Um guia abrangente para gêmeos digitais na indústria de petróleo e gás

Em indústrias fortemente dependentes de ativos e operações, como Óleo e Gás, garantir monitoramento, manutenção e gerenciamento eficientes de equipamentos e processos é crucial. Nesse sentido, os gêmeos digitais na indústria de petróleo e gás estão transformando fundamentalmente o cenário operacional das empresas de O&G. Estudos conduzidos pela Sociedade de Engenheiros de Petróleo (SPE) indicaram que dedicar tempo para prevenir complicações e acidentes é responsável por aproximadamente 20–25% do tempo total de construção de poços.

O básico de Gêmeos Digitais no setor de petróleo e gás Expertise

O que exatamente é um gêmeo digital?

Um gêmeo digital serve como uma réplica virtual de ativos físicos implantados em campo, desde bombas e compressores até turbinas e tubulações.

Para que o conceito de gêmeos digitais seja eficaz, é imperativo ter acesso a dados operacionais atualizados e em tempo real referentes a esses ativos. Embora os avanços na computação em nuvem, análises avançadas e IA tenham revolucionado o setor, a eficácia de um gêmeo digital depende de sua integração com um repositório de dados centralizado contendo informações abrangentes relacionadas a ativos.

A criação de um gêmeo digital segue um processo algorítmico. Inicialmente, um modelo 3D é gerado e então enriquecido com detalhes essenciais, incluindo layout, geometria, esquemas e especificações de engenharia coletados de diversas fontes. Este conjunto de dados consolidado é compartilhado entre diferentes departamentos, abrangendo engenharia, aquisição e operações.

Como o ativo digital é atualizado automaticamente com os dados operacionais e de manutenção mais recentes, os operadores podem recuperar facilmente informações pertinentes sobre a saúde e o desempenho do ativo por meio de tags de dados. Ao abordar falhas ou interrupções de produção proativamente, as medidas de manutenção preventiva são priorizadas em relação às reativas, estendendo assim a vida útil do ativo e reduzindo as despesas de manutenção a longo prazo.

Benefícios dos gêmeos digitais na indústria de petróleo e gás

Economia de Custos

A integração de gêmeos digitais produz vantagens substanciais de economia de custos. Por exemplo, sua implementação em empreendimentos offshore de petróleo e gás no Mar do Norte resultou em economias superiores a 2 milhões de euros para projetos com topsides de 10,000 toneladas. De acordo com um estudo da GEP, gêmeos digitais e sistemas de dados inteligentes têm o potencial de reduzir os custos totais de projetos de descomissionamento para operadores de petróleo e gás em 9% a 15%. Além disso, se as projeções da Gartner forem verdadeiras, quase metade das principais aplicações industriais terão adotado gêmeos digitais até 2021, aumentando a eficiência operacional em 10%.

Eficácia operacional

Um gêmeo digital serve como uma réplica complexa de ativos físicos, abrangendo planos detalhados de infraestruturas inteiras, incluindo tubulações, sistemas de coleta, trocadores de calor, turbinas, bombas e compressores. Essa representação abrangente capacita as empresas a modelar processos, exercer controle e facilitar o monitoramento da saúde do equipamento. Os gêmeos digitais elevam o desempenho da produção ao identificar preventivamente problemas de equipamento, descobrindo caminhos para aprimoramento de processo e minimizando o tempo de inatividade não planejado. Ao alavancar gêmeos digitais, as empresas de petróleo e gás estão rapidamente percebendo ganhos significativos. Mesmo um modesto aumento de 0.1% na produção, atribuível à eficiência operacional e de processo aprimorada, se traduz em milhões de dólares em receita adicional para essas empresas.

Segurança no local de trabalho

Utilizando wearables inteligentes, como smartwatches, computadores holográficos vestíveis, heads-up displays (HUDs) inteligentes, tags Bluetooth de baixa energia (BLE) e roupas de trabalho inteligentes (incluindo coletes biométricos, capacetes e botas), as empresas de petróleo e gás estão efetivamente aprimorando a segurança no local de trabalho. Esses dispositivos, complementados por gêmeos digitais, facilitam a conscientização em tempo real da localização do operador em contextos específicos, monitoram a exposição a ambientes perigosos, mitigam a fadiga do operador como causa raiz de incidentes e fornecem informações críticas ao chão de fábrica em tempo real quando mais necessário.

Aplicação de Gêmeos digitais na indústria de petróleo e gás

1. Monitoramento de campos petrolíferos e manutenção preditiva

Os gêmeos digitais desempenham um papel fundamental na manutenção preditiva de ativos ao identificar proativamente problemas potenciais, mitigando assim paradas não planejadas e otimizando os custos de manutenção. Aproveitando a análise preditiva, os gêmeos digitais monitoram continuamente o desempenho do equipamento em campo, gerando assinaturas de ativos exclusivas que encapsulam informações cruciais, como condições ambientais, parâmetros operacionais e dados históricos de carga. Os dados em tempo real são então comparados com esses modelos para detectar quaisquer desvios nos padrões, acionando notificações de alerta antecipado para evitar grandes avarias e garantir a confiabilidade operacional.

2. Realização de simulações dinâmicas para chegar a fluxos de trabalho de produção ideais

Simulações dinâmicas facilitadas por gêmeos digitais revolucionam os fluxos de trabalho de produção ao permitir um planejamento e análise meticulosos de pré-implantação. Ao executar simulações antes da implantação física, os designers de fluxo de trabalho ganham uma compreensão abrangente de potenciais gargalos e ineficiências, permitindo que otimizem processos para maior produtividade. Integrados com simulações e análises de dados, os gêmeos digitais oferecem insights acionáveis ​​sobre os fluxos de trabalho atuais, auxiliando na resolução proativa de problemas e oferecendo alternativas viáveis ​​para abordar os desafios de produção conforme eles surgem.

3. Modelagem de cenários de perfuração da vida real para determinar a viabilidade do equipamento

Os gêmeos digitais oferecem uma plataforma sofisticada para modelar cenários de perfuração da vida real, fornecendo insights inestimáveis ​​sobre a viabilidade do equipamento. Ao identificar preventivamente problemas e desafios potenciais, os operadores podem otimizar a eficiência do equipamento e reduzir os custos gerais de construção de poços. Além disso, os gêmeos digitais aprimoram as atividades de perfuração geotérmica ao simplificar as operações e agilizar construção de poço cronogramas, otimizando assim as movimentações programadas de sondas e outros serviços de poço.

4. Otimização da produção através de gêmeos digitais

Os gêmeos digitais ajudam a otimizar a produção de petróleo e gás fornecendo insights de dados em cinco estágios diferentes, a saber:

• Organização e execução do sistema informatizado de gestão da manutenção (CMMS)
• Melhoria na confiabilidade dos ativos
• Gerenciar configuração de informações
• Otimize os insights operacionais
• Manutenção e gestão de ativos ao longo da vida (gêmeos digitais perenes)

5. Integração de dados para gerenciamento inteligente de ativos

O gerenciamento inteligente de ativos envolve a obtenção de dados de diversas fontes, incluindo SCADA, sensoriamento remoto, dados de vigilância do subsolo, etc., envolvendo assim a integração entre sistemas internos e externos e operações de back-office.

O gerenciamento de ativos físicos por meio de gêmeos digitais, portanto, não requer apenas manutenção em tempo real, mas também a medição do desempenho dos ativos em vários cenários hipotéticos. Além disso, ele minimiza o custo associado a viagens de ida e volta do campo para

A Rockwell fez uma parceria com os serviços de IoT da Microsoft para gerenciar proativamente seus ativos de petróleo e gás. A Rockwell usa a plataforma de IoT para monitorar os motores de velocidade variável de suas bombas a partir de seu centro de comando em Ohio. A empresa pode então identificar problemas proativamente em tempo real, economizando até US$ 300,000 de produção por dia, o que uma bomba com defeito poderia custar.

6. Maior segurança no local de trabalho

Dispositivos inteligentes de IoT vestíveis, como relógios inteligentes, coletes biométricos e etiquetas Bluetooth, ajudam a monitorar as atividades da força de trabalho, rastrear a localização do operador, criar conscientização sobre a fadiga da força de trabalho e obter acesso a informações críticas no chão de fábrica.

7. Manutenção do conhecimento empresarial tácito usando gêmeos digitais

A idade média dos funcionários no setor de petróleo e gás é de 56 anos, e eles poderão se aposentar na próxima década, ameaçando o setor com uma escassez crítica de habilidades.

Ao manter um repositório centralizado de informações de ativos, o conceito de gêmeos digitais ajuda a alcançar eficiência operacional e reduzir o custo das operações, eliminando a necessidade de contratar pessoal caro.

Conclusão

Em resumo, a implementação de gêmeos digitais na indústria de petróleo e gás oferece vantagens significativas, incluindo eficiência aprimorada, segurança e redução de custos. À medida que a tecnologia evolui, o potencial dos gêmeos digitais para revolucionar as operações continuará a crescer. Para aproveitar totalmente essa inovação, as empresas devem investir em infraestrutura robusta e pessoal qualificado. Adotar gêmeos digitais é essencial para permanecer competitivo e resiliente no dinâmico mercado de petróleo e gás.