Падение цен приводит к повышению эффективности сланцевых производителей

Производители энергии обращаются к Индустрии 4.0 за новыми идеями в области автоматизации, использования датчиков, больших данных и удаленного мониторинга, создавая возможности для технологических стартапов.

После обвала цен на нефть в середине 2010-х годов производители сланцевой нефти и газа отреагировали на этот спад, позаимствовав методы и технологии у энергетических компаний, работающих на морских скважинах, в производстве и даже в медицинской промышленности, чтобы повысить эффективность.

Производители энергии обратились к Индустрии 4.0 за новыми идеями в области автоматизации, использования датчиков, больших данных и удаленного мониторинга. При этом они создали возможности для технологических стартапов, таких как компании по инспекции беспилотных летательных аппаратов. Из медицины крупные производители энергии, такие как ConocoPhillips, позаимствовали секвенирование ДНК и математику, используемые в МРТ, чтобы меньше полагаться на отбор керна и бурение вслепую в своем стремлении выжать больше нефти и газа из породы.

«Основываясь на наших обсуждениях с компаниями, я бы сказал, что до обвала цен на нефть они не были так озабочены поиском всех возможных способов максимизации эффективности», — сказал Артем Абрамов, вице-президент по исследованиям сланцев Rystad Energy (Осло, Норвегия). ), независимая компания, занимающаяся исследованиями в области энергетики и бизнес-аналитикой, предоставляющая данные, инструменты, аналитику и консультационные услуги для мировой энергетической отрасли. «За последние два года компания создала технологические стартапы, и я ожидаю, что их станет больше».

В начале 2018 года в Соединенных Штатах насчитывалось около 750 000 добывающих сланцевых и обычных нефтяных и газовых скважин. По данным Rystad Energy, из них 207 000 были горизонтальными скважинами с гидроразрывом пласта, а 115 000 из них были традиционными горизонтальными скважинами. Данные показывают, что среди 23 000 новых добывающих скважин, ожидаемых в этом году, 15 000 будут горизонтальными бурениями, стоимость каждой из которых оценивается в 6,45 млн долларов, хотя между бассейнами существуют значительные различия в стоимости.

При повышении эффективности в отрасли обычно ожидается сокращение занятости. Но другие силы оказали парадоксальное влияние на спрос на работников сланцевой нефти и газа, от водителей грузовиков до инженеров-нефтяников. «С одной стороны, любая автоматизация должна отрицательно сказываться на занятости», — сказал Абрамов. «Но поскольку сланцевая промышленность набирает обороты, спрос на квалифицированных и даже менее квалифицированных рабочих высок». В результате безработица находится на рекордно низком уровне в таких областях, как западный Техас, место крупных месторождений и буровых работ в Пермском бассейне.

В дефиците не только неквалифицированные рабочие. Когда в 2015 году цены на нефть рухнули, количество студентов, поступивших в университеты нефтяной инженерии, сократилось. По словам Абрамова, из-за этого инженеров стало трудно найти.

Shell изобретает «сланцевое месторождение будущего»

В разгар своего наращивания компания Royal Dutch Shell (Гаага, Нидерланды) осознала, что для того, чтобы добывать 11 миллиардов баррелей разведанной и перспективной нефти в сланцевых месторождениях, ей нужно действовать по-другому. Руководители компании поставили перед организацией задачу либо увеличить доходы, либо сократить расходы, сохраняя при этом стабильные капитальные вложения. В результате производитель много позаимствовал у производства и Индустрии 4.0.

«Когда мы разрабатывали программу iShale, мы очень внимательно и намеренно смотрели за пределы обычных альянсов в области разведки и добычи на некоторых инновационных игроков, которые были активны в области автоматизации, цифровизации и т. д. в производстве», — сказал Фредерик Васден. Менеджер проекта iShale. «И это было настоящим преимуществом для нас, потому что в «Производстве 4.0» есть ряд отраслей, которые были в этом в течение достаточно долгого времени. Прежде чем разрабатывать что-то новое, нашей целью было использовать существующие коммерчески доступные технологии. Мы считаем, что при таком подходе риск технологии с точки зрения оборудования относительно низок».

Чтобы построить сланцевое месторождение будущего, Shell сформировала альянсы с компаниями, которые могли бы помочь производителю энергии с помощью автоматизации, удаленного мониторинга, использования датчиков, робототехники, сбора и анализа данных, облачных вычислений и использования солнечной энергии и аккумуляторов энергии для сокращения эксплуатационные расходы.

Десятки различных типов датчиков, которые передают информацию в передовой аналитический центр, будут развернуты для критически важных функций:камеры для обнаружения утечек метана; инфракрасный для подтверждения уровня в баке и обнаружения злоумышленников; и акустика для определения эрозии трубы. «Мы являемся бенефициарами работы, проделанной более широким производственным бизнесом по внедрению этих датчиков и, следовательно, предоставлению поставщикам возможности масштабировать их», — сказал Васден.

Первый этап iShale должен продемонстрировать на активе Пермского бассейна, что «Шелл» может добиться снижения затрат, повышения производительности и повышения безопасности путем изменения способа работы. В результате он может использовать данные, доступные в своей деятельности, и сочетать эту информацию с расширенной аналитикой, чтобы выяснить, как оптимизировать свои методы производства и обслуживания.

Удаленная поддержка бурения и обслуживания скважин является одним из краеугольных камней программы. Персонал «Шелл» контролировал и консультировал по бурению новой скважины в Аргентине из центра мониторинга в Калгари, Альберта. После того, как скважина заработает, обслуживающий персонал, которому будет предоставлена ​​информация для дистанционного наблюдения, может прибыть с необходимым защитным оборудованием и деталями, что демонстрирует еще одно преимущество. Цель состоит в том, чтобы избежать перерасхода средств, выполняя ненужное техническое обслуживание, а также исключая операционные остановки из-за отказа критической части или части оборудования.

Энергетический гигант также перенес технологии, используемые в его собственных глубоководных операциях, в береговые скважины.

«В море вес и пространство имеют первостепенное значение», — сказал Васден. «Промышленность придумала, как разделить газ, нефть и воду в очень маленьком сосуде. Та же самая технология, примененная на суше, позволяет нам размещать наше сепарационное оборудование на салазках, установленных на грузовиках, вместо того, чтобы строить более традиционные сепарационные установки или центральные перерабатывающие предприятия».

Грег Гидри, исполнительный вице-президент по нетрадиционному бизнесу Shell, сообщил веб-сайту RigZone в октябре 2017 года, что желаемые результаты для iShale включают:автоматизированные и интегрированные скважины и заканчивание; масштабируемые модульные центральные объекты; интеллектуальные кустовые площадки и беспроводная связь, обеспечивающие многофазный поток и разделение; оцифровка и автоматизация управления путем исключения или стандартного полевого наблюдения; и «организация будущего» с персоналом «широкой квалификации», который подключен к цифровым технологиям и проходит перекрестное обучение.

Глаза в небе зависят от библиотеки данных

Падение цен на нефть и последующая погоня производителей за сокращением затрат оказались очень выгодными для таких компаний, как PrecisionHawk (Роли, Северная Каролина), компании дистанционного зондирования, которая использует беспилотные летательные аппараты для проверки 10 из 20 крупнейших нефтяных и компании по разведке и добыче газа.

Различные регулирующие органы на уровне штатов и на федеральном уровне требуют различных видов инспекций нефтегазодобывающих активов по разным графикам, от ежемесячных до ежегодных. Хотя производители могут встраивать датчики для наблюдения за новыми скважинами, стоимость модернизации этого измерительного оборудования намного выше, чем использование дронов для выполнения того же типа проверок на старых месторождениях.

«Проблема в том, что у них много скважин, которые работают годами; нет смысла добавлять к каждому датчику за 10 000 долларов», — сказал Патрик Лохман, вице-президент PrecisionHawk по энергетике. «Именно здесь на помощь приходят дроны».

Есть веская причина, по которой дроны хорошо подходят для этой работы. Площадки колодцев могут быть расположены на расстоянии двух футбольных полей друг от друга, а местные дороги обычно предлагают непрямой путь от одного к другому. В результате технический специалист может посещать до 10 объектов в день для проведения инспекций, сказал Лохман. Напротив, обученный оператор дрона может отправить свой летательный аппарат на 100–125 кустовых площадок в день, в зависимости от плотности.

Мало того, что дрон более эффективен, в процессе проверки может не быть потери качества при поиске аномалий. «Во многих случаях дрон может обнаружить все, что может обнаружить человек», — сказал Ломан.

Это включает в себя камеры, чтобы увидеть, не посягает ли растительность на кустовую площадку; тепловизоры для обнаружения утечек метана или перегрева компонентов; метановые лазеры для измерения концентрации; и мультиспектральные датчики для обнаружения скопившейся воды.

«Мы сосредоточены на объединении приложений в стек, чтобы предоставить клиентам глубину информации с геопространственными тегами, — сказал Лохман. «Благодаря обширным структурированным данным PrecisionHawk сможет работать с клиентами, чтобы использовать приложения искусственного интеллекта для снижения затрат на обслуживание».

PrecisionHawk разрабатывает инструменты визуального обучения, которые будут работать в координации с приложениями искусственного интеллекта, чтобы использовать геопространственные данные, собранные дронами, чтобы рекомендовать профилактическое обслуживание и прогнозировать отказ оборудования. По мере того, как они экономно собирают больше данных, их набор инструментов улучшается.

Посещение врача предписывает, где сверлить

В ConocoPhillips ученые-геологи заимствуют методы, используемые в медицинской магнитно-резонансной томографии, для сбора и анализа данных, полученных из сейсмических показаний, для запатентованного процесса, известного как компрессионная сейсмическая визуализация, согласно стенограмме встречи аналитиков и инвесторов в ноябре 2017 года. Их цель — Пермский бассейн.

При построении сжатых сейсмических изображений «вместо упорядоченной схемы выборки, как это обычно бывает в сейсморазведке, используется случайная выборка, а затем мы используем математику из области медицины», — Эл Хиршберг, исполнительный вице-президент ConocoPhillips по добыче, бурению и проектов, - сказал в ходе встречи.

Математика, примененная к томографической (то есть по срезам) визуализации, дает 10-кратное увеличение четкости. Та же математика может быть применена к данным сейсмических точек, чтобы получить такое же увеличение четкости.
«… или, конечно, вы можете снимать меньше сейсмических точек и получать то же разрешение, что и раньше, при гораздо меньших затратах», — Хиршберг. сказал.

Операторы сланцевых месторождений также используют секвенирование ДНК, которое стало незаменимым в медицине. Но целью секвенирования производителей энергии являются микробы, живущие в порах и сети трещин горных пород. Согласно веб-сайту Biota Technology (Хьюстон), они используют результаты для оценки потенциала и движения нефти, чтобы оптимизировать размещение скважин, контролировать связность скважин и измерять добычу с течением времени для заканчивания скважин.