Un guide complet sur les jumeaux numériques dans l'industrie pétrolière et gazière

Dans les industries fortement dépendantes des actifs et des opérations, comme le pétrole et le gaz, il est essentiel de garantir une surveillance, une maintenance et une gestion efficaces des équipements et des processus. À cet égard, les jumeaux numériques dans l'industrie pétrolière et gazière transforment fondamentalement le paysage opérationnel des entreprises pétrolières et gazières. Des études menées par Société des ingénieurs pétroliers (SPE) ont indiqué que le temps consacré à la prévention des complications et des accidents représente environ 20 à 25 % du temps total de construction des puits.

Les bases de Jumeaux numériques dans le secteur du pétrole et du gaz Industrie

Qu'est-ce qu'un jumeau numérique exactement ?

Un jumeau numérique sert de réplique virtuelle des actifs physiques déployés sur le terrain, allant des pompes et compresseurs aux turbines et pipelines.

Pour que le concept de jumeaux numériques soit efficace, il est impératif d’avoir accès à des données opérationnelles actualisées et en temps réel concernant ces actifs. Si les progrès du cloud computing, de l’analyse avancée et de l’IA ont révolutionné le secteur, l’efficacité d’un jumeau numérique dépend de son intégration à un référentiel de données centralisé contenant des informations complètes sur les actifs.

La création d'un jumeau numérique suit un processus algorithmique. Dans un premier temps, un modèle 3D est généré, puis enrichi de détails essentiels, notamment la disposition, la géométrie, les schémas et les spécifications techniques collectées auprès de diverses sources. Cet ensemble de données consolidé est partagé entre différents services, englobant l'ingénierie, l'approvisionnement et les opérations.

Les actifs numériques étant automatiquement mis à jour avec les dernières données opérationnelles et de maintenance, les opérateurs peuvent facilement récupérer des informations pertinentes sur l'état et les performances des actifs grâce à des balises de données. En traitant les pannes ou les interruptions de production de manière proactive, les mesures de maintenance préventive sont prioritaires sur les mesures réactives, ce qui prolonge la durée de vie des actifs et réduit les dépenses de maintenance à long terme.

Avantages des jumeaux numériques dans l'industrie pétrolière et gazière

Économies de coûts

L'intégration de jumeaux numériques permet de réaliser des économies substantielles. Par exemple, leur mise en œuvre dans les projets d'exploitation pétrolière et gazière offshore en mer du Nord a permis de réaliser des économies de plus de 2 millions d'euros pour des projets comportant des topsides de 10,000 9 tonnes. Selon une étude de GEP, les jumeaux numériques et les systèmes de données intelligents ont le potentiel de réduire de 15 à 2021 % le coût total des projets de démantèlement pour les opérateurs pétroliers et gaziers. En outre, si les projections de Gartner se confirment, près de la moitié des principales applications industrielles auront adopté des jumeaux numériques d'ici 10, améliorant ainsi l'efficacité opérationnelle de XNUMX %.

L'efficacité opérationnelle

Un jumeau numérique est une réplique complexe d’actifs physiques, englobant des plans détaillés d’infrastructures entières, notamment des pipelines, des systèmes de collecte, des échangeurs de chaleur, des turbines, des pompes et des compresseurs. Cette représentation complète permet aux entreprises de modéliser les processus, d’exercer un contrôle et de faciliter la surveillance de l’état des équipements. Les jumeaux numériques améliorent les performances de production en identifiant de manière préventive les problèmes d’équipement, en découvrant des pistes d’amélioration des processus et en minimisant les temps d’arrêt imprévus. En tirant parti des jumeaux numériques, les sociétés pétrolières et gazières réalisent rapidement des gains significatifs. Même une modeste augmentation de 0.1 % de la production, attribuable à l’amélioration des processus et de l’efficacité opérationnelle, se traduit par des millions de dollars de revenus supplémentaires pour ces entreprises.

Sécurité du lieu de travail

En utilisant des dispositifs portables intelligents tels que des montres connectées, des ordinateurs holographiques portables, des affichages tête haute intelligents (HUD), des étiquettes Bluetooth à faible consommation d'énergie (BLE) et des vêtements de travail intelligents (y compris des gilets biométriques, des casques et des bottes), les sociétés pétrolières et gazières améliorent efficacement la sécurité au travail. Ces appareils, complétés par des jumeaux numériques, facilitent la connaissance en temps réel de la localisation de l'opérateur dans des contextes spécifiques, surveillent l'exposition aux environnements dangereux, atténuent la fatigue de l'opérateur en tant que cause principale des incidents et fournissent des informations critiques à l'usine en temps réel au moment le plus nécessaire.

Application de Les jumeaux numériques dans l'industrie pétrolière et gazière

1. Surveillance et maintenance prédictive des champs pétrolifères

Les jumeaux numériques jouent un rôle essentiel dans la maintenance prédictive des actifs en identifiant de manière proactive les problèmes potentiels, réduisant ainsi les temps d'arrêt imprévus et optimisant les coûts de maintenance. En s'appuyant sur l'analyse prédictive, les jumeaux numériques surveillent en permanence les performances des équipements sur le terrain, générant des signatures d'actifs uniques qui encapsulent des informations cruciales telles que les conditions ambiantes, les paramètres opérationnels et les données de chargement historiques. Les données en temps réel sont ensuite comparées à ces modèles pour détecter tout écart dans les modèles, déclenchant des notifications d'alerte précoce pour anticiper les pannes majeures et garantir la fiabilité opérationnelle.

2. Réalisation de simulations dynamiques pour parvenir à des flux de production optimaux

Les simulations dynamiques facilitées par les jumeaux numériques révolutionnent les flux de production en permettant une planification et une analyse minutieuses avant le déploiement. En exécutant des simulations avant le déploiement physique, les concepteurs de flux de travail acquièrent une compréhension complète des goulots d'étranglement et des inefficacités potentiels, ce qui leur permet d'optimiser les processus pour une productivité accrue. Intégrés aux simulations et aux analyses de données, les jumeaux numériques offrent des informations exploitables sur les flux de travail actuels, facilitant la résolution proactive des problèmes et proposant des alternatives viables pour relever les défis de production au fur et à mesure qu'ils surviennent.

3. Modélisation de scénarios de forage réels pour déterminer la faisabilité de l'équipement

Les jumeaux numériques offrent une plate-forme sophistiquée pour modéliser des scénarios de forage réels, fournissant des informations précieuses sur la faisabilité de l'équipement. En identifiant de manière préventive les problèmes et défis potentiels, les opérateurs peuvent optimiser l'efficacité de l'équipement et réduire les coûts globaux de construction des puits. De plus, les jumeaux numériques améliorent les activités de forage géothermique en rationalisant les opérations et en accélérant construction de puits les délais, optimisant ainsi les déplacements de plates-formes programmés et d'autres services de puits.

4. Optimisation de la production grâce aux jumeaux numériques

Les jumeaux numériques aident à optimiser la production de pétrole et de gaz en fournissant des informations sur les données à travers cinq étapes différentes, à savoir :

• Organisation et mise en œuvre du système de gestion de maintenance assistée par ordinateur (GMAO)
• Amélioration de la fiabilité des actifs
• Gérer la configuration des informations
• Optimiser les connaissances opérationnelles
• Maintenance et gestion des actifs tout au long de la vie (jumeaux numériques permanents)

5. Intégration de données pour une gestion intelligente des actifs

La gestion intelligente des actifs implique l'obtention de données provenant de plusieurs sources de données, notamment SCADA, la télédétection, les données de surveillance souterraine, etc., impliquant ainsi l'intégration entre les systèmes internes et externes et les opérations de back-office.

La gestion des actifs physiques par le biais de jumeaux numériques nécessite donc non seulement une maintenance en temps réel, mais aussi la mesure des performances des actifs dans le cadre de divers scénarios hypothétiques. De plus, elle minimise les coûts associés aux déplacements aller-retour sur le terrain

Rockwell s'est associé aux services IoT de Microsoft pour gérer de manière proactive ses actifs pétroliers et gaziers. Rockwell utilise la plateforme IoT pour surveiller les moteurs à vitesse variable de ses pompes depuis son centre de commande dans l'Ohio. L'entreprise peut alors identifier proactivement les problèmes en temps réel, économisant jusqu'à 300,000 XNUMX $ de production par jour qu'une pompe défectueuse pourrait autrement coûter.

6. Sécurité accrue au travail

Les appareils IoT portables intelligents tels que les montres intelligentes, les gilets biométriques et les étiquettes Bluetooth aident à surveiller les activités de la main-d'œuvre, à suivre la localisation des opérateurs, à sensibiliser à la fatigue de la main-d'œuvre et à accéder aux informations critiques sur l'usine.

7. Maintenir les connaissances tacites de l'entreprise à l'aide de jumeaux numériques

L’âge moyen des employés de l’industrie pétrolière et gazière est de 56 ans et ils seront admissibles à la retraite au cours de la prochaine décennie, menaçant ainsi l’industrie d’une pénurie critique de compétences.

En maintenant un référentiel centralisé d’informations sur les actifs, le concept de jumeaux numériques permet d’atteindre l’efficacité opérationnelle et de réduire le coût des opérations en éliminant le besoin d’embaucher du personnel coûteux.

Conclusion

En résumé, la mise en œuvre de jumeaux numériques dans le secteur pétrolier et gazier offre des avantages considérables, notamment une efficacité accrue, une sécurité accrue et une réduction des coûts. À mesure que la technologie évolue, le potentiel des jumeaux numériques à révolutionner les opérations continuera de croître. Pour tirer pleinement parti de cette innovation, les entreprises doivent investir dans des infrastructures robustes et du personnel qualifié. L’adoption des jumeaux numériques est essentielle pour rester compétitive et résiliente sur le marché dynamique du pétrole et du gaz.