Produtor Skale Adopsi Inovasi Industri 4.0 untuk Meningkatkan Efisiensi di Tengah Penurunan Harga

Produtor energi mencari ide baru dari Industri 4.0 untuk otomasi, sensor, big data dan pemantauan jarak jauh, menciptakan peluang untuk startup teknologi.

Setelah harga minyak runtuh pertengahan 2010-an, produsen minyak dan gas skale merespons penurunan dengan meminjam teknik dan teknologi dari operasi sumur laut sektor energi, manufaktur, dan bahkan industri medis untuk meningkatkan efisiensi.

Produtor energi mencari Industri 4.0 untuk ide baru tentang otomasi, penggunaan sensor, big data, dan pemantauan jarak jauh. Dalam prosesnya, mereka menciptakan peluang untuk startup teknologi seperti perusahaan inspeksi kendaraan udara tanpa awak. Dari industri medis, produsen energi besar seperti ConocoPhillips meminjam sequensi DNA dan matematika yang digunakan dalam pemindaian MRI untuk mengandalkan lebih sedikit pada pengambilan sampel inti dan bor buta dalam upaya mereka untuk memperas lebih banyak minyak dan gas dari batuan.

“Berdasarkan diskusi kami dengan perusahaan, saya katakan sebelum runtuhnya harga minyak mereka tidak begitu khawatir mencari semua cara mungkin untuk memaksimalkan efisiensi,” kata Artem Abramov, wakil presiden riset skale untuk Rystad Energy (Oslo, Norwegia), perusahaan riset energi independen dan intelijen bisnis yang menyediakan data, alat, analitik dan layanan konsultasi untuk industri energi global. “Ini menciptakan startup teknologi dalam dua tahun terakhir, dan saya harap akan melihat lebih banyak.”

Pada awal 2018, terdapat sekitar 750.000 sumur minyak dan gas skale dan konvensional yang produksi di Amerika Serikat. Dari jumlah tersebut, 207.000 adalah sumur hydraulik fracturing horizontal dan 115.000 dari mereka adalah sumur horizontal tradisional, menurut data Rystad Energy. Data menunjukkan bahwa di antara 23.000 sumur produksi baru yang diharapkan tahun ini, 15.000 akan bor horizontal dengan estimasi biaya $6,45 juta untuk masing-masing, meskipun terdapat perbedaan biaya yang signifikan di seluruh bassin.

Dengan efisiensi yang meningkat, industri biasanya akan melihat penurunan dalam pengangguran. Namun, kekuatan lain telah menciptakan efek paradoks pada permintaan pekerja minyak dan gas skale, mulai dari supir truk hingga insinyur minyak. “Salah satu sisi, setiap otomasi seharusnya memiliki dampak negatif pada pengangguran,” kata Abramov. “Namun karena industri skale sedang meningkat, permintaan pekerja terampil dan bahkan kurang terampil tinggi.” Akibatnya, pengangguran berada pada titik terendah di area seperti Texas Barat, lokasi deposit besar dan aktivitas bor di Bassin Permian.

Pekerja tidak terampil bukanlah satu-satunya yang langka. Saat harga minyak runtuh pada 2015, pendaftaran di program universitas teknik minyak turun. Hal ini membuat insinyur sulit ditemukan, kata Abramov.

Shell Menciptakan ‘Lapangan Skale Masa Depan’

Di tengah peningkatan, Royal Dutch Shell (The Hague, Belanda) menyadari bahwa untuk memompa 11 miliar barel minyak ditemukan dan potensial dalam deposit skale mereka perlu melakukan hal secara berbeda. Pemimpin perusahaan menantang organisasi untuk meningkatkan pendapatan atau mengurangi biaya sambil mempertahankan investasi modal yang stabil. Akibatnya, produsen itu sangat banyak meminjam dari manufaktur dan Industri 4.0.

“Saat kami merangka program iShale, kami sangat hati-hati dan dengan sengaja melihat di luar aliansi eksplorasi dan produksi biasa kepada beberapa pemain inovatif yang telah aktif dalam otomasi, digitalisasi, dan sebagainya, dalam manufaktur,” kata Frederic Wasden, manajer proyek iShale. “Dan itu adalah awal yang nyata untuk kami karena dalam Manufaktur 4.0 terdapat sejumlah industri yang telah melakukan ini selama cukup lama. Sebelum mengembangkan hal baru, tujuan kami adalah memanfaatkan teknologi yang sudah ada yang komersial tersedia. Dengan pendekatan ini, kami merasa risiko teknologi dari sudut pandang perangkat keras relatif rendah.”

Untuk membangun lapangan skale masa depan, Shell membentuk aliansi dengan perusahaan yang dapat membantu produsen energi dengan otomasi, pemantauan jarak jauh, penggunaan sensor, robotika, pengumpulan dan analisis data, komputasi cloud dan penggunaan energi surya serta bateri penyimpanan energi untuk mengurangi biaya operasional.

Dozens dari berbagai macam sensor yang memberikan informasi ke pusat analitik canggih akan digunakan untuk fungsi kritis: kamera untuk mendeteksi kebocoran metan; inframerah untuk mengonfirmasi level tangki dan mencari pencuri; dan akustik untuk menentukan apakah pipa mengerosi. “Kami adalah penerima manfaat dari pekerjaan yang telah dilakukan oleh bisnis manufaktur yang lebih luas dalam mengadopsi sensor tersebut dan oleh karena itu memungkinkan penyedia untuk menskalanya,” kata Wasden.

Fase pertama iShale adalah untuk menunjukkan di aset Bassin Permian bahwa Shell dapat mencapai penghematan biaya, peningkatan produksi, dan peningkatan keselamatan dengan mengubah cara mereka bekerja. Akibatnya, mereka dapat memanfaatkan data yang tersedia dalam operasi mereka dan menggabungkan informasi tersebut dengan analitik canggih untuk mengetahui cara mengoptimalkan praktik produksi dan pemeliharaan mereka.

Dukungan jarak jauh untuk bor dan pemeliharaan sumur adalah salah satu sumbu sudut program. Personel Shell memantau dan memberikan saran pada sumur baru yang sedang dibor di Argentina dari pusat pemantauan mereka di Calgary, Alberta. Setelah sumur beroperasi, personel pemeliharaan yang dilengkapi informasi pengawasan jarak jauh dapat tiba dilengkapi dengan peralatan keselamatan dan spare part yang tepat, yang menunjukkan keuntungan lain. Tujuannya adalah untuk menghindari penglebihan belanja dengan melakukan pemeliharaan yang tidak perlu sambil juga menghilangkan pemadaman operasional karena bagian atau mesin kritis telah gagal.

Raksasa energi juga telah mentransfer teknologi yang digunakan dalam operasi dalam lautnya sendiri ke sumur daratnya.

“Di laut, berat dan ruang berada pada premi mutlak,” kata Wasden. “Industri telah mengetahui cara memisahkan gas, minyak, dan air dalam kapal yang sangat kecil. Teknologi yang sama yang dibawa ke darat memungkinkan kami untuk menempatkan peralatan pemisahan kami pada skid yang dipasang truk dibandingkan membangun pabrik pemisah konvensional atau fasilitas pemrosesan pusat.”

Greg Guidry, wakil presiden eksekutif bisnis tidak konvensional Shell, memberi tahu situs web RigZone pada Oktober 2017 bahwa hasil yang diinginkan untuk iShale meliputi: sumur dan penyelesaian yang terotomatisasi dan terintegrasi; desain fasilitas pusat modular dan skalabel; pad sumur pintar dan komunikasi nirkabel yang mengaktifkan aliran dan pemisahan multi-fase; digitalisasi dan otomatisasi yang memungkinkan manajemen by exception atau pengawasan lapangan standar; dan “organisasi masa depan” dengan personel yang memiliki “basis keterampilan luas” yang terhubung secara digital dan melintasi pelatihan.

Mata di Langit Bergantung pada Perpustakaan Data

Penurunan harga minyak dan buruan selanjutnya untuk penghematan biaya oleh produsen ternyata sangat baik untuk perusahaan seperti PrecisionHawk (Raleigh, NC), perusahaan sensori jarak jauh yang menggunakan kendaraan udara tanpa awak untuk melakukan inspeksi untuk 10 dari 20 perusahaan eksplorasi dan produksi minyak dan gas terbesar.

Badan regulasi berbeda di tingkat negara bagian dan federal menuntut banyak jenis inspeksi dari aset produksi minyak dan gas dengan jadwal yang berbeda dari bulanan hingga tahunan. Sementara produsen dapat membangun teknologi sensori untuk memantau situs sumur baru, biaya untuk memodifikasi ulang peralatan pengukuran itu jauh lebih tinggi daripada menggunakan drone untuk melakukan jenis inspeksi yang sama untuk lapangan lama.

“Masalahnya adalah mereka memiliki banyak situs sumur yang telah berdiri selama tahun-tahun; tidak masuk akal untuk menambahkan sensor $10.000 ke masing-masing,” kata Patrick Lohman, wakil presiden energi untuk PrecisionHawk. “Inilah tempat drone benar-benar berguna.”

Alasan yang baik mengapa drone cocok untuk pekerjaan. Pad sumur dapat berada sejauh dua lapangan sepak bola satu sama lain, dan jalan lokal biasanya menawarkan rute tidak langsung dari satu ke yang lain. Akibatnya, seorang teknisi dapat mengemudi hingga 10 situs sehari untuk melakukan inspeksi, kata Lohman. Di sisi lain, operator drone yang terlatih dapat mengirim kendaraan udaranya ke 100-125 pad sumur sehari, tergantung pada kepadatan.

Tidak hanya drone lebih efisien, mungkin tidak ada kehilangan kualitas dalam proses inspeksi untuk mencari anomali. “Dalam banyak kasus, drone dapat mendeteksi apa yang dapat dideteksi oleh orang,” kata Lohman.

Itu termasuk kamera untuk melihat apakah vegetasi mengganggu pad sumur; kamera termal untuk mendeteksi kebocoran metan atau komponen yang berlebihan panas; laser metan untuk mengukur konsentrasi; dan sensor multi-spektral untuk mendeteksi air yang menggenang.

“Kami berfokus pada pengumpulan aplikasi untuk memberikan kedalaman informasi yang ditandai geospasial kepada klien,” kata Lohman. “Dengan kedalaman data terstruktur, PrecisionHawk akan dapat bekerja dengan klien untuk menggunakan aplikasi kecerdasan buatan untuk mengurangi biaya pemeliharaan.”

PrecisionHawk sedang mengembangkan alat pembelajaran visual yang akan bekerja sama dengan aplikasi AI untuk menggunakan data geospasial yang dikumpulkan drone untuk merekomendasikan pemeliharaan preventif dan memprediksi kegagalan peralatan. Seiring mereka mengumpulkan lebih banyak data secara hemat, alat mereka semakin baik.

Pendekatan Medis Menentukan Tempat Bor

Di ConocoPhillips, geosains meminjam teknik yang digunakan dengan resonansi magnetik medis untuk merakit dan menganalisis data yang diperoleh dari pembacaan seismik untuk proses milik yang dikenal sebagai compressive seismic imaging, menurut transkrip rapat analyst dan investor November 2017. Target mereka adalah Bassin Permian.

Dengan compressive seismic imaging, “daripada pola pengambilan sampel yang teratur seperti yang biasanya Anda miliki dalam seismik, ada pengambilan sampel acak dan kemudian kami menggunakan matematika yang berasal dari bidang medis,” kata Al Hirshberg, wakil presiden eksekutif ConocoPhillips untuk produksi, bor, dan proyek, selama rapat.

Matematika yang diterapkan pada citra tomografis (yaitu, menurut bagian) memberikan peningkatan definisi sepuluh lipat. Matematika yang sama dapat diterapkan pada data titik seismik untuk memberikan peningkatan definisi yang serupa.
“… atau tentu saja, Anda dapat menembak lebih sedikit titik seismik dan mendapatkan resolusi yang sama seperti sebelumnya dengan biaya yang jauh lebih rendah,” kata Hirshberg.

Operator skale juga menggunakan sequensi DNA yang telah menjadi esensial dalam medis. Namun, target sequensi produsen energi adalah mikroba yang tinggal di ruang pori dan jaringan pecahan batuan. Mereka menggunakan hasilnya untuk menilai potensi dan pergerakan minyak guna mengoptimalkan penempatan sumur, memantau konektivitas sumur, dan mengukur produksi seiring waktu untuk penyelesaian, menurut situs web Biota Technology (Houston).