Prijsdaling leidt schalieproducenten tot grotere efficiëntie

Energieproducenten kijken naar Industrie 4.0 voor nieuwe ideeën over automatisering, gebruik van sensoren, big data en monitoring op afstand, wat kansen creëert voor tech startups.

Nadat de aardolieprijzen halverwege 2010 waren ingestort, reageerden schalieolie- en -gasproducenten op de neergang door technieken en technologie te lenen van de offshore-putactiviteiten, productie en zelfs de medische industrie van de energiesector om de efficiëntie te verhogen.

De energieproducenten keken naar Industrie 4.0 voor nieuwe ideeën over automatisering, gebruik van sensoren, big data en monitoring op afstand. Daarbij creëerden ze kansen voor technologische startups zoals inspectiebedrijven voor onbemande luchtvaartuigen. Van de geneeskunde leenden grote energieproducenten zoals ConocoPhillips DNA-sequencing en wiskunde die wordt gebruikt bij MRI-scans om minder te vertrouwen op kernbemonstering en blind boren in hun zoektocht om meer olie en gas uit gesteente te persen.

"Op basis van onze gesprekken met bedrijven zou ik zeggen dat ze vóór de ineenstorting van de olieprijzen niet zo bezig waren met het zoeken naar alle mogelijke manieren om de efficiëntie te maximaliseren", zegt Artem Abramov, vice-president schalieonderzoek bij Rystad Energy (Oslo, Noorwegen). ), een onafhankelijk energieonderzoeks- en business intelligence-bedrijf dat gegevens, tools, analyses en adviesdiensten levert aan de wereldwijde energie-industrie. "Het heeft de afgelopen twee jaar technologie-startups gecreëerd en ik verwacht er nog meer te zien."

Begin 2018 waren er in de Verenigde Staten ongeveer 750.000 producerende schalie- en conventionele olie- en gasbronnen. Daarvan waren 207.000 horizontale hydraulische breekputten en 115.000 daarvan waren traditionele horizontale putten, volgens gegevens van Rystad Energy. Uit de gegevens blijkt dat van de 23.000 nieuwe producerende putten die dit jaar worden verwacht, er 15.000 horizontale boren zullen zijn met een geschatte kostprijs van $ 6,45 miljoen voor elk, hoewel er aanzienlijke kostenverschillen zijn tussen de bekkens.

Als de efficiëntie toeneemt, zou de industrie normaal gesproken een daling van de werkgelegenheid verwachten. Maar andere krachten hebben een paradoxaal effect gecreëerd op de vraag naar schalieolie- en gasarbeiders, variërend van vrachtwagenchauffeurs tot petroleumingenieurs. "Aan de ene kant zou elke automatisering een negatief effect moeten hebben op de werkgelegenheid", zei Abramov. "Maar aangezien de schalie-industrie groeit, is de vraag naar geschoolde en zelfs minder geschoolde arbeiders groot." Als gevolg hiervan bevindt de werkloosheid zich op een recordlaagte in gebieden zoals West-Texas, waar grote afzettingen en booractiviteiten in het Perm-bekken plaatsvinden.

Ongeschoolde arbeiders zijn niet de enigen die schaars zijn. Toen de aardolieprijzen in 2015 instortten, daalde de inschrijving voor universitaire programma's voor petroleumtechnologie. Hierdoor zijn ingenieurs moeilijk te vinden, zei Abramov.

Shell vindt 'schalieveld van de toekomst' uit

Tijdens de opmars realiseerde Royal Dutch Shell (Den Haag, Nederland) zich dat om 11 miljard vaten ontdekte en toekomstige olie in schalievoorraden te pompen, het anders moest. Bedrijfsleiders daagden de organisatie uit om ofwel de inkomsten te verhogen of de kosten te verlagen met behoud van een gestage kapitaalinvestering. Als gevolg hiervan leende de producent zwaar van de industrie en Industrie 4.0.

"Toen we het iShale-programma opstelden, hebben we heel zorgvuldig en opzettelijk buiten de gebruikelijke allianties in de exploratie- en productie-industrie gekeken naar enkele van de innovatieve spelers die actief waren op het gebied van automatisering, digitalisering, enzovoort, in de productie", zegt Frederic Wasden, iShale-projectmanager. “En dat was een echte voorsprong voor ons, want in Manufacturing 4.0 zijn er een aantal industrieën die hier al geruime tijd mee bezig zijn. Voordat we iets nieuws ontwikkelden, was ons doel om gebruik te maken van bestaande technologie die in de handel verkrijgbaar is. Met deze aanpak zijn we van mening dat het risico van de technologie vanuit hardwareperspectief relatief laag is.”

Om het schalieveld van de toekomst op te bouwen, heeft Shell allianties gesloten met bedrijven die de energieproducent kunnen helpen met automatisering, monitoring op afstand, gebruik van sensoren, robotica, gegevensverzameling en -analyse, cloud computing en het gebruik van zonne-energie en energieopslagbatterijen om de bedrijfskosten.

Tientallen verschillende soorten sensoren die informatie naar een geavanceerd analysecentrum sturen, worden ingezet voor kritieke functies:camera's om methaanlekken te detecteren; infrarood om tankniveaus te bevestigen en indringers te spotten; en akoestiek om te bepalen of een pijp erodeert. "Wij zijn de begunstigden van het werk dat is gedaan door de bredere productiesector bij het adopteren van die sensoren en daardoor de leveranciers in staat te stellen deze op te schalen", zei Wasden.

De eerste fase van iShale is om in het Perm-bekken te demonstreren dat Shell kostenbesparingen, productieverbeteringen en veiligheidsverbeteringen kan realiseren door de manier waarop het werkt aan te passen. Als gevolg hiervan kan het profiteren van de gegevens die beschikbaar zijn in zijn activiteiten en die informatie combineren met geavanceerde analyses om erachter te komen hoe zijn productie- en onderhoudspraktijken kunnen worden geoptimaliseerd.

Ondersteuning op afstand voor het boren en onderhouden van putten is een van de hoekstenen van het programma. Shell-personeel heeft vanuit het meetcentrum in Calgary, Alberta, toezicht gehouden op en geadviseerd over een nieuwe put die in Argentinië wordt geboord. Als een put eenmaal in bedrijf is, kan onderhoudspersoneel dat wordt voorzien van bewakingsinformatie op afstand arriveren met de juiste veiligheidsuitrusting en onderdelen, wat nog een voordeel aantoont. Het doel is om te hoge uitgaven te voorkomen door onnodig onderhoud uit te voeren en tegelijkertijd operationele stilstanden te elimineren omdat een kritiek onderdeel of onderdeel van de machine is uitgevallen.

De energiegigant heeft ook de technologie die wordt gebruikt in zijn eigen diepwateractiviteiten overgebracht naar zijn onshore-putten.

"Offshore, gewicht en ruimte zijn absoluut top", zegt Wasden. “De industrie heeft ontdekt hoe gas, olie en water in een heel klein vat kunnen worden gescheiden. Diezelfde technologie die aan land is gebracht, stelt ons in staat om onze scheidingsapparatuur op een op een vrachtwagen gemonteerde skid te plaatsen in plaats van een meer conventionele scheidingsinstallatie of centrale verwerkingsfaciliteit te bouwen.”

Greg Guidry, executive vice president van de onconventionele business van Shell, vertelde in oktober 2017 op de RigZone-website dat de gewenste resultaten voor iShale zijn:geautomatiseerde en geïntegreerde putten en opleveringen; schaalbare, modulaire ontwerpen voor centrale voorzieningen; intelligente putkussens en draadloze communicatie die meerfasige stroom en scheiding mogelijk maken; digitalisering en automatiseringsbeheer bij uitzondering of standaard veldbewaking; en een "organisatie van de toekomst" met personeel met een "brede vaardigheidsbasis" die digitaal verbonden en getraind is.

Eyes in the Sky hangt af van bibliotheek met gegevens

De daling van de olieprijzen en de daaropvolgende jacht op kostenbesparingen door producenten bleek erg goed te zijn voor bedrijven als PrecisionHawk (Raleigh, NC), een teledetectiebedrijf dat onbemande luchtvaartuigen gebruikt om inspecties uit te voeren voor 10 van de 20 grootste olie- en gasexploratie- en productiebedrijven.

Verschillende regelgevende instanties op staats- en federaal niveau eisen vele soorten inspecties van olie- en gasproductieactiva volgens verschillende schema's, van maandelijks tot jaarlijks. Hoewel producenten detectietechnologie kunnen inbouwen om nieuwe boorputlocaties te bewaken, zijn de kosten van het aanpassen van die meetapparatuur veel hoger dan het gebruik van drones om hetzelfde type inspecties uit te voeren voor oude velden.

“Het probleem is dat ze veel bronnen hebben die al jaren in de lucht zijn; het heeft geen zin om aan elke sensor een sensor van $ 10.000 toe te voegen”, zegt Patrick Lohman, vice-president energie voor PrecisionHawk. "Dat is waar drones echt van pas komen."

Er is een goede reden dat drones geschikt zijn voor het werk. Well pads kunnen tot twee voetbalvelden uit elkaar worden geplaatst, en lokale wegen bieden meestal een indirecte route van de ene naar de andere. Als gevolg hiervan kan een technicus naar maximaal 10 locaties per dag rijden om inspecties uit te voeren, zei Lohman. Daarentegen kan een getrainde drone-operator zijn luchtvoertuig per dag naar 100-125 putkussens sturen, afhankelijk van de dichtheid.

Niet alleen is een drone efficiënter, er mag geen kwaliteitsverlies optreden in het inspectieproces om afwijkingen op te sporen. "In veel gevallen kan een drone alles detecteren wat een persoon kan detecteren," zei Lohman.

Dat omvat camera's om te zien of vegetatie het putpad binnendringt; warmtebeeldcamera's om methaanlekken of oververhitte componenten te detecteren; methaanlasers om concentraties te meten; en multi-spectrale sensoren om gepoold water te detecteren.

"We richten ons op het stapelen van applicaties om klanten diepte te bieden in georuimtelijk getagde informatie", zei Lohman. "Met een diepgaande hoeveelheid gestructureerde gegevens kan PrecisionHawk met klanten samenwerken om kunstmatige-intelligentietoepassingen te gebruiken om de onderhoudskosten te verlagen."

PrecisionHawk ontwikkelt visuele leerhulpmiddelen die zullen samenwerken met AI-toepassingen om door drones verzamelde, geospatiale gegevens te gebruiken om preventief onderhoud aan te bevelen en apparatuurstoringen te voorspellen. Naarmate ze meer gegevens op een economische manier verzamelen, verbetert hun toolset.

Medisch gaan schrijft voor waar te boren

Bij ConocoPhillips lenen geowetenschappers technieken die worden gebruikt met medische magnetische resonantiebeeldvorming voor het samenstellen en analyseren van gegevens die zijn verkregen uit seismische metingen voor een eigen proces dat bekend staat als compressieve seismische beeldvorming, volgens een transcript van een analisten- en investeerdersbijeenkomst van november 2017. Hun doel is het Perm-bekken.

Met compressieve seismische beeldvorming "in plaats van een geordend bemonsteringspatroon zoals je normaal hebt bij seismisch onderzoek, is er een willekeurige bemonstering en dan gebruiken we wiskunde die uit de medische wereld komt", Al Hirshberg, ConocoPhillips executive vice-president van productie, boren en projecten, zei tijdens de vergadering.

Wiskunde toegepast op tomografische (d.w.z. door secties) beeldvorming geeft een 10-voudige toename van de definitie. Dezelfde wiskunde kan worden toegepast op seismische puntgegevens om een ​​vergelijkbare toename van de definitie te geven.
"... of u kunt natuurlijk minder seismische punten fotograferen en dezelfde resolutie krijgen als voorheen voor veel lagere kosten," Hirshberg zei.

Schalie-operators gebruiken ook DNA-sequencing die essentieel is geworden in de geneeskunde. Maar de sequentiedoelen van de energieproducenten zijn de microben die in de porieruimten en breuknetwerken van gesteenten leven. Volgens de website van Biota Technology (Houston) gebruiken ze de resultaten om het potentieel en de beweging van olie te beoordelen om de plaatsing van de put te optimaliseren, de connectiviteit van de put te bewaken en de productie in de loop van de tijd te meten voor voltooiing.