石油和天然氣領(lǐng)域可以使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)嗎

從監(jiān)控油井生產(chǎn)到預(yù)測何時需要維護(hù)設(shè)備，能源行業(yè)的很多廠商在其運(yùn)營中都采用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

與許多傳統(tǒng)行業(yè)一樣，石油和天然氣行業(yè)也有著長期有效的運(yùn)營方法，但在采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面發(fā)展并不快。盡管數(shù)十年來，石油和天然氣行業(yè)在石油鉆機(jī)、管道和煉油設(shè)施上都安裝了傳感器，但石油和天然氣開采行業(yè)最近才開始采用現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

RTI公司石油和天然氣開發(fā)主管Mark Carrier認(rèn)為，其部分問題是互操作性，該公司為工業(yè)廠商生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)連接軟件。他說，能源公司通常愿意與以前合作過的供應(yīng)商合作，但是這種趨勢意味著在跨平臺共享數(shù)據(jù)方面沒有強(qiáng)大的動力。

他說：“在很低的層次上，設(shè)備之間的連接非常好，在后端的連接也很好，但在理解這些數(shù)據(jù)是什么方面需要付出大量成本?！?/p>

英特爾公司物聯(lián)網(wǎng)部門副總裁ChrisTIne Boles表示，能源行業(yè)仍在使用的較舊系統(tǒng)很難取代。她說：“他們面臨的最大挑戰(zhàn)是基礎(chǔ)設(shè)施老化，以及如何獲得更加標(biāo)準(zhǔn)化、可互操作的版本。”

但是之所以帶來變化，其部分原因是近年來能源價格低迷。石油公司致力于尋求削減成本的方法，最簡單的方法之一就是集成和自動化。Carrier說，在一口傳統(tǒng)油井中，鉆機(jī)有著多達(dá)70個不同公司的產(chǎn)品在工作，這些產(chǎn)品包括從流量到溫度和壓力到方位角和傾角的各種傳感器，以及鉆機(jī)本身的不同組件，但直到最近，這些傳感器都必須獨(dú)立監(jiān)控。

近年來，物聯(lián)網(wǎng)解決方案可以將所有這些不同的數(shù)據(jù)線程連接在一起，對于那些希望將人為錯誤降至最低，并從石油鉆井平臺上現(xiàn)有的各種儀器中獲取實(shí)時見解的公司來說，已成為一個有吸引力的選擇。

數(shù)據(jù)，在垂直方向上有很多傳感器和端點(diǎn)類型。泥漿脈沖遙測技術(shù)使用鉆頭中的模塊在鉆井液壓力中產(chǎn)生輕微的波動，從而將信息脈沖傳遞到地面上的接收器。在鉆孔的極端環(huán)境條件下運(yùn)行的溫度和壓力傳感器可能會使用堅固耐用的串行電纜將數(shù)據(jù)提交給地面的工作人員。

調(diào)研機(jī)構(gòu)Forrester Research公司首席分析師Andre Kindness表示，任何給定的石油和天然氣設(shè)施所使用的廣泛技術(shù)、制造商和標(biāo)準(zhǔn)，都是該行業(yè)大型傳統(tǒng)企業(yè)之間激烈競爭的產(chǎn)物。僅舉幾例，ABB、西門子和羅克韋爾都在努力避免因互操作性而失去優(yōu)勢。

但是這些公司的技術(shù)也一直與時俱進(jìn)。雖然像惠普和戴爾這樣的傳統(tǒng)IT公司在直接出售給能源公司方面取得的成功相對較小，但是IT公司在為西門子和羅克韋爾公司生產(chǎn)白盒邊緣計算設(shè)備方面運(yùn)氣更大。

邊緣計算是石油和天然氣公司中一項特別重要的技術(shù)，考慮到一些設(shè)施的偏遠(yuǎn)性，一些國家的本地網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施可能不足，以及隨之而來的連接困難。石油鉆探的安全和維護(hù)應(yīng)用程序不能容忍延遲，因此遠(yuǎn)程鉆機(jī)和家庭辦公室之間的往返可能是不切實(shí)際的。簡而言之，在端點(diǎn)附近進(jìn)行一些計算工作要容易得多。

油氣物聯(lián)網(wǎng)的主要用例是預(yù)防性維護(hù)、集中控制和運(yùn)營洞察力。所有這些都依賴于從連接到給定鉆機(jī)、煉油廠或石油或天然氣管道的大量傳感器獲取信息，這些傳感器進(jìn)入邊緣設(shè)備或返回到云端。Carrier表示，Wi-Fi是提煉設(shè)施中連接端點(diǎn)的一種主要媒介，盡管也使用了低功耗WAN選項。

如上所述，鉆機(jī)上的傳感器使用多種有線和無線技術(shù)（某些專有技術(shù)）將信息轉(zhuǎn)換為可用形式，以進(jìn)行邊緣或數(shù)據(jù)中心處理，而管道技術(shù)通常使用有線工業(yè)以太網(wǎng)。

據(jù)Kindness稱，這很復(fù)雜，部分原因是提取行業(yè)中設(shè)備需要較長的生命周期。

他說：“與IT世界不同，我們不會每隔幾年更換一次設(shè)備。許多此類設(shè)備在現(xiàn)場已經(jīng)使用了10到20年，這就是人們看到以太網(wǎng)沒有太多變化的原因。”

調(diào)研機(jī)構(gòu)IDC公司生產(chǎn)洞察副總裁Emilie Ditton表示，與石油和天然氣公司合作的設(shè)備制造商越來越需要可靠順暢的連接。較新的設(shè)備是本地儀器，很少依賴專有的連接標(biāo)準(zhǔn)，從而為這些公司生成更多可用的數(shù)據(jù)。

她說，“網(wǎng)絡(luò)技術(shù)存在于一些極端創(chuàng)新，而某些領(lǐng)域的流程卻是人工操作。其成熟度有著很大的差異和變化。”

將數(shù)據(jù)從遠(yuǎn)程位置遷移到云端或數(shù)據(jù)中心也給石油和天然氣行業(yè)帶來了挑戰(zhàn)。在覆蓋范圍允許的情況下，運(yùn)營商連接可用于無線回程，但這通常不是海洋石油鉆井平臺的良好選擇。一些公司使用衛(wèi)星連接來實(shí)現(xiàn)這一目的，而另一些公司則將海底光纖電纜直接連接到其離岸設(shè)施。

TE ConnecTIvity公司產(chǎn)品經(jīng)理兼工程師Jeremy Calac認(rèn)為，光纖到平臺的普及是相對較新的技術(shù)，該公司為工業(yè)客戶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備。

他說，“在以往，由于溫度和壓力問題，海底光纖電纜方案不可靠?！钡S著連接電纜制造商之間可靠性的提高，這種情況正在改變。

處理數(shù)字

無論數(shù)據(jù)是到達(dá)邊緣還是云端，真正的價值都是通過自動分析創(chuàng)造的。據(jù)Corva公司的工程總監(jiān)Jim Wang說，從歷史上看，自上世紀(jì)80年代以來，該行業(yè)一直可以獲取這種分析所需的數(shù)據(jù)類型。

也就是說，直到最近，能源行業(yè)仍缺乏及時處理這些數(shù)據(jù)的能力，結(jié)果導(dǎo)致大量人為錯誤潛入了業(yè)務(wù)流程。例如，鉆井依賴于來自各種傳感器的極其精確的測量，而采用人工檢查一切可能是一個復(fù)雜的過程。

Jim Wang說，“人類不能確保人工校準(zhǔn)所有數(shù)據(jù)。除非擁有實(shí)時分析功能，否則要到很久以后才會知道出現(xiàn)錯誤。”

但是，使用現(xiàn)代的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，石油和天然氣行業(yè)可以在多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)收益。當(dāng)然，在鉆井層面上，更智能的系統(tǒng)可以整合來自所有涉及的傳感器的信息，以更準(zhǔn)確、更及時地描繪出鉆井是否被準(zhǔn)確地挖掘，所涉及的機(jī)械運(yùn)行是否順利以及鉆井的生產(chǎn)率。無論是短期還是長期。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可以輕松地應(yīng)用于石油精煉設(shè)施，可以跟蹤維護(hù)數(shù)據(jù)、識別效率低下的流程和潛在的安全問題，以及監(jiān)視管道，并在問題變得嚴(yán)重之前就可以發(fā)現(xiàn)。