Os processos e tecnologias de produção de petróleo e gás estão em constante evolução, assim como os processos associados.
Fonte: habr.com
Qualquer tipo de plástico - tecidos sintéticos,janelas de plástico, materiais de embalagem, tubulações de água, gabinetes de dispositivos eletrônicos, equipamentos médicos e muito mais são produtos petroquímicos. A demanda por esses produtos está em constante crescimento e, com isso, cresce a demanda pelos volumes de produção de petróleo e gás.
A principal limitação do processo de fornecimento de recursos éo mercado é sua presa imediata. Para que o campo proporcione o máximo retorno dos recursos, são necessários métodos modernos e de alta tecnologia para extração de petróleo e gás. As tecnologias permitem aumentar o fator de recuperação de petróleo dos típicos 30 para 70% e aumentar as vazões de novos poços para 100-150 toneladas por dia, aumentando a recuperação de petróleo de acordo com as necessidades do mercado.
Todas as áreas estão sendo modernizadas e melhoradas.indústria de petróleo e gás: exploração e desenvolvimento de depósitos, mineração e refino. Áreas afetadas e relacionadas, incluindo segurança industrial, reparos e manutenção de equipamentos, logística e transporte de produtos petrolíferos.
As tendências recentes mais notáveis são a integração das seguintes tecnologias nos processos de produção de petróleo:
- A Internet das Coisas - coleta de dados de sensores em tempo real para ajuste automático de processos tecnológicos.
- Máxima robotização de processos e exclusão do fator humano.
- Realidade virtual e aumentada, 3D ao realizar manutenção de equipamentos.
- Impressão 3D de itens de equipamentos necessários diretamente no campo.
- Inteligência artificial e aprendizado de máquina para tomada de decisão mais rápida em situações de emergência em produção.
- Aprimoramento dos instrumentos de medição e perfilagem (uma espécie de teste de poço - “High-tech”) durante o processo de perfuração.
- Modelagem do reservatório, processo de perfuração e planejamento de fraturamento hidráulico multiestágio baseado em big data.
- Transição para plataformas modulares de perfuraçãoautomação máxima e maior segurança, baixo ruído e conforto para o pessoal. O tempo de viagem de tal instalação é reduzido de meio a dois meses para uma semana.
- Análise de vídeo e visão técnica para melhorar a eficiência do trabalho.
- Interação de empresas de petróleo, troca de informações com contrapartes usando tecnologia blockchain.
Presença na empresa em um portfólio de maiorA tecnologia proporciona uma vantagem competitiva significativa. As empresas têm a oportunidade de reduzir o custo do trabalho e oferecer serviços a preços mais baixos, aumentando assim as chances de conseguir um contrato.
Isso é apenas uma teoria?
Não, todos os principais players da indústria já estão usandouma ou outra das tecnologias listadas acima. O interessante é que novos produtos estão sendo introduzidos não apenas ao nível das soluções de TI. Todo o sector da produção de petróleo está a ser modernizado.
- Um exemplo notável é a transição paratecnologia de fraturamento. O método é criar artificialrachaduras para que o gás ou o petróleo, bem como os produtos que contenham petróleo, se movam mais rapidamente através delas até o fundo do poço. Como resultado, o fator de recuperação de petróleo aumenta significativamente. Anteriormente, a tecnologia não era utilizada devido ao seu alto custo, mas agora é cada vez mais utilizada, tanto em campos já desenvolvidos como em novos campos.
- Instalações que são usadas para perfuração tornam-se modulares- montado como peças de LEGO,Além disso, para tarefas específicas, você pode criar soluções específicas simplesmente adicionando ou removendo um determinado elemento. A modularidade aumenta a eficiência e reduz os custos económicos durante a instalação, bem como na movimentação de equipamentos de um local para outro. O correto funcionamento dos equipamentos das plataformas de perfuração é monitorado pela tecnologia LoRa, que se tornou especialmente popular nos últimos cinco anos.
- Tecnologias de impressão 3D estão sendo trabalhadas., que permite a produção de peças de reposição,peças para unidades em locais remotos com tempo mínimo, sem recorrer a entregas dispendiosas. É claro que as empresas locais costumam ter certas reservas de peças de reposição para equipamentos, mas às vezes os itens que não estão em reserva falham e todo o complexo tem que ser parado enquanto espera a chegada das peças de reposição. A entrega demora, o processo produtivo é interrompido e a empresa sofre prejuízos. Se uma peça puder ser fabricada no local, o tempo de inatividade será reduzido ao mínimo. Este esquema de operação só está sendo testado como “pilotos”, mas já está sendo utilizado em outras áreas, inclusive na astronáutica.
- Depósito digital duplasestão se tornando cada vez mais procurados.Para criar esse “gêmeo”, é desenvolvido um modelo matemático do poço, equipamentos e esquemas logísticos. É analisada a situação geral, após a qual é criado um modelo económico que mostra quais métodos de operação são eficazes para um determinado campo e quais não o são. A atualização de dados em gêmeos digitais é uma das tarefas mais importantes que podem ser resolvidas pelas tecnologias da Internet das Coisas.
- Usado ativamente para análise de dadosaprendizado de máquina. Permite avaliar o potencial de novoscampos - o sistema irá prever a disponibilidade de reservas de petróleo e gás com alto grau de precisão, calculando volumes aproximados. Como resultado, o trabalho dos especialistas em análise de dados de campo pode ser reduzido de seis meses para apenas algumas horas. Até agora, existem poucos desenvolvimentos desse tipo e todos são testes.
- Análise Preditivaonde o aprendizado de máquina é usado ajudaprever os modos de operação do equipamento. Os equipamentos (por exemplo, transformadores, bombas, motores elétricos e válvulas de corte) são equipados com sensores que coletam dados constantemente e os transmitem para um sistema central para processamento. Após a análise, o sistema pode determinar que o motor irá falhar dentro de 20 horas nos níveis atuais de ruído, carga e vibração, portanto, devem ser tomadas medidas para reduzir a carga e programar a manutenção. Enquanto anteriormente eram enviadas equipas de reparação ao local para resolver uma paragem de produção ou um acidente causado por uma falha do motor eléctrico, agora os técnicos podem prever problemas e minimizar riscos.
Cenário de uso popular na RússiaA Internet das Coisas - monitoramento de unidades de resfriamento a ar usadas na refinação de petróleo. As informações coletadas pelos sensores são analisadas e usadas na análise preditiva para evitar quebras nos sistemas de resfriamento.
A tarefa de digitalização completa de uma petrolíferaé muito complexo, pois é necessário organizar processos de coleta e troca de informações de dados confiáveis e consistentes entre as divisões de mineração, processamento e comercialização, e preferencialmente em tempo real. E estes são milhares de departamentos e centenas de milhares de funcionários. A criação de um modelo de informação para interação entre departamentos custa quantias significativas de dinheiro, portanto, implementar um projeto de campo totalmente digital às vezes é caro, mesmo para grandes players. Segundo as estatísticas, o nível de custos de TI nas empresas petrolíferas pode atingir 1,5–3% dos lucros, mas mesmo essas capacidades financeiras significativas não garantem uma digitalização rápida e bem-sucedida.
No entanto, há muitos casos interessantes que as empresas petrolíferas anunciaram como bem-sucedidas no mercado.
Gazprom Neft, RFID e Blockchain
No ano passado, a Gazprom Neft participouum projeto piloto para a introdução do blockchain e da Internet das coisas na logística. Etiquetas RFID e um sensor de posicionamento por satélite foram instalados nas válvulas adquiridas. Etiquetas de rádio registraram o movimento das válvulas desde o momento do embarque em Veliky Novgorod até a base de armazenamento em Murmansk. Os operadores receberam dados como a velocidade de movimentação da carga, o número e a duração das paradas ao longo do caminho.
Os dados recebidos dos dispositivos foram registradoscontrato inteligente usando tecnologias blockchain. Da mesma forma, foram transmitidas informações sobre as operações de armazenamento e transporte de carga da plataforma Prirazlomnaya, no Mar de Pechora. O Blockchain garantiu uma conexão inextricável entre a entrega física e todos os processos que a acompanham, incluindo o fluxo de documentos.
Surgutneftegaz e blockchain
Surgutneftegaz em conjunto com a Russian Railways e a OMKlançou um projeto piloto sobre o uso de blockchain. A tecnologia é usada para monitorar o movimento de cargas - tubos metálicos da Vyksa Steel Works que faz parte da OMK. A decisão do registro distribuído marca todas as etapas do processo, incluindo o envio de tubos da fábrica, seu transporte, aceitação de mercadorias e distribuição, identificação de elementos defeituosos. Se o casamento for revelado, as mercadorias são devolvidas.
Então todos os dados são transferidos para a nuvem. Assim que o lote de tubos estiver pronto, o fabricante registra sua prontidão para o envio. Envolvendo os trens Ferrovias, a empresa de transporte sinaliza que as mercadorias estão em trânsito. Após a entrega, informações detalhadas sobre o processo são enviadas para a nuvem, bem como certificados de produtos.
A solução tecnológica inclui o SAP Leonardo eSAP Cloud Platform Blockchain, interface de usuário - SAP Fiori. Segundo representantes do projeto, a opção no blockchain é economicamente superior a outras propostas.
Rosneft, Gazprom, Transneft e drones
Maiores empresas de petróleo e gás da Rússiausar aeronaves não tripuladas fabricadas pela preocupação da Kalashnikov em monitorar sistemas de dutos. Eles foram lançados pela Rosneft, Gazprom Neft, Gazprom, LUKOIL, Tatneft e Transneft. A geografia de monitoramento é extensa: Makhachkala, Surgut, Stavropol, Krasnodar, Saratov e Volgograd, bem como os campos de May, Pravdinsk e Yugan.
Os UAVs estão equipados com termovisores e um sistemanavegação, que permite aos dispositivos estimar a localização do tubo e, no caso de deslocamento, enviar uma equipe de técnicos para a área problemática. Além disso, eles identificam com sucesso as ligações ilegais na tubulação e danificam os canos que causam vazamentos. Todos os meses, os drones Kalashnikov checam os dutos com 9,5 mil a 11,5 mil quilômetros.
Um exemplo de drone usado para monitorar pipelines
Além dos UAVs mencionados na Rússia, apliquesistemas não tripulados ZALA-T. De acordo com especialistas, o uso de veículos aéreos não tripulados permite reduzir o custo de manutenção em cerca de 85%.
A Gazprom utiliza veículos não tripulados paralevantamentos de áreas potencialmente petrolíferas. A empresa utiliza VANTs para medir as características dos campos magnéticos em determinados locais. Se compararmos os custos de recursos para tais estudos realizados utilizando métodos tradicionais, os dispositivos requerem aproximadamente três a quatro vezes menos – tanto tempo como dinheiro.
A British Petroleum e a Internet das Coisas
A BP usa ativamente IoT para monitoramentocondições de seus poços. Em 2015, a empresa conectou 650 poços de produção de petróleo à rede. Cada poço possui 30 sensores instalados que medem diversos parâmetros, incluindo pressão e temperatura.
Depois as plataformas foram conectadas à nuvemServiço IoT Predix da GE, que permite analisar informações e não apenas monitorar os parâmetros atuais do poço e da plataforma produtora de petróleo e gás como um todo, mas também simular eventos em um futuro próximo.
A Internet das Coisas é usada ativamente por outras pessoas.empresas, incluindo russo. Primeiro de tudo, para monitorar as áreas e objetos de perigo aumentado, controlar a disponibilidade de equipamentos de proteção individual entre o pessoal e uma resposta rápida em caso de acidentes. Nesse caso, a funcionalidade de IoT não é muito diferente de soluções semelhantes em qualquer outra área - roupas e equipamentos de pessoal são equipados com âncoras UWB que interagem com o sistema usando a rede LoRa. Como resultado, o número de emergências nas empresas é reduzido - por exemplo, a batida de equipamentos especiais nas pessoas é evitada, e os equipamentos e materiais são menos danificados.
Saudi Aramco e Predictive Analytics
A maior companhia de petróleo do mundo em termos deprodução de petróleo e o tamanho das reservas de petróleo A Saudi Aramco lançou um projeto para a implementação de soluções tecnológicas na produção de petróleo e gás. Ao percorrer o site, os operadores recebem informações sobre ações no local atual, incluindo sinais sobre problemas que exigem uma resposta agora ou precisarão ser resolvidos em um futuro próximo. Assim, os operadores não precisam examinar todos os poços, basta monitorar apenas as informações de aviso sobre o que vai para a placa.
Vale a pena notar que este processo só é possível através da combinação de várias tecnologias - a Internet das coisas, gêmeos digitais, modelagem e redes sem fio.
Shell e Robôs
Shell, um dos líderes mundiais em energiasetor, há vários anos começou a usar robôs em seus campos. O sistema chama-se Sensabot; é um robô controlado remotamente capaz de funcionar em locais perigosos para os humanos: por exemplo, em altas temperaturas ou poluição por gases. Os robôs Sensabot resolvem problemas por até seis meses sem necessidade de manutenção.
Os operadores se conectam às câmeras do robô paraveja o que está acontecendo. Todos os dados são transmitidos por uma rede sem fio 4G de alta velocidade. Agora a Shell planeja expandir a funcionalidade dos robôs para que possam ser utilizados não apenas no campo, mas também nas instalações de produção.
Chevron e análise de áudio / vídeo
A Chevron usa umdetecção de vazamentos em oleodutos e gasodutos. A base do desenvolvimento é a análise de sinais acústicos e fluxos de vídeo. O sistema, denominado Programa Catalyst, também inclui um elemento tão importante como a inteligência artificial com capacidade de autoaprendizagem.
Analisando as informações provenientes do pipelineO Catalyst Computing Center detecta pequenos vazamentos que ameaçam se transformar em um grande acidente. Graças à detecção precoce de problemas, eles podem ser eliminados muito mais rapidamente.
O que faz a digitalização da indústria e a robotização?
O uso de soluções tecnológicas no trabalhopermite que empresas "digitalizadas" do setor de petróleo e gás aumentem significativamente as taxas de produção. Ao mesmo tempo, o número de quase todos os tipos de incidentes de emergência (vazamentos, emissões, acidentes com funcionários) é reduzido. A eficiência das atividades operacionais da empresa também está crescendo, o que pode ser visto pela mudança positiva em quase todos os principais indicadores de negócios.
Os benefícios da tecnologia inteligente
De acordo com especialistas, implementação em grande escalaAs tecnologias modernas na indústria de petróleo e gás podem aumentar o aumento do petróleo e do gás global em até 30%. Estima-se que, ao trabalhar com novas tecnologias e métodos, você possa aumentar o indicador de eficiência de desenvolvimento de campo em 5 a 7% e, ao mesmo tempo, reduzir o custo de extração de petróleo em até 25%, incluindo economia de energia.
A principal tendência para os próximos anos -máxima exclusão do homem dos processos tecnológicos. A robotização afetará tanto as unidades individuais quanto os locais industriais em geral. Por exemplo, o estudo de regiões potencialmente de petróleo e gás ou o processo de perfuração de poços será o mais automatizado possível com a organização do controle remoto. Outro ponto importante é aumentar o controle sobre o impacto de toda a indústria de petróleo e gás no meio ambiente. A intervenção humana e seu impacto sobre a natureza na exploração de campos, extração e refino de petróleo devem ser minimizados devido ao controle operacional da situação ambiental, o que é impossível sem implementar soluções abrangentes de IoT.
Soluções modernas só serão eficazes quandomodernização substancial não só dos processos tecnológicos, mas também dos negócios das empresas petrolíferas. O efeito máximo pode ser proporcionado pela transformação de toda a indústria de petróleo e gás, com base em ajustes no quadro legislativo e regulatório, na introdução de novos padrões para o uso de soluções de IoT e no controle de processos tecnológicos. A opção quando cada empresa de petróleo passará por sua própria tentativa e erro com a digitalização parcial dos processos de negócios individuais é longa e economicamente ineficiente. A digitalização proporcionará uma oportunidade para consolidar as melhores práticas em tecnologias modernas para a extração e processamento de petróleo e gás, combinar os esforços das empresas para implementar novas tecnologias, preparar pessoal qualificado e aumentar as vantagens competitivas das empresas russas no mercado mundial.