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物联网、大数据、M2M 油气行业如何拥抱新技术?

物联网、大数据、M2M 油气行业如何拥抱新技术?

重压之下必有勇夫,有压力才有动力,所以从另一角度来看,目前的低油价也是推动油气行业技术发展的源动力。随着物联网、大数据、M2M等新兴技术的快速发展,数字油田的建设也如火如荼,然而这些新技术将发挥怎样的作用,具体存在哪些风险和挑战呢?待小编为你解读。

工业革命总是在经历拐点和范式转换后开始风靡。现在我们正在经历一次新的工业革命——工业4.0。

工业4.0的愿景是“信息物理融合生产系统”,其中充斥传感器的“智能产品”将告诉机器它们应该被如何加工;流程在一个分散地、模块化的系统中进行自我管理。智能嵌入式设备开始以点对点式或者通过互联网“云”的方式进行无线互连以协同工作,这是对生产力的再一次革命。

那么工业4.0又将如何影响油气行业呢?

面对眼下的低油价,油气行业正想办法充分利用自己已有的数据来获得更高的产能和效率,这也意味着油气行业将继续开发数字油田技术,充分利用物联网(IOT)和大数据来推动行业的发展。

IDC咨询公司能源研究室主任Chris Niven接受Rigzone采访时表示:“油价急剧下跌掀起了裁员和削减开支的热潮,但是油公司不能完全放弃勘探和开发业务,公司需要钻一定数量的井来维持租赁合同的正常履行。在如此形势下,油公司只能将资产分级管理,将精力花在最赚钱、最有前景的项目上。”

Eaton公司工业无线部全球销售总监Patrick Harris接受Rigzone采访时表示:“更快的效率、更高的产能和安全性始终是油气行业最主要的驱动力,持续下跌的油价让生产商倍感压力,不得不削减开支增加产能,避免意外停工。不得不承认的是,人们对无线网络技术可靠性和可信性的态度正发生着变化。”

在日常生活中, wifi已经与百姓生活息息相关,然而由于一些显而易见的原因(如网络安全问题),wifi在油气行业中的推广却非常缓慢,但是随着wifi在一些非核心区域的普及,已经有人愿意将wifi应用到一些生产实践中来削减开支,这也是技术在被认可过程中的一种自然进化。

按常理来看,油气行业对无线电技术的应用本应当与其他工业(如矿业、水利、电业行业等)的情况类似,但现实却是,油气行业中只有某些地方或某些团队能接纳新技术。

例如,在靠近一些常年使用无线技术的公司不远处,另一些公司则是坚决不信任任何利用无线技术的产品。

与传统的硬连线工业连接方式相比,无线技术更划算,更适用于远距离的设备操作。而无线技术则更适合油气行业中的设备连接,特别是在上游产业(例如需要在几百英里外监控井口)和中游产业(例如需要穿过几百英里的区域来连接管道网络)。

不仅如此,无线技术在下游产业的应用也很广泛。车间、炼油厂里的每种测量设备,如测量温度、压力、流量、级别、密度和转速等的设备需要将搜集到的信息传回控制室,然后由DCS/PLC(分布式控制系统/可编程控制器)记录并且根据这些数据采取措施。

受很多因素限制,特别是距离因素,数字油田在海上油田的应用范围要比陆上油田更小,不过还有另外一些原因阻碍着海上油田的数字化发展。

有些阻碍是显而易见的,例如行业内总会采用一些不适合利用无线技术的设备。而有些阻碍却是无形的,这往往是理念上的问题,所以目前我们需要扩大无线技术的普及教育,利用行业内的成功案例增强人们对无线技术的信任。

大数据、物联网和机器对机器(M2M)通信技术的出现促使油气行业迎来又一次全新革命——数字油田。充分利用数字油田技术使企业迅速发展的例子有很多,譬如雪佛龙的iFields项目、BP的未来油田项目和壳牌的智能油田项目。这些公司都在不断的寻找新技术提高产量缩减开支。

2015年早些时候,一些官员层曾表示一部分企业已经成功跨越了数字油田技术应用的难题,但是还有一部分生产商远远落后。这项技术的应用以及推广仍然存在困难。其中一个亟待解决的问题便是网络安全。自动化程度的加深以及在生产和炼化场所对数字科技的应用,让油气公司受到网络攻击的风险大大增加。

物联网,帮助行业度过寒冬

一份来自Deloitte能源方案解决中心的报告显示,物联网技术整合了传感、传输和分析能力,可以为低油价“新常态”下的油气公司提供助力,帮助其获得更高的产能和效率。

根据Deloitte公司的报告,油价低迷使评级机构不得不重新审视那些负债严重的油气公司,即使是最高效的公司,同样面临着资本开支和分配失控的情况。为了改变这种及易受油价波动影响的弱点,油气行业不仅仅需要经济上的调整,还需要在技术上做出改变。

价格更便宜功能更齐全的传感器、先进的无线网络以及更强大的电脑性能,这些技术的改进打开了数据的阀门,人们可以对数据进行快速的搜集和分析。Deloitte公司指出,传感器的价格从2006年的6美元跌至了如今的40美分,加上现在宽带的开销仅仅是五年前的一小部分,这些都将帮助行业积累大量的数据,甚至达到拍字节(千万亿字节)。

物联网的前景不在于能直接帮助油气公司管理他们的资产、供应链和客户关系,而是能够创造全新的价值。

Deloitte公司表示,在过去的五年里,油气行业应用了一系列的技术,如检波器、机器人、卫星、先进的工作方法等。但是这些技术都是资产层面的,也可以说并没有进行跨学科的整合,又或者没有考虑商业信息。根据Deloitte 2015年全球数字商业研究报告和MIT斯隆管理学院的复审,油气行业的数字化程度约为4.68(指数取值为从0到10)。

Deloitte公司表示,据估计所收集的信息中只有1%传达到了决策者那里。增加的数据量和分析结果,可以避免公司一半的意外井耗损,并在两年内提高约10%的产量,可为公司节约数百万美元。

Deloitte表示采用物联网技术主要有三个目标:提高可靠性、优化生产、创造新价值。致力于优化生产的上游公司可以通过对物理、非物理和交叉学科数据的分析,取得生产的新认识。着眼于更好的网络完整性和新的商业机遇的中游公司,会从所建立的数据驱动基础设施中获益。根据Deloitte公司推测,在新连接形式下的市场,下游公司可以通过扩大能源供应链、瞄准新数字客户产生更多的收益。

然而,一切目标都可以通过增加几个传感器实现。在采用物联网技术前,油气公司需要明确自己首要的商业目标,查明新信息的来源,扫除阻碍信息流动的瓶颈。同时至少在前几年内,公司还需要对物联网技术进行监测,做好跟踪调查。无论是IT主管还是最高管理层都应该时时自问,物联网的应用能否为生意和员工产生所需要的助力和知识;未来在设备改造和互操作性上的开支和复杂程度是多少;以及新发展带来的安全问题等。

新的基础设施需要物联网技术

为了使生产区不再继续依赖数据采集与监视控制系统(SCADA)作为数据和控制系统的中心,石油行业需要采用新的基础设施,充分利用物联网技术带来的好处。

为了真正实现数字化油田和基于嵌入分析的数字化操作,油气公司的领导们必须克服现今基础设施和系统上的限制。下一代实时分析平台需要新的思维方式:数据如何运行、采集设备和分析平台如何设计、建设和维护,并具有分布式操作性和稳定性。

在以前,数据的稳健传输是设计、建设和维护中一个巨大的挑战。对于上游资产而言,如海上井架或者面积大、分布广的成熟油田,基础的信息沟通设施存在极大的限制,或者甚至没有这样的设备。对于下游资产如炼化厂,大量的各种金属和其他物质会对通讯技术的稳定性和可靠性产生负面的影响。

在对这些旧的通讯设备进行升级时,传统的作法是牺牲一部分实时传输的好处。然而,这样的作法不能支持高保真度的数据流和分析数据。采用新的分析方法意味着对通讯、数据处理和数据储存技术进行不同的分层,反过来这也会产生许多筒仓的数据,增大了得到有效数据分析的难度。

在过去的几年内,人们改进了SCADA系统,但是在能够帮助油气公司取得和优化数据的核心区块上仍欠缺很多,其中包括处理复杂统计方法时没有被纳入优化中的下层数据,而这些数据对于分析和预测十分关键,还有保真度相对较低的测量和低数据存储速度。在这些例子中,SCADA系统由于通讯上的欠缺,不能连接到现场的设备,这也导致不能为某一时间段提供高保真度的数据。

为了解决这些问题,油气公司开始转向了商业历史模拟平台,它们可以提供更好的用户体验和视觉化能力。此外,这些系统将跨功能的数据收集到一个单独的中心位置。这些系统将数据分析水平提高到了一个新的层次,但是它们仍有缺点。

这些缺点包括许多历史系统都是建立在基于行的数据库上的,这就需要通过多个服务器对数据进行分包,反过来就限制了对整个数据库进行便宜和稳健的复杂数据分析。由于系统对数据频繁地进行归档和删除,因此用于分析的新的历史数据可能不易得到。数据的质量也是一个问题。当所提供的数据质量差、不连续时,大多数的历史系统都会把好数据和坏数据存在一起。

为了在启用新技术时能够解决这些问题,油气行业必须分享实践经验并且合作,去不断的学习、改进和提高。同时还需要通过使用案例和测试对可能出现的新风险进行粗略的测试。

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