Una guía completa sobre gemelos digitales en la industria del petróleo y el gas

En industrias que dependen en gran medida de activos y operaciones, como el petróleo y el gas, garantizar un monitoreo, mantenimiento y gestión eficientes de equipos y procesos es crucial. En este sentido, los gemelos digitales en la industria del petróleo y el gas están transformando fundamentalmente el panorama operativo de las empresas de petróleo y gas. Estudios realizados por la Sociedad de Ingenieros de Petróleo (SPE) han indicado que dedicar tiempo a prevenir complicaciones y accidentes representa aproximadamente el 20-25% del tiempo total de construcción del pozo.

Los fundamentos de Digital Twins en el sector del petróleo y el gas Experiencia

¿Qué es exactamente un gemelo digital?

Un gemelo digital sirve como una réplica virtual de los activos físicos implementados en el campo, desde bombas y compresores hasta turbinas y tuberías.

Para que el concepto de gemelos digitales sea eficaz, es imprescindible tener acceso a datos operativos actualizados y en tiempo real relacionados con estos activos. Si bien los avances en computación en la nube, análisis avanzados e inteligencia artificial han revolucionado la industria, la eficacia de un gemelo digital depende de su integración con un repositorio de datos centralizado que contenga información completa relacionada con los activos.

La creación de un gemelo digital sigue un proceso algorítmico. En primer lugar, se genera un modelo 3D y luego se enriquece con detalles esenciales, como el diseño, la geometría, los esquemas y las especificaciones de ingeniería recopiladas de diversas fuentes. Este conjunto de datos consolidado se comparte entre diferentes departamentos, que abarcan ingeniería, adquisiciones y operaciones.

A medida que el activo digital se actualiza automáticamente con los últimos datos operativos y de mantenimiento, los operadores pueden recuperar sin esfuerzo información pertinente sobre el estado y el rendimiento del activo a través de etiquetas de datos. Al abordar fallas o interrupciones de producción de manera proactiva, se priorizan las medidas de mantenimiento preventivo sobre las reactivas, lo que extiende la vida útil del activo y reduce los gastos de mantenimiento a largo plazo.

Beneficios de los gemelos digitales en la industria del petróleo y el gas

Ahorro en costos

La integración de gemelos digitales ofrece importantes ventajas en términos de ahorro de costes. Por ejemplo, su aplicación en proyectos de explotación de petróleo y gas en alta mar en el Mar del Norte ha supuesto un ahorro de más de 2 millones de euros en proyectos con buques de carga de 10,000 toneladas. Según un estudio de GEP, los gemelos digitales y los sistemas de datos inteligentes tienen el potencial de reducir los costes totales de los proyectos de desmantelamiento para los operadores de petróleo y gas entre un 9% y un 15%. Además, si las proyecciones de Gartner se cumplen, casi la mitad de las principales aplicaciones industriales habrán adoptado gemelos digitales en 2021, lo que mejorará la eficiencia operativa en un 10%.

Eficacia Operacional

Un gemelo digital funciona como una réplica intrincada de los activos físicos, que abarca planos detallados de infraestructuras completas, como tuberías, sistemas de recolección, intercambiadores de calor, turbinas, bombas y compresores. Esta representación integral permite a las empresas modelar procesos, ejercer control y facilitar el monitoreo del estado de los equipos. Los gemelos digitales elevan el rendimiento de la producción al identificar de manera preventiva los problemas de los equipos, descubrir vías para la mejora de los procesos y minimizar el tiempo de inactividad no planificado. Al aprovechar los gemelos digitales, las empresas de petróleo y gas están obteniendo rápidamente ganancias significativas. Incluso un modesto aumento del 0.1 % en la producción, atribuible a una mayor eficiencia operativa y de los procesos, se traduce en millones de dólares en ingresos adicionales para estas empresas.

Lugar de trabajo seguro

Las empresas de petróleo y gas están mejorando eficazmente la seguridad en el lugar de trabajo mediante el uso de dispositivos inteligentes como relojes inteligentes, computadoras holográficas portátiles, pantallas de visualización frontal inteligentes (HUD), etiquetas Bluetooth de bajo consumo (BLE) y ropa de trabajo inteligente (incluidos chalecos biométricos, cascos y botas). Estos dispositivos, complementados con gemelos digitales, facilitan el conocimiento en tiempo real de la ubicación del operador en contextos específicos, monitorean la exposición a entornos peligrosos, mitigan la fatiga del operador como causa principal de los incidentes y brindan información crítica a la planta en tiempo real cuando más se necesita.

Aplicación de Gemelos digitales en la industria del petróleo y el gas

1. Monitoreo de campos petrolíferos y mantenimiento predictivo

Los gemelos digitales desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento predictivo de activos, ya que identifican de forma proactiva posibles problemas, mitigando así los tiempos de inactividad no planificados y optimizando los costos de mantenimiento. Aprovechando el análisis predictivo, los gemelos digitales monitorean continuamente el rendimiento de los equipos en el campo y generan firmas de activos únicas que encapsulan información crucial, como las condiciones ambientales, los parámetros operativos y los datos históricos de carga. Luego, los datos en tiempo real se comparan con estos modelos para detectar cualquier desviación en los patrones, lo que activa notificaciones de alerta temprana para prevenir fallas importantes y garantizar la confiabilidad operativa.

2. Realización de simulaciones dinámicas para lograr flujos de trabajo de producción óptimos

Las simulaciones dinámicas facilitadas por gemelos digitales revolucionan los flujos de trabajo de producción al permitir una planificación y un análisis meticulosos previos a la implementación. Al ejecutar simulaciones antes de la implementación física, los diseñadores de flujos de trabajo obtienen una comprensión integral de los posibles cuellos de botella e ineficiencias, lo que les permite optimizar los procesos para mejorar la productividad. Integrados con simulaciones y análisis de datos, los gemelos digitales ofrecen información práctica sobre los flujos de trabajo actuales, lo que ayuda a resolver problemas de manera proactiva y ofrece alternativas viables para abordar los desafíos de producción a medida que surgen.

3. Modelado de escenarios de perforación reales para determinar la viabilidad del equipo

Los gemelos digitales ofrecen una plataforma sofisticada para Modelar escenarios de perforación de la vida real, lo que brinda información valiosa sobre la viabilidad del equipo. Al identificar de manera preventiva posibles problemas y desafíos, los operadores pueden optimizar la eficiencia del equipo y reducir los costos generales de construcción de pozos. Además, los gemelos digitales mejoran las actividades de perforación geotérmica al agilizar las operaciones y acelerar la construcción. construcción de pozos cronogramas, optimizando así los movimientos programados de las plataformas y otros servicios del pozo.

4. Optimización de la producción mediante gemelos digitales

Los gemelos digitales ayudan a optimizar la producción de petróleo y gas al proporcionar información sobre cinco etapas diferentes, a saber:

• Organización y ejecución del sistema informatizado de gestión del mantenimiento (GMAO)
• Mejora de la fiabilidad de los activos
• Administrar la configuración de la información
• Optimizar los conocimientos operativos
• Mantenimiento y gestión de activos a lo largo de toda la vida (gemelos digitales perennes)

5. Integración de datos para la gestión inteligente de activos

La gestión inteligente de activos implica la obtención de datos de múltiples fuentes, incluidos SCADA, teledetección, datos de vigilancia del subsuelo, etc., lo que implica la integración entre sistemas internos y externos y operaciones administrativas.

Por lo tanto, la gestión de activos físicos a través de gemelos digitales no solo requiere mantenimiento en tiempo real, sino también medir el rendimiento de los activos en varios escenarios hipotéticos. Además, minimiza el costo asociado con el viaje hacia y desde el campo.

Rockwell se asoció con los servicios de IoT de Microsoft para gestionar de forma proactiva sus activos de petróleo y gas. Rockwell utiliza la plataforma de IoT para supervisar los motores de velocidad variable de sus bombas desde su centro de mando en Ohio. La empresa puede entonces identificar problemas de forma proactiva en tiempo real, lo que le permite ahorrar hasta 300,000 dólares de producción por día, lo que de otro modo costaría una bomba averiada.

6. Mayor seguridad en el lugar de trabajo

Los dispositivos portátiles inteligentes de IoT, como relojes inteligentes, chalecos biométricos y etiquetas Bluetooth, ayudan a monitorear las actividades de la fuerza laboral, rastrear la ubicación del operador, crear conciencia sobre la fatiga de la fuerza laboral y obtener acceso a información crítica en la planta.

7. Mantenimiento del conocimiento empresarial tácito mediante gemelos digitales

La edad promedio de los empleados en la industria del petróleo y el gas es de 56 años, y serán elegibles para jubilarse en la próxima década, lo que amenaza a la industria con una escasez crítica de habilidades.

Al mantener un repositorio centralizado de información de activos, el concepto de gemelos digitales ayuda a lograr eficiencia operativa y reducir el costo de las operaciones al eliminar la necesidad de contratar personal costoso.

Conclusión

En resumen, la implementación de gemelos digitales en la industria del petróleo y el gas ofrece ventajas significativas, como una mayor eficiencia, seguridad y reducción de costos. A medida que la tecnología evoluciona, el potencial de los gemelos digitales para revolucionar las operaciones seguirá creciendo. Para aprovechar al máximo esta innovación, las empresas deben invertir en infraestructura sólida y personal capacitado. La adopción de gemelos digitales es esencial para mantenerse competitivo y resiliente en el dinámico mercado del petróleo y el gas.