Aramco y el análisis predictivo
La mayor petrolera del mundo en términos deProducción de petróleo y el tamaño de las reservas de petróleo Saudi Aramco lanzó un proyecto para la implementación de soluciones tecnológicas en el proceso de producción de petróleo y gas. Cuando recorren las parcelas, los operadores reciben información sobre las acciones en la ubicación actual, incluidas las señales sobre los problemas que requieren una respuesta ahora o que deberán resolverse en un futuro próximo. Por lo tanto, los operadores no necesitan examinar todos los pozos, es suficiente monitorear solo la información de advertencia sobre la placa.
Vale la pena señalar que este proceso solo es posible mediante la combinación de una serie de tecnologías: Internet de las cosas, gemelos digitales, modelos y redes inalámbricas.
Shell y Robots
Shell, uno de los líderes energéticos del mundosector, hace varios años empezó a utilizar robots en sus campos. El sistema se llama Sensabot; es un robot controlado remotamente capaz de funcionar en lugares peligrosos para los humanos: por ejemplo, a altas temperaturas o contaminación por gases. Los robots Sensabot resuelven problemas hasta por seis meses sin necesidad de servicio.
Los operadores se conectan a cámaras robóticas paramira lo que está pasando. Todos los datos se transmiten a través de una red inalámbrica 4G de alta velocidad. Ahora Shell planea ampliar la funcionalidad de los robots para que puedan usarse no sólo en el campo, sino también en las instalaciones de producción.
Chevron y audio / video analítica
Chevron utiliza una tempranaDetección de fugas de oleoductos y gasoductos. La base del desarrollo es el análisis de señales acústicas y transmisiones de vídeo. El sistema, denominado Programa Catalyst, también incluye un elemento tan importante como la inteligencia artificial con capacidad de autoaprendizaje.
Analizando la información proveniente de la tubería.Catalyst Computing Center detecta pequeñas fugas que amenazan con convertirse en un accidente grave. Gracias a la detección temprana de problemas, se pueden eliminar mucho más rápido.
¿Qué significa la digitalización y robotización de la industria?
El uso de soluciones tecnológicas en el trabajo.permite a las empresas "digitalizadas" del sector de petróleo y gas aumentar significativamente las tasas de producción. Al mismo tiempo, se reduce la cantidad de casi cualquier tipo de incidentes de emergencia (fugas, emisiones, lesiones de empleados). La eficiencia de las actividades operativas de la compañía también está creciendo, lo que se puede ver en el cambio positivo en casi todos los indicadores clave de negocios.
Los beneficios de la tecnología inteligente.
Según los expertos, la implementación a gran escalaLas tecnologías modernas en la industria del petróleo y el gas pueden aumentar el aumento del petróleo y el gas a nivel mundial hasta aproximadamente un 30%. Se estima que al trabajar con nuevas tecnologías y métodos, puede aumentar el indicador de eficiencia de desarrollo de campo en un 5–7%, mientras que al mismo tiempo reduce el costo de extracción de petróleo en el campo hasta en un 25%, incluido el ahorro de energía.
La principal tendencia para los próximos años -Máxima exclusión del hombre de los procesos tecnológicos. La robotización afectará tanto a unidades individuales como a sitios industriales en general. Por ejemplo, el estudio de regiones potencialmente petroleras y de gas o el proceso de perforación de pozos será lo más automatizado posible con la organización del control remoto. Otro punto importante es aumentar el control sobre el impacto de toda la industria del petróleo y el gas en el medio ambiente. La intervención humana y su impacto en la naturaleza en la exploración de campos, la extracción y el refino de petróleo deben minimizarse mediante el monitoreo operacional de la situación ambiental, lo cual es imposible sin implementar soluciones integrales de IoT.
Las soluciones modernas serán efectivas solo cuandoModernización sustancial no solo de los procesos tecnológicos, sino también de las empresas petroleras. El efecto máximo puede ser proporcionado por la transformación de toda la industria del petróleo y el gas sobre la base de los ajustes al marco legislativo y regulatorio, la introducción de nuevos estándares para el uso de soluciones de IoT y el control de los procesos tecnológicos. La opción cuando cada compañía petrolera pasará por su propio ensayo y error con la digitalización parcial de los procesos de negocios individuales es larga y económicamente ineficiente. La digitalización brindará la oportunidad de consolidar las mejores prácticas en tecnologías modernas para la extracción y procesamiento de petróleo y gas, combinar los esfuerzos de las empresas para implementar nuevas tecnologías, preparar personal calificado y aumentar las ventajas competitivas de las empresas rusas en el mercado mundial.