Du pétrole sans personne: comment les robots et l'Internet des objets ont changé la production de pétrole

Les procédés et les technologies de production de pétrole et de gaz sont en constante évolution

zones de production. Il faut extraire de plus en plus pour satisfaire la demande industrielle, non seulement pour la production d'essence ou de carburant diesel, mais également pour la création de matériaux synthétiques nécessaires à l'homme moderne. Quatre des cinq objets qui nous entourent sont partiellement ou totalement composés de plastiques obtenus dans des usines pétrochimiques.

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 en ressources estle marché est leur production immédiate. Pour que le champ produise le maximum de ressources, il est nécessaire de recourir à des méthodes modernes et sophistiquées d’extraction du pétrole et du gaz. Les technologies permettent d'augmenter le taux de récupération du pétrole de 30% à 70% et d'augmenter le débit des nouveaux puits de 100 à 150 tonnes par jour, augmentant ainsi la récupération du pétrole 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 instruments de mesure et de diagraphie (une sorte d’étude de puits - «High-tech») au cours du 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 principaux acteurs de l'industrie utilisent déjàceux-ci ou d’autres technologies de ce qui précède. Fait intéressant, de nouveaux produits sont introduits non seulement au niveau des solutions informatiques. L'ensemble du secteur de la production pétrolière est en cours de modernisation.

  • Un exemple frappant est la transition vers technologie de fracturation. La méthode est de créer artificiellefissures, de sorte que le gaz ou le pétrole, ainsi que les produits contenant du pétrole, se déplacent plus rapidement au fond du puits. En conséquence, le coefficient de récupération du pétrole augmente considérablement. Auparavant, la technologie n'était pas utilisée en raison de son coût élevé, mais à présent, elle est de plus en plus utilisée dans des domaines nouveaux et développés depuis longtemps.
  • Les installations utilisées pour le forage deviennent modulaires - assemblés en cubes du constructeur LEGO, etpour des tâches spécifiques, vous pouvez créer des solutions spécifiques simplement en ajoutant ou en supprimant un élément donné. La modularité augmente l'efficacité tout en réduisant les coûts économiques d'installation, ainsi que lors du déplacement des équipements d'un endroit à l'autre. La précision de l'équipement des appareils de forage est contrôlée à l'aide de la technologie LoRa, qui est devenue particulièrement populaire au cours des cinq dernières années.
  • Les technologies d'impression 3D sont en cours d'élaboration.ce qui permet de fabriquer des pièces de rechangepièces pour les unités sur des sites distants avec un temps minimal, sans recourir à une livraison coûteuse. Bien sûr, les entreprises locales disposent généralement de certaines réserves de pièces de rechange pour l'équipement, mais parfois des éléments qui ne sont pas en réserve échouent et vous devez arrêter le travail de l'ensemble du complexe en attendant des pièces de rechange. La livraison prend du temps, le processus de production est interrompu, l'entreprise subit des pertes. Si l'article peut être fabriqué sur site, les temps d'arrêt sont minimisés. Un tel programme de travail n’est mis à l’essai qu’en tant que «projet pilote», mais il est déjà utilisé dans d’autres domaines, notamment le programme spatial.

  • Double dépôt numérique deviennent de plus en plus populaires. Pour créer un tel «jumeau», un modèle mathématique de puits, d’équipements et de systèmes logistiques est en cours de développement. La situation générale est analysée, à la suite de laquelle un modèle économique est créé, indiquant quelles méthodes de travail sont efficaces pour un domaine particulier et lesquelles ne le sont pas. La mise à jour des données dans les jumeaux numériques est l’une des tâches les plus importantes, qui est résolue par la technologie de l’Internet des objets.
  • Pour l'analyse des données est activement utilisé apprentissage automatique. Il vous permet d’évaluer le potentiel de nouveauxdépôts - un système avec un degré élevé de précision prédira la présence de réserves de pétrole et de gaz, en calculant les volumes approximatifs. De ce fait, les travaux d’experts en matière d’analyse de données sur le terrain peuvent être réduits de six mois à plusieurs heures. Jusqu'à présent, il y a peu de tels développements et ce sont tous des tests.
  • Analyse prédictiveoù l'apprentissage par la machine est utilisé aideprédire les modes de fonctionnement de l'équipement. Des capteurs sont installés sur les équipements (transformateurs, pompes, moteurs électriques et vannes, par exemple) qui collectent en permanence les données et les transmettent au système central pour traitement. Après analyse, le système peut déterminer que le moteur au niveau actuel de bruit, charge et vibrations échouera au bout de 20 heures. Il est donc nécessaire de prendre des mesures, de réduire la charge et de planifier la maintenance. Si des équipes de réparation antérieures ont été envoyées sur le site pour éliminer une interruption de production ou un accident causé par la panne d'un moteur électrique, les techniciens peuvent désormais prédire la survenue de problèmes et réduire les risques au minimum.

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 la numérisation complète de la compagnie pétrolièreC'est très difficile, car il est nécessaire d'organiser les processus de collecte et d'échange d'informations fiables et cohérentes entre les unités d'extraction, de traitement et de commercialisation, de préférence en temps réel. Et ce sont des milliers de divisions et des centaines de milliers d'employés. La création d’un modèle d’information sur l’interaction des unités coûte très cher et il est donc parfois coûteux de mettre pleinement en œuvre le projet de champ numérique, même pour les grands acteurs. Selon les statistiques, le coût des technologies de l’information dans les sociétés pétrolières peut atteindre 1,5 à 3% des bénéfices, mais même des opportunités 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 de l'appareil enregistréescontrat intelligent utilisant les technologies de blockchain. Les informations sur les opérations de stockage et de transport des cargaisons de la plate-forme Prirazlomnaya dans la mer de Pechora ont été transmises de manière similaire. La blockchain fournissait un lien inextricable entre la livraison physique et tous les processus associés, y compris le flux de travail.

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 pourenquêtes sur des sites pétroliers potentiels. La société utilise un UAV pour mesurer les caractéristiques du champ magnétique de certains emplacements. Si nous comparons le coût des ressources pour de telles études réalisées par des 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'IdO pour surveillerétats de leurs puits. En 2015, la société avait raccordé 650 puits de pétrole au réseau. Chaque puits dispose de 30 capteurs qui mesurent de nombreux paramètres, y compris la pression et la température.

Ensuite, les plates-formes ont été connectées au nuage.Le service Predix IoT 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 de pétrole et de gaz, mais également de simuler les événements du futur 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, il y a quelques années a commencé à utiliser des robots dans leurs domaines. 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 gazeuse. Les robots Sensabot résolvent les problèmes jusqu'à six mois sans maintenance.

Les opérateurs se connectent aux caméras de robot pourvoir ce qui se passe. Toutes les données sont transmises sur un réseau sans fil haute vitesse 4G. Shell envisage désormais d'étendre les fonctionnalités des robots afin qu'ils puissent être utilisés non seulement sur le terrain, mais également dans les installations de production.

Chevron et analyse audio / vidéo

Chevron utilise un système d'alerte précoce.détection des fuites d'oléoducs et de gazoducs. La base du développement est l'analyse de signaux acoustiques et un flux vidéo. Le système, appelé programme Catalyst, comprend un élément aussi important que l'intelligence artificielle avec possibilité d'autoapprentissage.

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.