Les procédés et les technologies de production de pétrole et de gaz sont en constante évolution, en développement et liés à ceux-ci
Source: habr.com
Tout type de plastique - tissus synthétiques,Les fenêtres en plastique, les matériaux d'emballage, les conduites d'eau, les boîtiers d'appareils électroniques, les équipements médicaux et bien plus encore sont des produits pétrochimiques. La demande pour ces produits ne cesse de croître, ce qui entraîne une augmentation de la demande pour les volumes de production de pétrole et de gaz.
La principale limite du processus d’approvisionnement des ressources sur le marché est leur extraction directe.Pour qu’un champ donne le meilleur rendement possible sur les ressources, des méthodes modernes et de haute technologie d’extraction du pétrole et du gaz sont nécessaires.Ces technologies permettent d’augmenter le taux de récupération du pétrole de 30 % à 70 % et d’augmenter le débit des nouveaux puits à 100-150 tonnespar jour, en augmentant la récupération de l’huile en fonction des besoins du marché.
Tous les domaines sont en cours de modernisation et d'amélioration.industrie pétrolière et gazière: exploration et mise en valeur de gisements, exploitation minière et raffinage. Zones touchées et domaines connexes, notamment la sécurité industrielle, la réparation et la maintenance des équipements, la logistique et le transport des produits pétroliers.
Les tendances récentes les plus remarquables sont l'intégration des technologies suivantes dans les processus de production de pétrole:
- L'Internet des objets - Collecte des données à partir de capteurs en temps réel pour ajuster automatiquement les processus technologiques.
- Robotisation maximale des processus et exclusion du facteur humain.
- Réalité virtuelle et augmentée, 3D lors de la maintenance des équipements.
- Impression 3D des équipements nécessaires directement sur le terrain.
- Intelligence artificielle et apprentissage automatique pour une prise de décision plus rapide dans des situations d'urgence en production.
- Amélioration des dispositifs de mesure et d’enregistrement (un type d’essai de puits - « Hi-Tech ») dans le processus de forage.
- Modélisation du réservoir, processus de forage et planification de la fracturation hydraulique en plusieurs étapes à partir de données volumineuses
- Transition vers des appareils de forage modulaires avecAutomatisation maximale et sécurité accrue, faible bruit et confort pour le personnel. Le temps de trajet d’une telle installation est réduit de moitié à deux mois à une semaine.
- Analyse vidéo et vision technique pour améliorer l'efficacité du travail.
- Interaction des compagnies pétrolières, échange d’informations avec les contreparties utilisant la technologie de la blockchain.
Présence à l'entreprise dans un portefeuille de plus grand nombrela technologie donne un avantage concurrentiel significatif. Les entreprises ont la possibilité de réduire le coût du travail et d'offrir des services à des prix inférieurs, augmentant ainsi les chances d'obtenir un contrat.
Est-ce juste une théorie?
Non, tous les grands acteurs de l’industrie utilisent déjà certaines des technologies énumérées ci-dessus.Il est intéressant de noter que les nouveaux produits ne sont pas seulement mis en œuvre au niveau des solutions informatiques.L’ensemble du secteur de la production pétrolière est en cours de modernisation.
- Un exemple frappant est le passage à latechnologie de fracturation. La méthode consiste à créer desfissures afin que le gaz ou le pétrole, ainsi que les produits contenant du pétrole, se déplacent plus rapidement à travers elles jusqu'au fond du puits. En conséquence, le facteur de récupération du pétrole augmente considérablement. Auparavant, la technologie n'était pas utilisée en raison de son coût élevé, mais elle est désormais de plus en plus utilisée à la fois dans des domaines développés depuis longtemps et dans de nouveaux domaines.
- Les installations utilisées pour le forage deviennent modulaires- assemblés comme des briques LEGO,De plus, pour des tâches spécifiques, vous pouvez créer des solutions spécifiques en ajoutant ou en supprimant simplement un certain élément. La modularité augmente l'efficacité tout en réduisant les coûts économiques lors de l'installation, ainsi que lors du déplacement de l'équipement d'un endroit à l'autre. Le bon fonctionnement des équipements des plates-formes de forage est surveillé à l'aide de la technologie LoRa, devenue particulièrement populaire au cours des cinq dernières années.
- Les technologies d'impression 3D sont en cours d'élaboration., qui permet la production de pièces détachées,des pièces pour les unités sur des sites distants dans un délai minimal, sans recourir à une livraison coûteuse. Bien entendu, les entreprises locales disposent généralement de certaines réserves de pièces de rechange pour les équipements, mais parfois des éléments qui ne sont pas en réserve tombent en panne et l'ensemble du complexe doit être arrêté en attendant l'arrivée des pièces de rechange. La livraison prend du temps, le processus de production est interrompu et l'entreprise subit des pertes. Si une pièce peut être fabriquée sur site, les temps d’arrêt sont réduits au minimum. Ce schéma de fonctionnement n’est testé qu’en tant que « pilote », mais il est déjà utilisé dans d’autres domaines, notamment l’astronautique.
- Double dépôt numériquesont de plus en plus demandés.Pour créer un tel «jumeau», un modèle mathématique des schémas de puits, d'équipement et de logistique est développé. La situation générale est analysée, après quoi un modèle économique est créé qui montre quels modes de fonctionnement sont efficaces pour un domaine particulier et lesquels ne le sont pas. La mise à jour des données dans les jumeaux numériques est l'une des tâches les plus importantes pouvant être résolues par les technologies de l'Internet des objets.
- Activement utilisé pour l’analyse des donnéesapprentissage automatique. Il vous permet d'évaluer le potentiel de nouveauxchamps - le système prédira la disponibilité des réserves de pétrole et de gaz avec un degré élevé de précision, en calculant les volumes approximatifs. Le travail des experts en analyse de données sur le terrain peut ainsi être réduit de six mois à quelques heures seulement. Jusqu’à présent, il existe peu de développements de ce type et ce ne sont que des tests.
- Analyse prédictiveoù l'apprentissage automatique est utilisé aideprédire les modes de fonctionnement des équipements. Les équipements (par exemple, transformateurs, pompes, moteurs électriques et vannes d'arrêt) sont équipés de capteurs qui collectent en permanence des données et les transmettent à un système central pour traitement. Après analyse, le système peut déterminer que le moteur tombera en panne dans les 20 heures aux niveaux actuels de bruit, de charge et de vibrations. Des mesures doivent donc être prises pour réduire la charge et planifier la maintenance. Alors qu'auparavant des équipes de réparation étaient envoyées sur site pour résoudre un arrêt de production ou un accident causé par une panne de moteur électrique, les techniciens peuvent désormais prédire les problèmes et minimiser les risques.
Scénario d'utilisation populaire en RussieL'Internet des objets - Surveillance des unités de refroidissement par air utilisées dans le raffinage du pétrole. Les informations collectées par les capteurs sont analysées et utilisées dans l'analyse prédictive pour éviter les pannes des systèmes de refroidissement.
La tâche de numérisation complète d’une compagnie pétrolièreest très complexe, puisqu’il est nécessaire d’organiser des processus de collecte et d’échange d’informations fiables et cohérentes entre les divisions minières, de transformation et de commercialisation, et de préférence en temps réel. Et ce sont des milliers de départements et des centaines de milliers d'employés. La création d'un modèle d'information pour l'interaction entre les services coûte des sommes importantes, c'est pourquoi la mise en œuvre d'un projet de terrain entièrement numérique s'avère parfois coûteuse, même pour les grands acteurs. Selon les statistiques, le niveau des coûts informatiques des compagnies pétrolières peut atteindre 1,5 à 3 % des bénéfices, mais même des capacités financières aussi importantes ne garantissent pas une numérisation rapide et réussie.
Néanmoins, les sociétés pétrolières ont annoncé beaucoup de cas intéressants sur le marché.
Gazprom Neft, RFID et Blockchain
L’année dernière, Gazprom Neft a participé àun projet pilote pour l'introduction de la blockchain et de l'internet des objets en logistique. Des étiquettes RFID et un capteur de positionnement par satellite ont été installés sur les vannes achetées. Des étiquettes radio ont enregistré le mouvement des vannes à partir du moment de l'expédition à Veliky Novgorod jusqu'à la base de stockage de Mourmansk. Les opérateurs ont reçu des données telles que la vitesse de déplacement de la cargaison, le nombre et la durée des arrêts en cours de route.
Les données reçues des appareils ont été enregistréescontrat intelligent utilisant les technologies blockchain. De même, des informations ont été transmises sur les opérations de stockage et de transport de marchandises depuis la plate-forme de Prirazlomnaya dans la mer de Petchora. La blockchain assurait un lien inextricable entre la livraison physique et tous les processus qui l'accompagnent, y compris le flux de documents.
Surgutneftegaz et la blockchain
Surgutneftegaz avec les chemins de fer russes et OMKa lancé un projet pilote sur l'utilisation de la blockchain. Cette technologie est utilisée pour surveiller le mouvement des tuyaux de fret en métal de l'usine sidérurgique de Vyksa, qui fait partie de l'OMK. La décision du registre distribué marque toutes les étapes du processus, y compris l'expédition des tuyaux de l'usine, leur transport, l'acceptation des produits et leur distribution, l'identification des éléments défectueux. Si le mariage est révélé, les biens sont renvoyés.
Toutes les données sont ensuite transférées dans le cloud. Dès que le lot de tuyaux est prêt, le fabricant constate qu'il est prêt à être expédié. Dans les trains, la société de transport signale que les marchandises sont en transit. Après livraison, des informations détaillées sur le processus sont envoyées vers le cloud, ainsi que des certificats de produit.
La solution technologique comprend SAP Leonardo etSAP Cloud Platform Blockchain, interface utilisateur - SAP Fiori. Selon les représentants du projet, l'option sur la blockchain est économiquement supérieure aux autres propositions.
Rosneft, Gazprom, Transneft et les drones
Les plus grandes sociétés pétrolières et gazières de Russieutiliser des aéronefs sans équipage fabriqués par la société Kalachnikov pour surveiller les systèmes de pipelines. Ils ont été lancés par Rosneft, Gazprom Neft, Gazprom, LUKOIL, Tatneft et Transneft. La géographie de surveillance est vaste: Makhachkala, Surgut, Stavropol, Krasnodar, Saratov et Volgograd, ainsi que les champs May, Pravdinsk et Yugan.
Les UAV sont équipés d'imageurs thermiques et d'un systèmenavigation, qui permet aux appareils d'estimer l'emplacement de la canalisation et, en cas de déplacement, d'envoyer une équipe de techniciens dans la zone à problèmes En outre, ils identifient avec succès les raccordements illégaux dans le pipeline et les dommages aux canalisations qui provoquent des fuites. Chaque mois, les drones Kalachnikov vérifient les oléoducs d’une longueur de 9 500 km à 11 500 km.
Un exemple de drone utilisé pour surveiller les pipelines
En plus des UAV mentionnés en Russie s'appliquentsystèmes sans pilote ZALA-T. Selon les experts, l'utilisation de véhicules aériens sans pilote permet de réduire d'environ 85% le coût des travaux d'entretien.
Gazprom utilise des véhicules sans pilote pourétudes de zones potentiellement pétrolifères. L'entreprise utilise des drones pour mesurer les caractéristiques des champs magnétiques à certains endroits. Si l’on compare les coûts en ressources de telles études réalisées à l’aide de méthodes traditionnelles, les appareils nécessitent environ trois à quatre fois moins de temps et d’argent.
British Petroleum et l'Internet des objets
BP utilise activement l'IoT pour la surveillanceconditions de leurs puits. En 2015, l'entreprise a connecté 650 puits de production de pétrole au réseau. Chaque puits dispose de 30 capteurs installés qui mesurent de nombreux paramètres, notamment la pression et la température.
Ensuite les plateformes ont été connectées au cloudService IoT Predix de GE, qui vous permet d'analyser les informations et non seulement de surveiller les paramètres actuels du puits et de la plate-forme de production pétrolière et gazière dans son ensemble, mais également de simuler des événements dans un avenir proche.
L'Internet des objets est activement utilisé par d'autres.entreprises, y compris le russe. Tout d'abord, surveiller les zones et les objets présentant un danger accru, contrôler la disponibilité des équipements de protection individuelle parmi le personnel et réagir rapidement en cas d'accident. Dans ce cas, la fonctionnalité IoT n'est pas très différente des solutions similaires dans n'importe quel autre domaine - les vêtements et l'équipement du personnel sont équipés d'ancres UWB qui interagissent avec le système en utilisant le réseau LoRa. En conséquence, le nombre de situations d'urgence dans les entreprises est réduit - par exemple, il est possible d'éviter que des équipements spéciaux ne soient frappés, et les équipements et matériels sont moins souvent endommagés.
Saudi Aramco et l'analyse prédictive
La plus grande compagnie pétrolière au monde en termes deproduction de pétrole et taille des réserves de pétrole Saudi Aramco a lancé un projet de mise en œuvre de solutions technologiques dans le processus de production de pétrole et de gaz. Lorsqu'ils se promènent dans les parcelles, les opérateurs reçoivent des informations sur les actions effectuées dans l'emplacement actuel, notamment des signaux signalant des problèmes nécessitant une réponse immédiate ou devant être résolus dans un proche avenir. Ainsi, les opérateurs n’ont pas besoin d’examiner tous les puits, il suffit de surveiller uniquement les informations d’alerte concernant les informations qui vont sur la plaque.
Il convient de noter que ce processus n’est possible qu’en combinant un certain nombre de technologies - l’Internet des objets, les jumeaux numériques, la modélisation et les réseaux sans fil.
Shell et Robots
Shell, l'un des leaders mondiaux de l'énergiesecteur, a commencé il y a plusieurs années à utiliser des robots dans ses champs. Le système s'appelle Sensabot ; il s'agit d'un robot télécommandé capable de fonctionner dans des endroits dangereux pour l'homme : par exemple, à des températures élevées ou à la pollution par les gaz. Les robots Sensabot résolvent les problèmes jusqu'à six mois sans nécessiter de maintenance.
Les opérateurs se connectent aux caméras des robots pourvoir ce qui se passe. Toutes les données sont transmises sur un réseau sans fil 4G haut débit. Shell prévoit désormais d'étendre les fonctionnalités des robots afin qu'ils puissent être utilisés non seulement dans les champs, mais également dans les installations de production.
Chevron et analyse audio / vidéo
Chevron utilise un premierdétection des fuites des oléoducs et gazoducs. La base du développement est l'analyse des signaux acoustiques et des flux vidéo. Le système, appelé programme Catalyst, comprend également un élément aussi important que l'intelligence artificielle avec la capacité d'auto-apprentissage.
Analyser les informations provenant du pipelineCatalyst Computing Center détecte les petites fuites menaçant de se transformer en un accident majeur. Grâce à la détection précoce des problèmes, ceux-ci peuvent être éliminés beaucoup plus rapidement.
Qu'est-ce que la numérisation et la robotisation de l'industrie?
L'utilisation de solutions technologiques dans le travailpermet aux entreprises "numérisées" du secteur du pétrole et du gaz d'augmenter considérablement les taux de production. Dans le même temps, le nombre d'incidents d'urgence (fuites, émissions, blessures des employés) est réduit. L'efficacité des activités opérationnelles de la société augmente également, comme en témoigne l'évolution positive de la quasi-totalité des indicateurs d'activité clés.
Les avantages de la technologie intelligente
Selon les experts, la mise en œuvre à grande échelleLes technologies modernes dans l’industrie du pétrole et du gaz peuvent augmenter l’augmentation du pétrole et du gaz dans le monde jusqu’à environ 30%. On estime qu'en utilisant de nouvelles technologies et méthodes, on peut augmenter l'indicateur d'efficacité du développement sur le terrain de 5 à 7%, tout en réduisant les coûts d'extraction du pétrole sur le terrain jusqu'à 25%, économies d'énergie comprises.
La tendance principale pour les prochaines années -exclusion maximale de l'homme des processus technologiques. La robotisation affectera les unités individuelles et les sites industriels en général. Par exemple, l’étude des régions potentiellement pétrolières et gazières ou le processus de forage de puits seront aussi automatisés que possible avec l’organisation de la télécommande. Un autre point important est de mieux contrôler l'impact de l'ensemble de l'industrie pétrolière et gazière sur l'environnement. L'intervention humaine et son impact sur la nature lors de l'exploration de gisements, de l'extraction et du raffinage du pétrole devraient être minimisés en raison du contrôle opérationnel de la situation environnementale, ce qui est impossible sans la mise en œuvre de solutions IoT complètes.
Les solutions modernes ne seront efficaces que lorsquemodernisation substantielle des processus non seulement technologiques, mais aussi commerciaux des sociétés pétrolières. L'effet maximal peut être obtenu par la transformation de l'ensemble du secteur pétrolier et gazier sur la base d'ajustements du cadre législatif et réglementaire, de l'introduction de nouvelles normes pour l'utilisation de solutions IoT et du contrôle des processus technologiques. Lorsque chaque compagnie pétrolière passe par ses propres essais et erreurs avec la numérisation partielle de processus commerciaux individuels, l’option est longue et économiquement inefficace. La numérisation permettra de consolider les meilleures pratiques en matière de technologies modernes d'extraction et de traitement du pétrole et du gaz, de combiner les efforts des entreprises pour mettre en œuvre de nouvelles technologies, préparer du personnel qualifié et accroître les avantages concurrentiels des entreprises russes sur le marché mondial.