בינה מלאכותית משנה את פעולות שדה הנפט עם אנליטיקה חזויה

Amplified Industries, שהוקמה על ידי סבסטיאן מנאי, מסייעת למפעילי שדות נפט לחסל דליפות ולעצור דליפות מתאן.

יש רשימה ארוכה להחריד של דברים שיכולים להשתבש במהלך ההפעלה המורכבת של שדה נפט.

אחת הבעיות הנפוצות ביותר היא שפיכה של התמלחת המלוחה שהיא תוצר לוואי רעיל של שאיבת שמן. אחר הוא שאיבת יתר או תת שאיבה שעלולה להוביל לכשל במכונה ולדליפות מתאן. (תעשיית הנפט והגז היא הפולטת התעשייתית הגדולה ביותר של מתאן בארה"ב) לאחר מכן יש אירועי מזג אוויר קיצוניים, שנעים מכפור בחורף ועד לחום יוקד, שיכולים להוציא את הציוד משימוש למשך חודשים. אחת הבעיות הפרועות ביותר שבהן נתקל סבסטיאן מנאי SM '14, PhD '18 הן חזירים שפותחים מכלי נפט עם חוטם כדי ליהנות מאמבטיות נפט לפי דרישה.

חידושים של Amplified Industries

מנאי עוזרת לבעלי שדות נפט לזהות ולהגיב לבעיות אלו תוך אופטימיזציה של פעולת המכונות שלהם כדי למנוע מהבעיות מלכתחילה. הוא המייסד והמנכ"ל של Amplified Industries, חברה שמוכרת כלי ניטור ובקרה של שדות נפט שעוזרים להפוך את התעשייה ליעילה ובת קיימא יותר.

החיישנים והניתוחים של Amplified Industries מעניקים למפעילי בארות הנפט התראות בזמן אמת כאשר דברים משתבשים, ומאפשרים להם להגיב לבעיות לפני שהן הופכות לאסונות.

"אנו מסוגלים למצוא 99 אחוז מהבעיות המשפיעות על המכונות הללו, החל מתקלות מכניות ועד לטעויות אנוש, כולל בעיות המתרחשות אלפי רגל מתחת לאדמה", מסביר מנאי. "עם פתרון הבינה המלאכותית שלנו, מפעילים יכולים לשים את הבארות על טייס אוטומטי, והמערכת מתאימה או מכבה את הבאר באופן אוטומטי ברגע שיש בעיה."

התמודדות עם אתגרים רגולטוריים

Amplified עובדת כיום עם חברות פרטיות במדינות המשתרעות מטקסס ועד וויומינג, שמחזיקות ומפעילות עד 3,000 בארות. חברות כאלה מהוות את רוב מפעילי בארות הנפט בארה"ב ומפעילות הן חדש והן ישן יותר, ציוד מועד יותר לכשלים שנמצא בשטח כבר עשרות שנים.

למפעילים כאלה גם קשה יותר להגיב לתקנות סביבתיות כמו הנחיות המתאן החדשות של הסוכנות להגנת הסביבה, המבקשות להפחית באופן דרמטי את פליטת גז החממה החזק בתעשייה במהלך השנים הקרובות.

"המפעילים האלה לא רוצים לשחרר מתאן", מסביר מנאי. "בנוסף, כאשר גז נכנס לציוד השאיבה, זה מוביל לכשלים מוקדמים. אנחנו יכולים לזהות גז ולהאט את המשאבה כדי למנוע זאת. זה הטוב משני העולמות: המפעילים מרוויחים מכיוון שהמכונות שלהם עובדות טוב יותר, חוסכות להם כסף ובמקביל גם נותנות להם טביעת רגל סביבתית קטנה יותר עם פחות דליפות ודליפות מתאן".

מינוף "כל משאב MIT שאוכל"

מנאי למד על הטכנולוגיה החדישה המשמשת בתעשיות החלל והתעופה כאשר למד לתואר שני במעבדת טורבינות הגז ב- MITהמחלקה לאווירונאוטיקה ואסטרונאוטיקה של לאחר מכן, במהלך הדוקטורט שלו ב-MIT, הוא עבד עם חברת שירותי נפט וגילה שתעשיית הנפט והגז עדיין מסתמכת על טכנולוגיות וציוד בני עשרות שנים.

"כשנסעתי לראשונה לשדה, לא האמנתי עד כמה המבצעים היו עתיקים", אומר מנאי, שעבד בעבר במפעלי מנועי רקטות וטורבינות. "הרבה בארות נפט צריכות להיות מותאמות לפי תחושה וכללי אצבע. המפעילים אכזבו על ידי אוטומציה תעשייתית וחברות נתונים".

ניטור בארות נפט לבעיות מחייב בדרך כלל מישהו בטנדר לנסוע מאות קילומטרים בין בארות בחיפוש אחר בעיות ברורות, אומר מנאי. החיישנים שנפרסים יקרים וקשים להחלפה. עם הזמן, הם גם ניזוקים לעתים קרובות בשטח עד כדי בלתי שמישים, מה שמאלץ טכנאים לנחש ניחושים מושכלים לגבי מעמדה של כל באר.

"לעתים קרובות אנו רואים שציוד מנותק או מתוכנת בצורה שגויה, כי הוא מסובך להפליא ולא מתוכנן למציאות של התחום", אומר מנאי. "עובדים על הקרקע לעתים קרובות צריכים לקרוע אותו ולעקוף את מערכת הבקרה כדי לשאוב ביד. כך אתה מסיים עם כל כך הרבה שפיכות ובארות שאיבה ברמות לא אופטימליות".

כדי לבנות מערכת ניטור טובה יותר של שדות נפט, Mannai קיבל תמיכה מקרן MIT Sandbox Innovation Fund ו- Venture Mentoring Service (VMS). הוא גם השתתף במאיץ הקיץ דלתא V במרכז מרטין אמון ליזמות MIT, תוכנית הפתילים במהלך IAP, ותוכנית MIT I-Corps, ולקח מספר שיעורים בבית הספר לניהול של MIT סלואן. בשנת 2019, Amplified Industries – שפעלה תחת השם Acoustic Wells עד לאחרונה – זכתה בתחרות היזמות של MIT $100K.

"הגישה שלי הייתה להירשם לכל תוכנית אפשרית הקשורה ליזמות ולמנף כל משאב MIT שאני יכול", אומר מנאי. "MIT היה מדהים עבורנו."

Mannai השיק את החברה רשמית לאחר הפוסט-דוקטורט שלו ב-MIT, ו-Amplified גייסה את סבב הגיוס הראשון שלה בתחילת 2020. באותה שנה, הצוות הקטן של Amplified עבר לחממת הסטארט-אפים של Greentown Labs בסומרוויל.

מנאי אומר שבניית חיישני הסוללה והמחיר הנמוך של החברה הייתה אתגר עצום. החיישנים מריצים דגמי מסקנות למידת מכונה והסוללות שלהם מחזיקות מעמד למשך 10 שנים. הם גם היו צריכים להיות מסוגלים להתמודד עם תנאים קיצוניים, מהמדבר הלוהט של ניו מקסיקו ועד הביצות של לואיזיאנה והחורפים הקרים והקפואים בצפון דקוטה.

"אנחנו בונים חומרה מאוד קשוחה וגמישה; זה חובה בסביבות האלה", אומר מנאי. "אבל זה גם מאוד פשוט לפריסה, כך שאם מכשיר נשבר, זה כמו להחליף נורה: אנחנו שולחים להם נורה חדשה ולוקח להם כמה דקות להחליף אותו."

לקוחות מציידים כל באר בארבעה או חמישה חיישנים של Amplified, המתחברים לכבלים ולצינורות של הבאר כדי למדוד משתנים כמו מתח, לחץ ואמפר. כמויות עצומות של נתונים נשלחות לאחר מכן לענן של Amplified ומעובדות על ידי מנוע הניתוח שלהם. שיטות עיבוד אותות ומודלים של בינה מלאכותית משמשים לאבחון בעיות ולבקרת הציוד בזמן אמת, תוך הפקת הודעות למפעילים כאשר משהו משתבש. לאחר מכן, המפעילים יכולים לכוונן את הבאר מרחוק או לסגור אותה.

"זה המקום שבו בינה מלאכותית חשובה, כי אם אתה רק מקליט הכל ומכניס אותו ללוח מחוונים ענק, אתה יוצר הרבה יותר עבודה לאנשים", אומר מנאי. "החלק הקריטי הוא היכולת לעבד ולהבין את הנתונים החדשים שהוקלטו ולהפוך אותם לשמישים בקלות בעולם האמיתי."

לוח המחוונים של Amplified מותאם אישית לאנשים שונים בחברה, כך שטכנאי שטח יכולים להגיב במהירות לבעיות ומנהלים או בעלים יכולים לקבל תצוגה ברמה גבוהה של איך הכל מתנהל.

Mannai אומר שלעתים קרובות כאשר החיישנים של Amplified מותקנים, הם יתחילו מיד לאתר בעיות שלא היו ידועות למהנדסים ולטכנאים בשטח. עד כה, Amplified מנעה שפיכת מי מלח בשווי מאות אלפי ליטרים, אשר מזיקים במיוחד לצמחייה שמסביב בגלל תכולת המלח והגופרית הגבוהה שלהם.

מניעת דליפות אלו היא רק חלק מההשפעה הסביבתית החיובית של Amplified; כעת החברה מפנה את תשומת לבה לאיתור דליפות מתאן.

עוזרים לתעשייה משתנה

החיוב החדש על פליטת פסולת המוצע של ה-EPA לחברות נפט וגז יתחיל ב-900 דולר לטון מטרי של פליטת מתאן מדווחת ב-2024 ויעלה ל-1,500 דולר לטון מטרי ב-2026 ואילך.

Mannai אומר כי Amplified ממוקמת היטב לעזור לחברות לציית לכללים החדשים. הציוד שלה כבר הראה שהוא יכול לזהות סוגים שונים של דליפות ברחבי השדה, אך ורק על סמך ניתוח נתונים קיימים.

"איתור דליפות מתאן מצריך בדרך כלל מישהו להסתובב בכל שסתום וכל פיסת צנרת עם מצלמה תרמית או רחרח, אבל למפעילים האלה יש לרוב אלפי שסתומים ומאות קילומטרים של צינורות", אומר מנאי. "מה שאנחנו רואים בשטח הוא שהרבה פעמים אנשים לא יודעים היכן נמצאים הצינורות כי בארות נפט מחליפות בעלים כל כך הרבה, או שהם יחמיצו דליפה לסירוגין".

בסופו של דבר, Mannai מאמין שמאחורי נתונים חזקים וציוד חישה מודרני יהפכו לעמוד השדרה של התעשייה, והם תנאי הכרחי הן לשיפור היעילות והן לניקוי התעשייה.

"אנחנו מוכרים שירות שמבטיח שהציוד שלך עובד בצורה אופטימלית כל הזמן", אומר מנאי. "זה אומר הרבה פחות קנסות מה-EPA, אבל זה גם אומר ציוד בעל ביצועים טובים יותר. יש שינוי חשיבה ברחבי התעשייה, ואנחנו עוזרים להפוך את המעבר הזה לקל ובמחיר סביר ככל האפשר."