کاربرد اینترنت اشیا در صنعت نفت و گاز

کاربرد اینترنت اشیا در صنعت نفت و گاز

مقدمه

ماهیت پویای صنعت نفت و گاز می‌ تواند برنامه‌ ریزی موجودی و بهینه‌ سازی را دشوار سازد در چنین شرایطی کاربرد اینترنت اشیا در صنعت نفت و گاز می‌ تواند به برنامه‌ ریزی و بهینه‌ سازی تدارکات کمک کند. برای مثال، پالایشگاه‌ ها می‌ توانند از سنسورها برای شناسایی انواع نفت خام یا مخلوط نفت خام دریافتی یا ذخیره‌ شده استفاده کنند. داشتن این اطلاعات برای تصمیم ‌گیری‌ های تولید و اجرای عملیات مفید خواهد بود.

استخراج و حمل ‌و نقل نفت و گاز همواره با چالش‌ های فراوانی مواجه بوده است. شرکت‌ ها برای حفظ رقابت در این صنایع باید به‌ طور مداوم در تلاش برای تولید نفت خام و محصولات تصفیه ‌شده با هزینه کم باشند. همچنین علاوه بر جستجو برای ذخایر نفت و گاز جدید، شرکت‌ ها باید در جهت افزایش دارایی‌ های خود تلاش نمایند. از طرفی رعایت اصول استانداردهای زیست ‌محیطی ایجاب می‌ کند در عملیات استخراج و توزیع، کنترل دقیق‌ تری بر توزیع انرژی اعمال شود.

برای غلبه بر این چالش‌ ها، شرکت‌ های نفت و گاز در سراسر جهان دنبال راهکارهای جدید و خلاقانه هستند. باید توجه داشت که چالش‌ هایی از این قبیل برای صنعت نفت و گاز جدید نیستند. در چند دهه‌ ی گذشته، انگیزه‌ ای بزرگی برای بهبود کارایی و کاهش خرابی به وجود آمده که منجر به اجرای برنامه‌ ها و تجزیه تحلیل‌ های جدید و یادگیری کار با ماشین شده است.

اکنون به لطف اینترنت اشیا ، تجزیه تحلیل داده‌ ها به‌ سادگی انجام می‌ شود، فناوری ارتباطات در حال ‌توسعه است، سنسورها ارزان‌ تر از گذشته در دسترس هستند و عمر باتری‌ ها طولانی‌ تر است. همه‌ ی پیشرفت‌ ها به این معناست که شرکت‌ های نفت و گاز می‌ توانند از سنسورهای بیشتری در مکان‌ های مختلف برای نظارت بر ماشین ‌آلات و شرایط محیطی استفاده نمایند.

کاربرد اینترنت اشیا در صنعت نفت و گاز

اینترنت اشیا

تأثیر تکنولوژی IoT در صنعت نفت و گاز تا حدی زیاد است که استفاده از این تکنولوژی به معنای انقلابی بزرگ در این زمینه محسوب می‌شود. اینترنت اشیا جمع‌ آوری اطلاعات ضروری را ساده نموده و منجر به اخذ تصمیمات آگاهانه‌ تر در فضای کسب ‌و کار شده است. از کاربردهای اینترنت اشیا (IoT) در حوزه‌ ی نفت و گاز می‌ توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • بهینه‌ سازی فعالیت‌ های پمپاژ
  • نگهداری از لوله‌ ها و چاه‌ ها
  • نظارت بر خطاهای تجهیزات و نشت گاز
  • نظارت بر ضخامت لوله، درجه حرارت و فرسایش در یک پالایشگاه

اینترنت اشیا به شرکت‌ ها این قابلیت را می‌ دهد تا بتوانند بر چیزهای بیشتری با استفاده از حسگرها نظارت داشته باشند، محتواهای خواندنی کمتری برای کارکنان تولید شود و همچنین برای بهینه‌ سازی فرایند های کسب ‌و کار اطلاعات بیشتری در دسترس قرار بگیرد.

بهینه‌ سازی برای افزایش سود آوری حتی برای یک شرکت نفتی کوچک از اهمیت بالایی برخوردار است. به‌ عنوان‌ مثال، با حفاری یک چاه جدید شرکت باید مواد شیمیایی را به داخل چاه تزریق کرده تا از چسبندگی سنگ‌ ها جلوگیری شود. در هنگام تخلیه‌ ی چاه نفت، به‌ منظور ایجاد درجه حرارت مناسب، باید تعادل فشار تحت کنترل باشد تا از استخراج مقادیر مناسب نفت اطمینان حاصل شود. اطلاعات مربوط به شرایط میکروسکوپی در یک چاه نفت نیاز به جمع‌ آوری و تجزیه ‌و تحلیل پس از تولید دارد تا جریان و روند حفاری در آینده بهینه‌ سازی شود و بدین ترتیب سود آوری شرکت افزایش یابد.

این روند یادآور سیستم‌ های کنترل صنعتی و پیشرفت آن‌ ها به‌ سوی تکنولوژی‌ های بی‌ سیم است. اتوماسیون صنعتی برای مدت‌ زمان بسیار زیادی مانند نفت و گاز بوده است. این شرکت‌ ها با استفاده از تکنولوژی‌ های اصلی IoT شروع به کاهش هزینه‌ ها و اتصال قطعات شبکه‌ های کنترل‌ شده خود کردند. اما از آن جایی‌ که اتوماسیون سنسور بی‌ سیم در بازار و دسترسی به آن بیشتر است، این شرکت‌ ها می‌ توانند از حسگرهای بی‌ سیم برای اتصال راحت‌ تر استفاده و اطلاعات بیشتری را جمع‌ آوری کنند، اطلاعات را تجزیه ‌و تحلیل نمایند و فرایند های آن‌ ها را بهبود بخشند.

در ادامه به بررسی به برخی از راه کارهایی که شرکت‌ های نفت و گاز از IoT برای جمع‌ آوری داده‌ های عملیاتی و در نتیجه بهبود عملیات، استفاده می‌ کنند می‌ پردازیم.

5 مورد استفاده‌ ی اینترنت اشیا در صنایع نفت و گاز

در حال حاضر موارد استفاده‌ ی IoT در کاهش زمان تولید نا خالصی (NPT) در صنایع نفت و گاز ارزش زیادی دارند. NPT می‌ تواند شامل آب ‌و هوای بسیار گرم تا خرابی‌ های تجهیزات تولیدی باشد که به‌ طور کلی 10 تا 20 درصد از کل هزینه‌ ی حفاری را تشکیل می‌ دهد.

باید توجه داشت راه‌ اندازی یک شبکه‌ ی اینترنت اشیا نفت و گاز برای یک منطقه‌ ی دورافتاده کاملاً چالش‌ برانگیز است. اغلب برای راه‌ اندازی شبکه در چنین شرایطی مشکلاتی مثل عدم دسترسی به شبکه‌ ی سلولی برای پوشش دهی اینترنت و هزینه‌ ی بالا برای اتصالات ماهواره‌ ای یا سیمی وجود دارد. در بسیاری از موارد شبکه‌ های توان پایین (LPWAN) جایگزینی مناسب برای ارتباطات M2M در نفت و گاز هستند.

در حال حاضر موارد استفاده‌ ی IoT در کاهش زمان تولید نا خالصی (NPT) در صنایع نفت و گاز ارزش زیادی دارند. باید توجه داشت راه‌ اندازی یک شبکه‌ ی IoT نفت و گاز برای یک منطقه‌ ی دورافتاده کاملاً چالش‌ برانگیز است. اغلب برای راه‌ اندازی شبکه در چنین شرایطی مشکلاتی مثل عدم دسترسی به شبکه‌ ی سلولی برای پوشش دهی اینترنت و هزینه‌ ی بالا برای اتصالات ماهواره‌ ای یا سیمی وجود دارد. در بسیاری از موارد شبکه‌ های توان پایین (LPWAN) جایگزینی مناسب برای ارتباطات M2M در نفت و گاز هستند.

نظارت بر تجهیزات نفت و گاز

اینترنت اشیا

بیشتر پایگاه‌ های نفت و گاز در مناطقی مستقر هستند که شبکه‌ های ارتباطی در آن مناطق ضعیف است و همین امر باعث می‌ شود نظارت بر دما، فشار، سرعت جریان و دیگر ویژگی‌ ها سخت و گران‌ قیمت شود. در این موارد اغلب شبکه‌ های تلفن همراه گزینه‌ های مناسبی نیستند و از طرف دیگر استفاده از شبکه‌ ی مش (Mesh) یا WiFi نیاز به مهندسی‌ های پیچیده جهت اجرا دارد. برای غلبه بر این مشکلات، داده‌ های کلیدی با استفاده از ارتباطات ماهواره‌ ای یا سیمی تبادل می‌ شوند که در هر صورت هزینه‌ ی بسیار سنگینی در پی دارد.

با استفاده از LPWAN ها، می‌ توان با صرف هزینه‌ ی کمتر، نقاط نظارت بیشتری را به یکدیگر متصل نمود. به‌ عنوان‌ مثال با تعبیه آشکار سازها در داخل چاه نفت می‌ توان آن‌ ها را به شبکه‌ ی LPWAN متصل نمود. هر یک از این آشکار سازها اطلاعات را به یک نقطه‌ ی مرکزی ارسال می‌ کنند که به یک ماهواره متصل است.

بسته به خواسته‌ ها و نیازهای شرکت، داده‌ ها می‌ توانند به‌ سادگی بر روی سایت نیز پردازش شوند. یک راه کار ترکیبی مانند این به شما این امکان را می‌ دهد تا داده‌ های بیشتری را نسبت به روش‌ های سنتی نظارت و جمع‌ آوری کنید. LPWAN ها همچنین می‌ توانند در اندازه‌ گیری شوری نفت استخراجی که ممکن است در اثر نفوذ آب به چاه نفت رخ دهد و نظارت بر تجهیزات و پرسنل در محل کمک کنند.

نظارت بر تهویه مطبوع

در پالایشگاه نفت و گاز، اینترنت اشیا می‌ تواند برای نظارت بر چیزهایی مثل ضخامت لوله، سرعت جریان عبوری نفت یا گاز و فشار داخل لوله‌ های انتقال سوخت کاربرد داشته باشد. حتی اگر محاسبات این موارد برای نیروی انسانی امکان‌ پذیر باشد باید اندازه‌گیری‌ های زیادی انجام شود که با توجه به متغیر بودن داده‌ ها، امری وقت‌ گیر و نسبتاً گران است.
باید در نظر داشت که برخی مناطق پالایشگاه باید به‌ صورت به هنگام تحت نظارت بوده و کنترل شوند. به‌ عنوان‌ مثال، برخی دریچه‌ ها بر اساس جریان عبوری سوخت کنترل می‌ شوند. در این صورت کوچک‌ ترین تغییری در سرعت جریان، نیازمند نظارت فوری بر شیر دریچه است.

بیشتر سیستم‌ های رادیویی نمی‌ توانند اطلاعات به هنگام را با 100 درصد دقت انتقال دهند. از طرفی معمولاً LPWAN ها برای عملکرد با دقت بالا طراحی نشده‌ اند. در چنین شرایطی که داده‌ ها در صدم ثانیه با دقت بالا باید منتقل شوند پالایشگاه به یک سیستم سیمی وابسته است.

اما آنچه کاربرد اینترنت اشیا را متمایز می‌ کند، امتیازات بیشتری است که برای ارائه‌ ی اطلاعات دقیق‌ تر ارائه می‌ دهد. بسیاری از جنبه‌ های یک پالایشگاه با سطوح مشخصی از عدم اطمینان طراحی‌ شده‌ اند چراکه اندازه‌ گیری آن‌ ها امکان‌ پذیر نبوده است. به‌ عنوان‌ مثال، یک بخش خاص از پالایشگاه ممکن است قادر به تولید فشار یکسان در تمام نقاط نباشد. 

برای حل این مشکل، IoT می‌ تواند داده‌ های بیشتری را درباره‌ ی جریان عبوری از لوله‌ ها فراهم کند تا پالایشگاه بتواند باقدرت بالاتری عمل کند. علاوه بر این شبکه‌ ی IoT می‌ تواند با محدود کردن پرسنل کاری برای کنترل دستی و کاهش تجهیزاتی که نیاز به ارتباطات سیمی دارد، باعث کاهش هزینه‌ ها شود.

نظارت بر خط لوله‌ی انتقال نفت و گاز

نفت و گاز

یکی از نگرانی‌ های اصلی در مورد خطوط لوله نفت و گاز، احتمال نشت و در نتیجه‌ ی آن خسارات مالی و زیست‌ محیطی است که می‌ تواند ایجاد شود. تأثیر گاز متان نشت کرده بر روی تغییر شرایط اقلیمی 25 مرتبه مخرب‌ تر از سوختن دی‌ اکسید کربن در یک دوره‌ ی صد ساله است. از طرفی نشت گاز در کنار فشار اتمسفری خطر انفجار را در پی دارد. اگرچه خطوط انتقال نفت مستعد انفجار نیستند اما نشت نفت در لوله‌ ها علاوه بر از دست دادن دارایی شرکت‌ ها منجر به پرداخت جریمه‌ های نجومی می‌ گردد.

قبل از IoT، اینترنت ماهواره‌ ای نقاط کلیدی در خط لوله را کنترل و داده‌ های استخراج‌ شده برای اندازه‌ گیری عملکرد کل سیستم را بررسی می‌ کرد. امروزه با ادغام M2M راه کارهای نفت و گاز، می‌ توان با هزینه‌ ی کمتر نقاط کلیدی بیشتری را نظارت نمود.

IoT همچنان می‌ تواند بر نظارت اجزای خط لوله مثل پمپ‌ ها و فیلترها کمک کند. بدون وجود یک سیستم هوشمند، شرکت‌ ها مجبورند فردی را برای انجام دوره‌ های نگهداری روزانه به این مناطق بفرستند؛ اما با جمع‌ آوری داده‌ های لازم از طریق IoT می‌ توان برای تعویض پمپ و فیلتر در زمان مناسب اقدام نمود.

حمل ‌و نقل نفت و گاز

اینترنت اشیا

نظارت بر کشتی‌ های حمل ‌و نقل نفت و گاز مانند پالایشگاه‌ هایی که در مناطق دور افتاده هستند از این‌ جهت سخت است که در وسط اقیانوس فقط دسترسی به اینترنت ماهواره‌ ای امکان‌ پذیر است و برای جمع‌ آوری اطلاعات از اطراف کشتی نفت‌ کش گزینه‌ های محدودی وجود دارد.

LPWAN ها امکان نظارت از راه دور برای برخی از بخش‌ های کشتی را که پرسنل نمی‌ توانند به آن دسترسی داشته باشند فراهم می‌ کنند. بدین ترتیب می‌ توان گفت لایه‌ ای از ایمنی و اطمینان برای نظارت بر حمل ‌و نقل ایجاد می‌ شود. برخی از عناصر کشتی‌ های حمل نفت و گاز باید به دلیل نیازهای به هنگام از رابط‌ های سیمی استفاده نمایند، در چنین شرایطی شبکه‌ های کوچک اینترنت اشیا می‌ توانند جایگزین‌ های بسیار خوبی برای سنسورهای سیمی باشند.

مدیریت انرژی

ماهیت پویای صنعت نفت و گاز می‌ تواند برنامه‌ ریزی موجودی و بهینه‌ سازی را دشوار سازد در چنین شرایطی IoT می‌ تواند به برنامه‌ ریزی و بهینه‌ سازی تدارکات کمک کند. برای مثال، پالایشگاه‌ ها می‌ توانند از سنسورها برای شناسایی انواع نفت خام یا مخلوط نفت خام دریافتی یا ذخیره‌ شده استفاده کنند. داشتن این اطلاعات برای تصمیم ‌گیری‌ های تولید و اجرای عملیات مفید خواهد بود.

بنا بر آنچه گفته شد صنایع نفت و گاز هوشمند شده‌ اند و علاوه بر این فرایندهای بلند مدت محسوب می‌ شوند. شاید به نظر برسد اینترنت اشیا به‌ طور چشمگیری این زمینه‌ ها را تغییر نمی‌ دهد، اما به‌ کارگیری تکنولوژی بی‌ سیم، برای شرکت‌ های گاز و نفت یک مزیت منحصر به‌ فرد خواهد بود.

مانیتورینگ مبتنی بر اینترنت اشیا در صنایع نفت و گاز

سنسورهای مانیتورینگ مبتنی بر اینترنت اشیا (IoT) نظارت بر خطوط انتقال، کامیون‌ ها، حمل‌ و نقل ریلی و ردیابی سلامت و موقعیت انتقال محموله‌ های نفتی و گازی را ممکن می‌ سازد. برخی از حوادث ویرانگر به طرز چشمگیری نیاز به نظارت دقیق بر حمل‌ و نقل سوخت‌ های فرار و ناپایدار نظیر انفجار ویرانگر گاز در سال 2010 در سان‌ برونو کالیفرنیا را افزایش داده‌اند.

پارگی و انفجار یک لوله گاز 30 اینچی گاز طبیعی موجب تخریب مسیر خط طوله، کشته شدن هشت نفر و ویرانی 38 خانه غیر مسکونی در محله سان‌ برونو شد. هر ابزاری که در لوله‌ هاست ، نتوانسته نقص‌ های موجود در خط لوله را تشخیص دهد. و کنترل‌ها به حدی ناکافی بودند که بیش از یک ساعت طول کشید تا پرسنل اورژانس بتوانند نشت گاز را مهار کنند.

در جریان تحقیقات کمیسیون خدمات عمومی کالیفرنیا مشخص شد که PG&E نتوانسته است تجهیزات تشخیصی مناسبی را در محل خود داشته باشد زیرا این ابزار از نظر آزمایش دوره‌ای خطوط انتقال بی‌دقت هستند.

سنسورها نمی‌توانند مشکل را پیدا کنند!

حادثه سان‌ برونو در واقع در نتیجه نقص سنسورها و سیستم‌ های انتقال و حمل‌ و نقل بود و نشان داد. که چگونه یک اتفاق نسبتاً کوچک می‌ تواند یک سیستم مبتنی بر سنسور را فلج کند.

ایستگاه ملی رادیو KQED گزارش مفصلی را درباره انفجار سان‌ برونو منتشر کرده است. در این گزارش ذکر شده است که قطع برق یک ترمینال انتقال باعث شده سیستم نظارتی به حالت اولیه برگردد و فشار گاز در خط لوله را به سطوح خطرناک برساند. اما در ادامه این گزارش گفته شده است که سنسورها نیز به دلیل قطع برق غیر فعال شده‌اند. بنابراین تکنسین‌ها نمی‌ توانند ببینند فشار چقدر در حال افزایش است.

نظارت بر انتقال‌های مبتنی بر اینترنت اشیا (IoT) بهبود پیدا کرده است!

نظارت بر تجهیزات نفت و گاز

در حالی‌ که انفجار سان‌ برونو درست یک دهه پیش رخ داده است. امروزه پیشرفته‌ ترین سیستم‌ های انتقال، مجهز به پشتیبان گیری از باتری و سایر بخش‌ های ناقص سیستم هستند. که اطمینان می‌ دهند در بحرانی‌ ترین لحظه‌ ها عملیاتی شوند. شبکه‌ های مانیتورینگ مبتنی بر IoT نیز برای ردیابی حرکات گاز و نفت از طریق انواع عناصر حمل‌ و نقل و انتقال طراحی شده‌ اند. این سطح از پیشرفته بودن لازم است زیرا سیستم‌های توزیع گاز و نفت در ایالات‌ متحده گسترده و پیچیده هستند.

در مقاله‌ ای که سال 2018 توسط موسسه Geoscience آمریکا (، نویسندگان ادیت آلیسون و بن ماندلر) متنشر شد. گفته شده است که میلیون‌ ها مایل خط لوله نفت و گاز در آمریکا وجود دارد. علاوه بر این در هر شبکه خطوط لوله نفت و گاز نیز تقریباً 100 هزار کامیون و هزاران دستگاه تانکر حمل می‌شود. تمام وسایل انتقال به سنسورهایی مجهز هستند. که می‌ تواند حجم گاز یا روغن در حال جابجایی و محل استقرار آن و همچنین سلامتی و ایمنی لوله‌ها یا وسایل نقلیه حامل محصولات را تشخیص دهند.

سنسورهای موجود در اتومبیل‌ های ریلی و کامیون‌ های تانکی را می‌ توان از طریق شبکه‌ های باند پهن LTE ردیابی کرد. داده‌ های جمع‌ آوری‌ شده از سنسورهای مشابه نصب شده بر روی خطوط لوله قابل ردیابی هستند. و اطلاعات موقعیت و وضعیت نفت و گاز در زمان واقعی قابل دستیابی ست.

جان هترینگتون مدیر مشاوره John Hetherington و خدمات مشاوره صنعت نفت و گاز خاطر نشان می‌ کند که پیش‌ بینی نگهداری نقش مهمی در حمل‌ و نقل نفت و گاز دارد. وی می‌گوید: “این صنعت به سمت نظارت مستمر حرکت می‌کند و با دریافت اطلاعات هشدار پرسنل را در خدمت‌ رسانی یاری می‌کند.”

Sanjeev Verma مدیر ارشد اجرایی BizIntellia در این باره می‌گوید:”پیگیری مکان یک وسیله نقلیه همیشه یک چالش اساسی در صنعت نفت و گاز بوده است. سنسورها باید بتوانند داده‌ های مرتبط نظیر سرعت جریان، دما، فشار و سپس دروازه‌ های موجود در سایت را بخواند و این حسگرها به شبکه‌ های بی‌ سیم وصل باشند.”

نتایج این تحولات فنی عمیق بوده است و نظارت و مدیریت بی‌ سابقه‌ ای را بر حمل‌ و نقل نفت و گاز فراهم می‌کند. نظارت واقعی بر حرکت نفت در خط لوله تا حدودی قابل انجام است و تجزیه‌ و تحلیل داده‌ ها بسیار پیچیده‌ تر است.

تشخیص زودهنگام نشت

فراتر از مزایای توانایی نظارت مداوم بر تأسیسات حمل‌ و نقل کالاها، تولیدکنندگان و توزیع‌ کنندگان نفت و گاز از تشخیص زود هنگام نشت نیز بهره‌ مند می‌ شوند که نه تنها موجب صرفه‌ جویی در هزینه‌ می‌شود بلکه به جلوگیری از بلایای زیست‌ محیطی نیز کمک می‌کند.

در مقاله‌ های نوشته شده توسط آلیسون و مندلر اشاره شده است. که هر ساله صدها حادثه نشت رخ می‌دهد. و منجر به از بین رفتن ده ها هزار گالن فرآورده‌ های نفتی خام و تصفیه‌ شده می‌ شود. بدیهی است برای اطمینان از محافظت بیشتر خطوط لوله، باید کار بیشتری انجام شود. اگر چه ممکن است جلوگیری از برخی نشت‌ ها غیر قابل اجتناب باشد.

آلیسون و ماندلر افزودند که نفت و گاز تنها کالاهایی نیست که باید جابجا و نظارت شوند. ممکن است این نیاز خطوط انتقال آب هم باشد. آب نیاز به انتقال به نقاط استخراج و نظارت دارد. سپس پس از طی فرایند باید به مراکز دفع یا تصفیه منتقل شود. از آنجا که ممکن است آب برای محیط‌ زیست چالش زا باشد، حرکات آن باید از نزدیک مورد بررسی قرار گیرند.

فهرست مطالب

مقالات مرتبط
اینترنت اشیا و خودرو های برقی – کاربرد ها و چالش ها
تاثیر اینترنت اشیا صنعتی (IIoT) در تعمیر و نگهداری پیش بینی شده
اینترنت اشیا (IoT) چیست؟ هرانچه که باید بدانید
شیشه هوشمند چیست؟ هر آنچه باید بدانید
سیستم اعلام حریق متعارف چیست؟

اشتراک گذاری :

اشتراک گذاری در facebook
اشتراک گذاری در twitter
اشتراک گذاری در linkedin
اشتراک گذاری در whatsapp
اشتراک گذاری در telegram
اشتراک گذاری در email

4 پاسخ

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.