I processi e le tecnologie di produzione di petrolio e gas sono in continua evoluzione, così come quelli ad essi associati
Fonte: habr.com
Qualsiasi tipo di plastica - tessuti sintetici,finestre in plastica, materiali da imballaggio, tubi dell'acqua, custodie per dispositivi elettronici, apparecchiature mediche e molto altro ancora sono prodotti petrolchimici. La domanda di questi prodotti è in costante crescita e con essa cresce la domanda per i volumi di produzione di petrolio e gas.
La limitazione principale del processo di fornitura delle risorse èil mercato è la loro preda immediata. Affinché il giacimento possa garantire il massimo rendimento delle risorse, sono necessari metodi moderni e altamente tecnologici per l’estrazione di petrolio e gas. Le tecnologie consentono di aumentare il fattore di recupero del petrolio dal 30 al 70% e di aumentare la portata dei nuovi pozzi a 100-150 tonnellate al giorno, aumentando il recupero del petrolio in base alle esigenze del mercato.
Tutte le aree sono state modernizzate e migliorate.industria petrolifera e del gas: esplorazione e sviluppo di depositi, estrazione e raffinazione. Aree affette e correlate, tra cui sicurezza industriale, riparazioni e manutenzione di attrezzature, logistica e trasporto di prodotti petroliferi.
Le più recenti tendenze recenti sono l'integrazione delle seguenti tecnologie nei processi di produzione petrolifera:
- Internet of Things: raccolta di dati dai sensori in tempo reale per l'adeguamento automatico dei processi tecnologici.
- Massima robotizzazione dei processi ed esclusione del fattore umano.
- Realtà virtuale e aumentata, 3D durante l'esecuzione della manutenzione delle attrezzature.
- Stampa 3D di attrezzature necessarie direttamente sul campo.
- Intelligenza artificiale e apprendimento automatico per decisioni più rapide in situazioni di emergenza in produzione.
- Miglioramento degli strumenti di misurazione e registrazione (un tipo di test dei pozzi - "High-tech") durante il processo di perforazione.
- Modellazione del serbatoio, processo di perforazione e pianificazione della fratturazione idraulica multistadio basata su big data.
- Passaggio a piattaforme di perforazione modulari conmassima automazione e maggiore sicurezza, silenziosità e comfort per il personale. Il tempo di viaggio di tale installazione è ridotto da mezzo a due mesi a una settimana.
- Analisi video e visione tecnica per migliorare l'efficienza del lavoro.
- Interazione delle compagnie petrolifere, scambio di informazioni con le controparti mediante tecnologia blockchain.
Presenza presso l'azienda in un portafoglio di maggior numerola tecnologia offre un vantaggio competitivo significativo. Le aziende hanno l'opportunità di ridurre il costo del lavoro e offrire servizi a prezzi inferiori, aumentando così le possibilità di ottenere un contratto.
Questa è solo una teoria?
No, tutti i principali operatori del settore lo stanno già utilizzandol'una o l'altra delle tecnologie sopra elencate. La cosa interessante è che i nuovi prodotti vengono introdotti non solo a livello di soluzioni IT. L’intero settore della produzione petrolifera è in fase di modernizzazione.
- Un esempio lampante è la transizione atecnologia di fratturazione. Il metodo è creare artificialecrepe in modo che il gas o il petrolio, così come i prodotti contenenti petrolio, si muovano più velocemente attraverso di essi fino al fondo del pozzo. Di conseguenza, il fattore di recupero del petrolio aumenta in modo significativo. In precedenza, la tecnologia non veniva utilizzata a causa del suo costo elevato, ma ora viene utilizzata sempre più spesso sia in campi sviluppati da tempo che in nuovi campi.
- Le installazioni utilizzate per la perforazione diventano modulari- assemblati come mattoncini LEGO,Inoltre, per compiti specifici, puoi creare soluzioni specifiche semplicemente aggiungendo o rimuovendo un determinato elemento. La modularità aumenta l'efficienza riducendo i costi economici durante l'installazione e durante lo spostamento delle apparecchiature da un luogo all'altro. Il corretto funzionamento delle attrezzature degli impianti di perforazione viene monitorato utilizzando la tecnologia LoRa, diventata particolarmente popolare negli ultimi cinque anni.
- Le tecnologie di stampa 3D sono state elaborate., che consente la produzione di pezzi di ricambio,parti per unità in siti remoti in tempi minimi, senza ricorrere a costose consegne. Naturalmente, le aziende locali di solito hanno una certa riserva di pezzi di ricambio per le attrezzature, ma a volte gli articoli che non sono in riserva falliscono e l'intero complesso deve essere fermato in attesa dell'arrivo dei pezzi di ricambio. La consegna richiede tempo, il processo di produzione viene interrotto e l’azienda subisce perdite. Se una parte può essere prodotta in loco, i tempi di fermo macchina sono ridotti al minimo. Questo schema operativo viene testato solo come “piloti”, ma è già utilizzato in altri settori, compresa l’astronautica.
- Il deposito digitale raddoppiastanno diventando sempre più richiesti.Per creare un tale “gemello”, viene sviluppato un modello matematico del pozzo, delle attrezzature e degli schemi logistici. Viene analizzata la situazione generale, dopodiché viene creato un modello economico che mostra quali metodi operativi sono efficaci per un particolare settore e quali no. L'aggiornamento dei dati nei gemelli digitali è uno dei compiti più importanti che possono essere risolti dalle tecnologie dell'Internet delle cose.
- Utilizzato attivamente per l'analisi dei datiapprendimento automatico. Permette di valutare il potenziale del nuovogiacimenti: il sistema prevederà la disponibilità delle riserve di petrolio e gas con un elevato grado di precisione, calcolando volumi approssimativi. Di conseguenza, il lavoro degli esperti di analisi dei dati sul campo può essere ridotto da sei mesi a poche ore. Finora ci sono pochi sviluppi di questo tipo e sono tutti test.
- Analisi predittivadove viene utilizzato l’apprendimento automatico aiutaprevedere le modalità operative delle apparecchiature. Le apparecchiature (ad esempio trasformatori, pompe, motori elettrici e valvole di intercettazione) sono dotate di sensori che raccolgono costantemente dati e li trasmettono a un sistema centrale per l'elaborazione. Dopo l'analisi, il sistema può determinare che il motore si guasterà entro 20 ore agli attuali livelli di rumore, carico e vibrazioni, pertanto è necessario adottare misure per ridurre il carico e programmare la manutenzione. Mentre in precedenza le squadre di riparazione venivano inviate sul posto per risolvere un arresto della produzione o un incidente causato da un guasto al motore elettrico, ora i tecnici possono prevedere i problemi e ridurre al minimo i rischi.
Scenario di utilizzo popolare in RussiaInternet of Things: monitoraggio delle unità di raffreddamento ad aria utilizzate nella raffinazione del petrolio. Le informazioni raccolte dai sensori vengono analizzate e utilizzate nell'analisi predittiva per prevenire guasti ai sistemi di raffreddamento.
Il compito della completa digitalizzazione di una compagnia petroliferaè molto complesso, poiché è necessario organizzare processi di raccolta e scambio di informazioni affidabili e coerenti tra le divisioni di estrazione, lavorazione e marketing, e preferibilmente in tempo reale. E questi sono migliaia di dipartimenti e centinaia di migliaia di dipendenti. Creare un modello informativo per l’interazione tra i dipartimenti costa ingenti somme di denaro, quindi l’implementazione di un progetto sul campo completamente digitale a volte è costosa anche per i grandi attori. Secondo le statistiche, il livello dei costi IT nelle compagnie petrolifere può raggiungere l’1,5–3% dei profitti, ma anche capacità finanziarie così significative non garantiscono una digitalizzazione rapida e di successo.
Tuttavia, ci sono molti casi interessanti che le compagnie petrolifere hanno annunciato con successo sul mercato.
Gazprom Neft, RFID e Blockchain
L'anno scorso, Gazprom Neft ha preso parte aun progetto pilota per l'introduzione della blockchain e l'Internet delle cose nella logistica. Tag RFID e un sensore di posizionamento satellitare sono stati installati sulle valvole acquistate. Le etichette radio registravano il movimento delle valvole dal momento della spedizione a Veliky Novgorod fino alla base di stoccaggio a Murmansk. Gli operatori hanno ricevuto dati come la velocità di movimento del carico, il numero e la durata delle fermate lungo la strada.
I dati ricevuti dai dispositivi sono stati registraticontratto intelligente che utilizza tecnologie blockchain. Allo stesso modo, sono state trasmesse informazioni sulle operazioni di stoccaggio e trasporto delle merci dalla piattaforma Prirazlomnaya nel Mare di Pechora. La blockchain ha assicurato una connessione inestricabile tra la consegna fisica e tutti i processi di accompagnamento, compreso il flusso dei documenti.
Surgutneftegaz e blockchain
Surgutneftegaz insieme a Russian Railways e OMKha lanciato un progetto pilota sull'uso della blockchain. La tecnologia è utilizzata per monitorare il movimento del carico - tubi metallici dalle Vyksa Steel Works che fa parte dell'OMK. La decisione del registro distribuito segna tutte le fasi del processo, compresa la spedizione delle tubazioni dall'impianto, il loro trasporto, l'accettazione delle merci e la distribuzione, l'identificazione degli elementi difettosi. Se il matrimonio viene rivelato, la merce viene rispedita.
Quindi tutti i dati vengono trasferiti nel cloud. Non appena la serie di tubi è pronta, il produttore prende atto della sua disponibilità per la spedizione. Coinvolgimento dei treni Ferrovie, la compagnia di trasporto segnala che le merci sono in transito. Dopo la consegna, le informazioni dettagliate sulla procedura vengono inviate al cloud e i certificati del prodotto.
La soluzione tecnologica include SAP Leonardo eBlockchain della piattaforma SAP Cloud, interfaccia utente - SAP Fiori. Secondo i rappresentanti del progetto, l'opzione sulla blockchain è economicamente superiore alle altre proposte.
Rosneft, Gazprom, Transneft e droni
Le maggiori compagnie petrolifere e del gas della Russiautilizzare aeromobili senza equipaggio prodotti dalla preoccupazione Kalashnikov per il monitoraggio dei sistemi di condotte. Sono stati lanciati da Rosneft, Gazprom Neft, Gazprom, LUKOIL, Tatneft e Transneft. La geografia di monitoraggio è ampia: Makhachkala, Surgut, Stavropol, Krasnodar, Saratov e Volgograd, così come i campi di maggio, Pravdinsk e Yugan.
Gli UAV sono dotati di termocamere e un sistemanavigazione, che consente ai dispositivi di stimare la posizione del tubo e, in caso di spostamento, inviare un team di tecnici nell'area problematica. Inoltre, identificano con successo i tie-in illegali nella condotta e danneggiano i tubi che causano perdite. Ogni mese, i droni Kalashnikov controllano i gasdotti con una lunghezza compresa tra 9,5 e 11,5 mila km.
Un esempio di drone che viene utilizzato per monitorare i gasdotti
Oltre agli UAV menzionati in Russia si applicanosistemi senza equipaggio ZALA-T. Secondo gli esperti, l'uso di veicoli aerei senza equipaggio consente di ridurre i costi di esecuzione degli interventi di manutenzione di circa l'85%.
Gazprom utilizza veicoli senza pilota perindagini sulle aree potenzialmente petrolifere. L'azienda utilizza gli UAV per misurare le caratteristiche dei campi magnetici in determinati luoghi. Se confrontiamo i costi delle risorse per tali studi eseguiti utilizzando metodi tradizionali, i dispositivi richiedono circa tre o quattro volte meno, sia in termini di tempo che di denaro.
British Petroleum e Internet of Things
BP utilizza attivamente l’IoT per il monitoraggiocondizioni dei loro pozzi. Nel 2015, la società ha collegato alla rete 650 pozzi di produzione di petrolio. In ogni pozzo sono installati 30 sensori che misurano molti parametri, tra cui pressione e temperatura.
Quindi le piattaforme sono state collegate al cloudServizio IoT Predix di GE, che consente di analizzare le informazioni e non solo monitorare i parametri attuali del pozzo e della piattaforma di produzione di petrolio e gas nel suo insieme, ma anche simulare eventi nel prossimo futuro.
L'Internet of Things viene utilizzato attivamente da altri.aziende, compreso il russo. Prima di tutto, per monitorare le aree e gli oggetti di maggiore pericolo, controllare la disponibilità di dispositivi di protezione personale tra il personale e una risposta rapida in caso di incidenti. In questo caso, la funzionalità IoT non è molto diversa da soluzioni simili in qualsiasi altra area: gli indumenti e le attrezzature del personale sono dotati di ancore UWB che interagiscono con il sistema utilizzando la rete LoRa. Di conseguenza, il numero di emergenze presso le imprese è ridotto: ad esempio, viene impedito il colpire attrezzature speciali sulle persone e le attrezzature e i materiali sono meno spesso danneggiati.
Saudi Aramco e Predictive Analytics
La più grande compagnia petrolifera al mondo in termini diproduzione petrolifera e dimensioni delle riserve petrolifere Saudi Aramco ha avviato un progetto per l'implementazione di soluzioni tecnologiche nel processo di produzione di petrolio e gas. Quando si cammina intorno alle trame, gli operatori ricevono informazioni sulle azioni nella posizione corrente, inclusi segnali relativi a problemi che richiedono una risposta ora o che dovranno essere risolti nel prossimo futuro. Pertanto, gli operatori non hanno bisogno di esaminare tutti i pozzetti, è sufficiente monitorare solo le informazioni di avviso su cui va la targa.
Vale la pena notare che questo processo è possibile solo combinando una serie di tecnologie: l'Internet delle cose, i gemelli digitali, la modellazione e le reti wireless.
Shell e robot
Shell, uno dei leader mondiali nel settore energeticosettore, diversi anni fa ha iniziato ad utilizzare i robot nei suoi campi. Il sistema si chiama Sensabot; è un robot telecomandato in grado di operare in luoghi pericolosi per l'uomo: ad esempio ad alte temperature o con inquinamento da gas. I robot Sensabot risolvono problemi fino a sei mesi senza necessità di assistenza.
Gli operatori si connettono alle telecamere del robotvedere cosa sta succedendo. Tutti i dati vengono trasmessi su una rete wireless 4G ad alta velocità. Ora Shell prevede di espandere le funzionalità dei robot in modo che possano essere utilizzati non solo nei campi, ma anche negli impianti di produzione.
Chevron e analisi audio / video
Chevron utilizza un anticiporilevamento di perdite da oleodotti e gasdotti. La base dello sviluppo è l'analisi dei segnali acustici e dei flussi video. Il sistema, chiamato Programma Catalyst, include anche un elemento così importante come l'intelligenza artificiale con la capacità di autoapprendimento.
Analizzando le informazioni provenienti dalla pipelineCatalyst Computing Center rileva piccole perdite che minacciano di trasformarsi in un grave incidente. Grazie alla diagnosi precoce dei problemi, possono essere eliminati molto più velocemente.
Che cosa significa digitalizzazione del settore e robotizzazione?
L'uso di soluzioni tecnologiche nel lavoroconsente alle società "digitalizzate" del settore oil and gas di aumentare significativamente i tassi di produzione. Allo stesso tempo, il numero di quasi tutti i tipi di incidenti di emergenza (perdite, emissioni, infortuni dei dipendenti) è ridotto. Cresce anche l'efficienza delle attività operative della società, che può essere vista dal cambiamento positivo in quasi tutti gli indicatori di business chiave.
I vantaggi della tecnologia intelligente
Secondo gli esperti, l'implementazione su larga scalaLe moderne tecnologie nel settore petrolifero e del gas possono aumentare l'aumento del petrolio e del gas globale fino a circa il 30%. Si stima che quando si lavora con nuove tecnologie e metodi, è possibile aumentare l'indicatore di efficienza dello sviluppo sul campo del 5-7%, riducendo allo stesso tempo il costo di estrazione dell'olio dal campo fino al 25%, compresi i risparmi energetici.
La tendenza principale per i prossimi anni -massima esclusione dell'uomo dai processi tecnologici. La robotizzazione interesserà sia le singole unità che i siti industriali in generale. Ad esempio, lo studio delle regioni potenzialmente petrolifere e del gas o il processo di perforazione dei pozzi sarà il più automatizzato possibile con l'organizzazione del controllo remoto. Un altro punto importante è aumentare il controllo sull'impatto dell'intera industria petrolifera e del gas sull'ambiente. L'intervento umano e il suo impatto sulla natura nell'esplorazione dei campi, l'estrazione e la raffinazione del petrolio dovrebbero essere ridotti al minimo a causa del controllo operativo della situazione ambientale, il che è impossibile senza l'implementazione di soluzioni IoT complete.
Le soluzioni moderne saranno efficaci solo quandosostanziale modernizzazione non solo dei processi tecnologici, ma anche dei processi aziendali delle compagnie petrolifere. L'effetto massimo può essere fornito dalla trasformazione dell'intera industria petrolifera e del gas sulla base di adeguamenti al quadro legislativo e normativo, all'introduzione di nuovi standard per l'utilizzo di soluzioni IoT e al controllo dei processi tecnologici. L'opzione quando ogni compagnia petrolifera passerà attraverso i propri tentativi ed errori con la parziale digitalizzazione dei singoli processi aziendali è lunga ed economicamente inefficiente. La digitalizzazione fornirà un'opportunità per consolidare le migliori pratiche sulle moderne tecnologie per l'estrazione e la lavorazione di petrolio e gas, combinare gli sforzi delle aziende per implementare nuove tecnologie, preparare personale qualificato e aumentare i vantaggi competitivi delle aziende russe sul mercato mondiale.