Procesy i technologie wydobycia ropy naftowej i gazu stale się rozwijają, a wraz z nimi związane z nimi procesy
Źródło: habr.com
Wszelkiego rodzaju tworzywa sztuczne - tkaniny syntetyczne,okna z tworzyw sztucznych, materiały opakowaniowe, rury wodociągowe, obudowy urządzeń elektronicznych, sprzęt medyczny i wiele innych są produktami petrochemicznymi. Zapotrzebowanie na te produkty stale rośnie, a wraz z nim rośnie zapotrzebowanie na produkcję ropy i gazu.
Głównym ograniczeniem procesu zaopatrzenia w zasoby jestrynek jest ich bezpośrednią ofiarą. Aby złoże zapewniało maksymalny zwrot z zasobów, potrzebne są nowoczesne i zaawansowane technologicznie metody wydobycia ropy i gazu. Technologie pozwalają na zwiększenie współczynnika uzysku ropy z typowych 30 do 70% oraz zwiększenie wydajności nowych odwiertów do 100–150 ton na dobę, zwiększając wydobycie ropy naftowej zgodnie z potrzebami rynku.
Wszystkie obszary są modernizowane i ulepszane.przemysł naftowy i gazowy: poszukiwanie i rozwój złóż, wydobycie i rafinacja. Dotknięte i powiązane obszary, w tym bezpieczeństwo przemysłowe, naprawy i konserwacja sprzętu, logistyka i transport produktów naftowych.
Najbardziej znanymi najnowszymi trendami są integracja następujących technologii w procesach produkcji ropy:
- Internet rzeczy - gromadzenie danych z czujników w czasie rzeczywistym w celu automatycznej regulacji procesów technologicznych.
- Maksymalna robotyzacja procesów i wykluczenie czynnika ludzkiego.
- Wirtualna i rozszerzona rzeczywistość, 3D podczas wykonywania konserwacji sprzętu.
- Drukowanie 3D niezbędnych elementów wyposażenia bezpośrednio na polu.
- Sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe dla szybszego podejmowania decyzji w sytuacjach awaryjnych w produkcji.
- Udoskonalanie przyrządów pomiarowych i rejestrujących (rodzaj badania odwiertów - „High-tech”) podczas procesu wiercenia.
- Modelowanie zbiornika, proces wiercenia i planowanie wieloetapowego szczelinowania hydraulicznego w oparciu o duże dane.
- Przejście do modułowych platform wiertniczychmaksymalna automatyzacja i zwiększone bezpieczeństwo, niski poziom hałasu i komfort dla personelu. Czas podróży takiej instalacji skraca się z półtora do dwóch miesięcy do jednego tygodnia.
- Analiza wideo i wizja techniczna w celu poprawy wydajności pracy.
- Interakcje firm naftowych, wymiana informacji z kontrahentami za pomocą technologii blockchain.
Obecność w przedsiębiorstwie w portfelu większej liczbytechnologia daje znaczącą przewagę konkurencyjną. Firmy mają możliwość obniżenia kosztów pracy i oferowania usług po niższych cenach, zwiększając tym samym szanse na uzyskanie kontraktu.
Czy to tylko teoria?
Nie, wszyscy główni gracze w branży już korzystająjedną lub drugą z technologii wymienionych powyżej. Co ciekawe, nowe produkty wprowadzane są nie tylko na poziomie rozwiązań informatycznych. Modernizacji podlega cały sektor wydobycia ropy naftowej.
- Uderzającym przykładem jest przejście dotechnologia szczelinowania. Metoda polega na stworzeniu sztucznegopęknięcia, dzięki czemu gaz lub ropa, a także produkty zawierające ropę przemieszczają się przez nie szybciej na dno odwiertu. W rezultacie współczynnik odzysku oleju znacznie wzrasta. Wcześniej technologia ta nie była stosowana ze względu na jej wysoki koszt, obecnie znajduje ona coraz szersze zastosowanie zarówno w dziedzinach już dawno rozwiniętych, jak i nowych.
- Instalacje używane do wiercenia stają się modułowe- zmontowane jak klocki LEGO,Co więcej, dla konkretnych zadań można stworzyć konkretne rozwiązania, po prostu dodając lub usuwając określony element. Modułowość zwiększa wydajność, jednocześnie zmniejszając koszty ekonomiczne podczas instalacji, a także podczas przenoszenia sprzętu z miejsca na miejsce. Prawidłowość pracy urządzeń wiertniczych monitorowana jest przy wykorzystaniu technologii LoRa, która zyskała szczególną popularność w ciągu ostatnich pięciu lat.
- Opracowywane są technologie druku 3D.co pozwala na produkcję części zamiennych,części do jednostek w odległych lokalizacjach w minimalnym czasie, bez uciekania się do drogich dostaw. Oczywiście lokalne firmy zazwyczaj posiadają pewne rezerwy części zamiennych do sprzętu, jednak czasami zdarza się, że elementy, które nie są w rezerwie, ulegają awarii i cały kompleks trzeba zatrzymać w oczekiwaniu na przybycie części zamiennych. Dostawa wymaga czasu, proces produkcyjny zostaje przerwany, a firma ponosi straty. Jeśli część może zostać wyprodukowana na miejscu, przestoje są ograniczone do minimum. Ten schemat działania jest dopiero testowany jako „pilotażowy”, ale jest już stosowany w innych obszarach, w tym w astronautyce.
- Podwójny depozyt cyfrowycieszą się coraz większym zainteresowaniem.Aby stworzyć takiego „bliźniaka”, opracowano model matematyczny studni, wyposażenia i schematów logistycznych. Analizowana jest ogólna sytuacja, po czym tworzony jest model ekonomiczny pokazujący, które metody działania są skuteczne w danej dziedzinie, a które nie. Aktualizacja danych w cyfrowych bliźniakach to jedno z najważniejszych zadań, jakie mogą rozwiązać technologie Internetu Rzeczy.
- Aktywnie wykorzystywany do analizy danychuczenie maszynowe. Pozwala ocenić potencjał nowegozłóż - system będzie z dużą dokładnością przewidywał dostępność złóż ropy i gazu, wyliczając przybliżone wolumeny. W efekcie pracę terenowych ekspertów zajmujących się analizą danych można skrócić z sześciu miesięcy do zaledwie kilku godzin. Jak dotąd istnieje niewiele takich rozwiązań i wszystkie są testami.
- Analiza predykcyjnatam, gdzie wykorzystuje się uczenie maszynowe, pomagaprzewidywać tryby pracy sprzętu. Urządzenia (na przykład transformatory, pompy, silniki elektryczne i zawory odcinające) są wyposażone w czujniki, które stale zbierają dane i przesyłają je do centralnego systemu w celu przetworzenia. Po analizie system może ustalić, że silnik ulegnie awarii w ciągu 20 godzin przy obecnym poziomie hałasu, obciążenia i wibracji, dlatego należy podjąć działania w celu zmniejszenia obciążenia i zaplanować konserwację. Podczas gdy wcześniej ekipy naprawcze były wysyłane na miejsce w celu usunięcia przestoju produkcji lub wypadku spowodowanego awarią silnika elektrycznego, teraz technicy mogą przewidywać problemy i minimalizować ryzyko.
Popularny scenariusz użycia w RosjiInternet rzeczy - monitorowanie urządzeń chłodzących powietrze stosowanych w rafinacji. Informacje zebrane przez czujniki są analizowane i wykorzystywane w analizie predykcyjnej, aby zapobiec awariom systemów chłodzenia.
Zadanie pełnej cyfryzacji koncernu naftowegojest bardzo złożone, gdyż konieczne jest zorganizowanie procesów gromadzenia i wymiany informacji rzetelnych i spójnych danych pomiędzy działami wydobywczymi, przetwórczymi i marketingowymi, najlepiej w czasie rzeczywistym. A to tysiące działów i setki tysięcy pracowników. Stworzenie modelu informacyjnego interakcji między działami kosztuje znaczne kwoty, dlatego wdrożenie całkowicie cyfrowego projektu terenowego jest czasami kosztowne nawet dla dużych graczy. Według statystyk poziom kosztów IT w spółkach naftowych może sięgać 1,5–3% zysków, ale nawet tak duże możliwości finansowe nie gwarantują szybkiej i skutecznej cyfryzacji.
Niemniej jednak istnieje wiele interesujących przypadków, które firmy naftowe ogłosiły jako sukces na rynku.
Gazprom Neft, RFID i Blockchain
W ubiegłym roku wziął w nich udział Gazprom Neftprojekt pilotażowy dotyczący wprowadzenia blockchain i Internetu rzeczy w logistyce. Na zakupionych zaworach zainstalowano etykiety RFID i satelitarny czujnik pozycjonujący. Tagi radiowe rejestrowały ruch zaworów od momentu wysyłki w Wielkim Nowogrodzie do bazy magazynowej w Murmańsku. Operatorzy otrzymali dane, takie jak prędkość przemieszczania się ładunku, liczba i czas trwania przystanków po drodze.
Dane otrzymane z urządzeń zostały zarejestrowaneinteligentny kontrakt wykorzystujący technologie blockchain. Podobnie przekazano informację o operacjach składowania i transportu ładunku z platformy Prirazłomnaja na Morzu Peczora. Blockchain zapewnił nierozerwalne powiązanie pomiędzy fizyczną dostawą a wszystkimi procesami towarzyszącymi, w tym obiegiem dokumentów.
Surgutneftegaz i blockchain
Surgutneftegaz wraz z rosyjskimi kolejami i OMKuruchomił projekt pilotażowy dotyczący wykorzystania blockchain. Technologia służy do monitorowania ruchu ładunków - metalowych rur z huty stali Vyksa, która jest częścią OMK. Decyzja rozproszonego rejestru oznacza wszystkie etapy procesu, w tym wysyłkę rur z zakładu, ich transport, przyjęcie towarów i dystrybucję, identyfikację wadliwych elementów. Jeśli małżeństwo zostanie ujawnione, towary zostaną odesłane.
Następnie wszystkie dane są przesyłane do chmury. Gdy tylko partia rur jest gotowa, producent odnotowuje gotowość do wysyłki. Za pośrednictwem pociągów kolejowych firma transportowa sygnalizuje, że towary są w tranzycie. Po dostawie szczegółowe informacje o procesie są wysyłane do chmury, a także certyfikaty produktów.
Rozwiązanie technologiczne obejmuje SAP Leonardo iSAP Cloud Platform Blockchain, interfejs użytkownika - SAP Fiori. Według przedstawicieli projektu opcja na blockchain jest ekonomicznie lepsza od innych propozycji.
Rosnieft, Gazprom, Transnieft i drony
Największe rosyjskie spółki naftowe i gazowewykorzystywać bezzałogowe statki powietrzne wyprodukowane przez koncern Kałasznikow do monitorowania systemów rurociągów. Zostały uruchomione przez Rosneft, Gazprom Neft, Gazprom, LUKOIL, Tatneft i Transneft. Geografia monitoringu jest rozległa: Machaczkała, Surgut, Stawropol, Krasnodar, Saratów i Wołgograd, a także pola Majowe, Pravdinsk i Jugan.
UAV są wyposażone w kamery termowizyjne i systemnawigacja, która pozwala urządzeniom oszacować położenie rury, aw przypadku przemieszczenia wysłać zespół techników do obszaru problemowego Ponadto z powodzeniem identyfikują nielegalne połączenia z rurociągiem i uszkodzenia rur, które powodują wycieki. Co miesiąc trutnie Kałasznikowa sprawdzają rurociągi o długości od 9,5 tys. Do 11,5 tys. Km.
Przykład drona używanego do monitorowania rurociągów
Oprócz wspomnianych UAV w Rosji obowiązująsystemy bezzałogowe ZALA-T. Zdaniem ekspertów wykorzystanie bezzałogowych statków powietrznych umożliwia zmniejszenie kosztów wykonywania prac konserwacyjnych o około 85%.
Gazprom wykorzystuje bezzałogowe pojazdy do celówbadania obszarów potencjalnie roponośnych. Firma wykorzystuje UAV do pomiaru charakterystyki pól magnetycznych w określonych lokalizacjach. Jeśli porównamy koszty zasobów takich badań prowadzonych tradycyjnymi metodami, okaże się, że urządzenia wymagają około trzy do czterech razy mniej – zarówno czasu, jak i pieniędzy.
British Petroleum i Internet przedmiotów
BP aktywnie wykorzystuje IoT do monitorowaniastanu swoich studni. Jeszcze w 2015 roku spółka przyłączyła do sieci 650 odwiertów wydobywczych ropy naftowej. W każdym odwiercie zainstalowanych jest 30 czujników, które mierzą wiele parametrów, m.in. ciśnienie i temperaturę.
Następnie platformy zostały połączone z chmurąUsługa IoT Predix firmy GE, która pozwala analizować informacje i nie tylko monitorować bieżące parametry odwiertu i platformy wydobywczej ropy i gazu jako całości, ale także symulować zdarzenia w najbliższej przyszłości.
Internet przedmiotów jest aktywnie wykorzystywany przez innych.firmy, w tym rosyjskie. Przede wszystkim, aby monitorować obszary i obiekty o zwiększonym niebezpieczeństwie, kontroluj dostępność osobistego wyposażenia ochronnego wśród personelu i szybką reakcję w razie wypadków. W tym przypadku funkcjonalność Internetu przedmiotów nie różni się zbytnio od podobnych rozwiązań w jakimkolwiek innym obszarze - odzież i wyposażenie personelu są wyposażone w kotwy UWB, które współdziałają z systemem za pomocą sieci LoRa. W rezultacie zmniejsza się liczba sytuacji awaryjnych w przedsiębiorstwach - na przykład zapobiega się uderzaniu ludzi w specjalny sprzęt, a sprzęt i materiały są rzadziej uszkodzone.
Saudi Aramco i Predictive Analytics
Największy koncern naftowy na świecie pod względemprodukcja ropy naftowej i wielkość rezerw ropy naftowej Saudi Aramco uruchomiło projekt wdrożenia rozwiązań technologicznych w procesie produkcji ropy i gazu. Podczas spaceru po działkach operatorzy otrzymują informacje o działaniach w bieżącej lokalizacji, w tym sygnały o problemach, które wymagają teraz odpowiedzi lub będą musiały zostać rozwiązane w najbliższej przyszłości. Dlatego operatorzy nie muszą badać wszystkich studzienek, wystarczy monitorować tylko te informacje ostrzegawcze, które trafiają na płytkę.
Warto zauważyć, że ten proces jest możliwy tylko przez połączenie szeregu technologii - Internetu rzeczy, cyfrowych bliźniąt, modelowania i sieci bezprzewodowych.
Powłoki i roboty
Shell, jeden ze światowych liderów energetycznychbranży, kilka lat temu zaczęła wykorzystywać roboty w swoich dziedzinach. System nosi nazwę Sensabot i jest zdalnie sterowanym robotem, który może pracować w miejscach niebezpiecznych dla człowieka: np. w wysokich temperaturach czy zanieczyszczeniach gazowych. Roboty Sensabot rozwiązują problemy nawet do sześciu miesięcy bez konieczności serwisowania.
Operatorzy łączą się z kamerami robotówzobaczyć, co się dzieje. Wszystkie dane przesyłane są za pośrednictwem szybkiej sieci bezprzewodowej 4G. Teraz Shell planuje rozszerzyć funkcjonalność robotów, aby można je było wykorzystywać nie tylko na polach, ale także w zakładach produkcyjnych.
Analityka Chevron i audio / wideo
Chevron używa wczesnegowykrywanie wycieków z rurociągów ropy i gazu. Podstawą rozwoju jest analiza sygnałów akustycznych i strumieni wideo. System, nazwany Programem Catalyst, zawiera także tak ważny element, jak sztuczna inteligencja posiadająca zdolność samouczenia się.
Analiza informacji pochodzących z rurociąguCatalyst Computing Center wykrywa małe wycieki, które mogą przerodzić się w poważny wypadek. Dzięki wczesnemu wykrywaniu problemów można je znacznie szybciej wyeliminować.
Co oznacza cyfryzacja i robotyzacja przemysłu?
Wykorzystanie rozwiązań technologicznych w pracypozwala „zdigitalizowanym” firmom z sektora naftowego i gazowego na znaczne zwiększenie tempa produkcji. Jednocześnie zmniejsza się liczba niemal wszystkich rodzajów zdarzeń awaryjnych (wycieki, emisje, obrażenia pracowników). Rośnie również efektywność działalności operacyjnej firmy, co widać po pozytywnej zmianie niemal wszystkich kluczowych wskaźników biznesowych.
Zalety inteligentnej technologii
Zdaniem ekspertów wdrożenie na dużą skalęNowoczesne technologie w przemyśle naftowym i gazowym mogą zwiększyć wzrost globalnej ropy i gazu do około 30%. Szacuje się, że pracując z nowymi technologiami i metodami, można zwiększyć wskaźnik efektywności rozwoju pola o 5–7%, jednocześnie zmniejszając koszt wydobycia ropy naftowej z pola nawet o 25%, w tym oszczędności energii.
Główny trend na najbliższe lata -maksymalne wykluczenie człowieka z procesów technologicznych. Robotyzacja wpłynie zarówno na poszczególne jednostki, jak i na zakłady przemysłowe. Na przykład badanie potencjalnie regionów naftowych i gazowych lub proces wiercenia otworów będzie możliwie jak najbardziej zautomatyzowany przy organizacji zdalnego sterowania. Innym ważnym punktem jest zwiększenie kontroli nad wpływem całego przemysłu naftowego i gazowego na środowisko. Ludzka interwencja i jej wpływ na przyrodę przy eksploracji pól, wydobyciu i rafinacji ropy naftowej powinny zostać zminimalizowane ze względu na operacyjną kontrolę sytuacji środowiskowej, co jest niemożliwe bez wdrożenia kompleksowych rozwiązań IoT.
Nowoczesne rozwiązania będą skuteczne tylko wtedy, gdyznaczna modernizacja nie tylko procesów technologicznych, ale także biznesowych firm naftowych. Maksymalny efekt może zapewnić transformacja całego przemysłu naftowego i gazowego na podstawie dostosowań ram prawnych i regulacyjnych, wprowadzenie nowych standardów stosowania rozwiązań IoT i kontrola procesów technologicznych. Opcja, w której każda firma naftowa przejdzie własną próbę i błąd z częściową digitalizacją poszczególnych procesów biznesowych, jest długa i ekonomicznie nieefektywna. Digitalizacja będzie okazją do konsolidacji najlepszych praktyk w zakresie nowoczesnych technologii wydobycia i przetwarzania ropy i gazu, połączenia wysiłków firm w celu wdrożenia nowych technologii, przygotowania wykwalifikowanego personelu i zwiększenia przewagi konkurencyjnej rosyjskich firm na rynku światowym.