Redução de preço leva produtores de xisto a maior eficiência

Os produtores de energia buscam na Indústria 4.0 novas ideias sobre automação, uso de sensores, big data e monitoramento remoto, criando oportunidades para startups de tecnologia.

Depois que os preços do petróleo caíram em meados da década de 2010, os produtores de óleo e gás de xisto responderam à queda emprestando técnicas e tecnologias das operações de poços offshore do setor de energia, manufatura e até mesmo da indústria médica para aumentar a eficiência.

Os produtores de energia buscaram na Indústria 4.0 novas ideias sobre automação, uso de sensores, big data e monitoramento remoto. No processo, eles criaram oportunidades para startups de tecnologia, como empresas de inspeção de veículos aéreos não tripulados. Da medicina, grandes produtores de energia, como a ConocoPhillips, tomaram emprestado o sequenciamento de DNA e a matemática usada em exames de ressonância magnética para depender menos de amostras de núcleo e perfuração cega em sua busca para extrair mais petróleo e gás da rocha.

“Com base em nossas discussões com as empresas, eu diria que antes do colapso dos preços do petróleo eles não estavam tão preocupados em procurar todas as maneiras possíveis de maximizar a eficiência”, disse Artem Abramov, vice-presidente de pesquisa de xisto da Rystad Energy (Oslo, Noruega ), uma empresa independente de pesquisa em energia e inteligência de negócios que fornece dados, ferramentas, análises e serviços de consultoria para o setor global de energia. “Ela criou startups de tecnologia nos últimos dois anos e espero ver mais.”

No início de 2018, havia cerca de 750.000 poços produtores de petróleo e gás de xisto e convencionais nos Estados Unidos. Destes, 207.000 eram poços horizontais de fraturamento hidráulico e 115.000 deles eram poços horizontais tradicionais, de acordo com dados da Rystad Energy. Os dados mostram que entre os 23.000 novos poços produtores previstos para este ano, 15.000 serão perfurações horizontais com um custo estimado de US$ 6,45 milhões para cada um, embora existam diferenças significativas de custo entre as bacias.

Com o aumento da eficiência, a indústria normalmente esperaria ver uma diminuição no emprego. Mas outras forças criaram um efeito paradoxal na demanda por trabalhadores de petróleo e gás de xisto, desde motoristas de caminhão a engenheiros de petróleo. “Por um lado, qualquer automação deve ter um impacto negativo no emprego”, disse Abramov. “Mas como a indústria de xisto está aumentando, a demanda por trabalhadores qualificados e até menos qualificados é alta.” Como resultado, o desemprego está em níveis recordes em áreas como o oeste do Texas, local de grandes depósitos e atividade de perfuração na Bacia do Permiano.

Os trabalhadores não qualificados não são os únicos em falta. Quando os preços do petróleo caíram em 2015, as matrículas em programas universitários de engenharia de petróleo caíram. Isso tornou os engenheiros difíceis de encontrar, disse Abramov.

Shell inventa o "Campo de Xisto do Futuro"

No meio de seu aumento, a Royal Dutch Shell (Haia, Holanda) percebeu que, para bombear 11 bilhões de barris de petróleo descoberto e prospectivo em depósitos de xisto, precisava fazer as coisas de maneira diferente. Os líderes da empresa desafiaram a organização a aumentar a receita ou reduzir os custos, mantendo um investimento de capital estável. Como resultado, o produtor tomou empréstimos pesados ​​da manufatura e da Indústria 4.0.

“Quando estruturamos o programa iShale, com muito cuidado e intencionalmente olhamos para fora das alianças usuais da indústria de exploração e produção para alguns dos players inovadores que estavam ativos em automação, digitalização e assim por diante, na fabricação”, disse Frederic Wasden, Gerente de projetos iShale. “E isso foi um verdadeiro avanço para nós, porque na Manufatura 4.0 há uma série de indústrias que estão nisso há algum tempo. Antes de desenvolver qualquer coisa nova, nosso objetivo era aproveitar a tecnologia existente que está comercialmente disponível. Com essa abordagem, sentimos que o risco da tecnologia do ponto de vista do hardware é relativamente baixo.”

Para construir o campo de xisto do futuro, a Shell formou alianças com empresas que poderiam ajudar o produtor de energia com automação, monitoramento remoto, uso de sensores, robótica, coleta e análise de dados, computação em nuvem e uso de energia solar e baterias de armazenamento de energia para reduzir custos operacionais.

Dezenas de diferentes tipos de sensores que fornecem informações a um centro de análise avançada serão implantados para funções críticas:câmeras para detectar vazamentos de metano; infravermelho para confirmar os níveis do tanque e detectar intrusos; e acústica para determinar se um tubo está erodindo. “Somos os beneficiários do trabalho que foi feito pelo negócio de fabricação mais amplo ao adotar esses sensores e, portanto, permitir que os fornecedores os ampliem”, disse Wasden.

A primeira fase do iShale é demonstrar no ativo da Bacia do Permian que a Shell pode obter economia de custos, melhorias na produção e aprimoramentos de segurança modificando a maneira como funciona. Como resultado, ela pode aproveitar os dados disponíveis em suas operações e combinar essas informações com análises avançadas para descobrir como otimizar suas práticas de produção e manutenção.

O suporte remoto para perfuração e manutenção de poços é um dos pilares do programa. O pessoal da Shell monitorou e aconselhou a perfuração de um novo poço na Argentina a partir de seu centro de monitoramento em Calgary, Alberta. Uma vez que um poço está operando, o pessoal de manutenção fornecido com informações de vigilância remota pode chegar equipado com os equipamentos e peças de segurança corretos, o que demonstra outra vantagem. O objetivo é evitar gastos excessivos fazendo manutenções desnecessárias e, ao mesmo tempo, eliminar paralisações operacionais devido à falha de uma peça crítica ou peça de maquinário.

A gigante da energia também transferiu a tecnologia usada em suas próprias operações em águas profundas para seus poços terrestres.

“Offshore, peso e espaço são um prêmio absoluto”, disse Wasden. “A indústria descobriu como separar gás, óleo e água em um recipiente muito pequeno. Essa mesma tecnologia trazida para terra nos permite colocar nosso equipamento de separação em um skid montado em caminhão, em vez de construir uma planta de separação mais convencional ou uma instalação de processamento central.”

Greg Guidry, vice-presidente executivo de negócios não convencionais da Shell, disse ao site RigZone em outubro de 2017 que os resultados desejados para a iShale incluem:poços e completações automatizados e integrados; projetos de instalações centrais escaláveis ​​e modulares; almofadas de poço inteligentes e comunicações sem fio que permitem fluxo e separação multifásicos; digitalização e gerenciamento habilitado para automação por exceção ou vigilância de campo padrão; e uma “organização do futuro” com pessoal de “ampla base de habilidades”, conectado digitalmente e com treinamento cruzado.

Olhos no céu depende da biblioteca de dados

A queda nos preços do petróleo e a subsequente busca por economia de custos por parte dos produtores acabou sendo muito boa para empresas como a PrecisionHawk (Raleigh, Carolina do Norte), uma empresa de sensoriamento remoto que usa veículos aéreos não tripulados para fazer inspeções em 10 das 20 maiores empresas de petróleo e empresas de exploração e produção de gás.

Diversos órgãos reguladores em nível estadual e federal demandam diversos tipos de fiscalização dos ativos de produção de petróleo e gás em diferentes cronogramas de mensal a anual. Embora os produtores possam incorporar tecnologia de detecção para monitorar novos locais de poços, o custo de adaptação desse equipamento de medição é muito maior do que o uso de drones para realizar o mesmo tipo de inspeções em campos legados.

“O problema é que eles têm muitos locais de poços que estão funcionando há anos; não faz sentido adicionar um sensor de US$ 10.000 a cada um”, disse Patrick Lohman, vice-presidente de energia da PrecisionHawk. “É aí que os drones realmente entram.”

Há uma boa razão para que os drones sejam uma boa opção para o trabalho. Os poços podem estar situados até o comprimento de dois campos de futebol de distância um do outro, e as estradas locais geralmente oferecem uma rota indireta de um para o outro. Como resultado, um técnico pode dirigir até 10 locais por dia para fazer inspeções, disse Lohman. Em contraste, um operador de drone treinado pode enviar seu veículo aéreo para 100-125 poços em um dia, dependendo da densidade.

Além de um drone ser mais eficiente, pode não haver perda de qualidade no processo de inspeção para procurar anomalias. “Em muitos casos, um drone pode detectar qualquer coisa que uma pessoa possa detectar”, disse Lohman.

Isso inclui câmeras para ver se a vegetação está invadindo o poço; termovisores para detectar vazamentos de metano ou componentes superaquecidos; lasers de metano para medir concentrações; e sensores multiespectrais para detectar água em poças.

“Estamos nos concentrando no empilhamento de aplicativos para fornecer aos clientes informações detalhadas geoespacialmente marcadas”, disse Lohman. “Com uma profundidade de dados estruturados, o PrecisionHawk poderá trabalhar com os clientes para usar aplicativos de inteligência artificial para reduzir os custos de manutenção.”

A PrecisionHawk está desenvolvendo ferramentas de aprendizado visual que funcionarão em coordenação com aplicativos de IA para usar dados geoespaciais coletados por drones para recomendar manutenção preventiva e prever falhas de equipamentos. À medida que coletam mais dados economicamente, seu conjunto de ferramentas melhora.

Ir médico prescreve onde perfurar

Na ConocoPhillips, os geocientistas estão emprestando técnicas usadas com ressonância magnética médica para montar e analisar dados obtidos de leituras sísmicas para um processo proprietário conhecido como imagem sísmica compressiva, de acordo com uma transcrição de uma reunião de analistas e investidores em novembro de 2017. Seu alvo é a Bacia do Permiano.

Com imagens sísmicas compressivas, “em vez de um padrão de amostragem ordenado como você normalmente tem em sísmica, há uma amostragem aleatória e então usamos matemática que vem da área médica”, Al Hirshberg, vice-presidente executivo de produção, perfuração e projetos, disse durante a reunião.

A matemática aplicada à imagem tomográfica (ou seja, por seções) fornece um aumento de 10 vezes na definição. A mesma matemática pode ser aplicada aos dados de pontos sísmicos para dar um aumento semelhante na definição.
“… ou, claro, você pode fotografar menos pontos sísmicos e obter a mesma resolução que tinha antes por um custo muito menor”, ​​Hirshberg disse.

Os operadores de xisto também empregam o sequenciamento de DNA que se tornou essencial na medicina. Mas os alvos de sequenciamento dos produtores de energia são os micróbios que vivem nos espaços dos poros e nas redes de fratura das rochas. Eles usam os resultados para avaliar o potencial e o movimento do petróleo, a fim de otimizar o posicionamento dos poços, monitorar a conectividade dos poços e medir a produção ao longo do tempo para conclusões, de acordo com o site da Biota Technology (Houston).