La baisse des prix conduit les producteurs de schiste à une plus grande efficacité

Les producteurs d'énergie se tournent vers l'Industrie 4.0 pour trouver de nouvelles idées sur l'automatisation, l'utilisation de capteurs, le Big Data et la surveillance à distance, créant ainsi des opportunités pour les startups technologiques.

Après l'effondrement des prix du pétrole au milieu des années 2010, les producteurs de pétrole et de gaz de schiste ont réagi à la baisse en empruntant des techniques et des technologies aux opérations de puits offshore du secteur de l'énergie, à la fabrication et même à l'industrie médicale pour accroître leur efficacité.

Les producteurs d'énergie se sont tournés vers l'industrie 4.0 pour de nouvelles idées sur l'automatisation, l'utilisation de capteurs, le big data et la surveillance à distance. Ce faisant, ils ont créé des opportunités pour les startups technologiques telles que les sociétés d'inspection de véhicules aériens sans pilote. De la médecine, les principaux producteurs d'énergie tels que ConocoPhillips ont emprunté le séquençage de l'ADN et les mathématiques utilisées dans l'imagerie par résonance magnétique pour s'appuyer moins sur l'échantillonnage de carottes et le forage à l'aveugle dans leur quête pour extraire plus de pétrole et de gaz de la roche.

"Sur la base de nos discussions avec les entreprises, je dirais qu'avant l'effondrement des prix du pétrole, elles n'étaient pas si préoccupées par la recherche de tous les moyens possibles pour maximiser l'efficacité", a déclaré Artem Abramov, vice-président de la recherche sur les schistes chez Rystad Energy (Oslo, Norvège). ), une société indépendante de recherche sur l'énergie et d'informatique décisionnelle fournissant des données, des outils, des analyses et des services de conseil à l'industrie énergétique mondiale. "Il a créé des startups technologiques au cours des deux dernières années, et je m'attends à en voir plus."

Début 2018, il y avait environ 750 000 puits de schiste en production et de pétrole et de gaz conventionnels aux États-Unis. Parmi ceux-ci, 207 000 étaient des puits de fracturation hydraulique horizontaux et 115 000 d'entre eux étaient des puits horizontaux traditionnels, selon les données de Rystad Energy. Les données montrent que parmi les 23 000 nouveaux puits de production attendus cette année, 15 000 seront des forages horizontaux d'un coût estimé à 6,45 millions de dollars pour chacun, bien qu'il existe des différences de coût importantes d'un bassin à l'autre.

Avec une efficacité accrue, l'industrie s'attendrait normalement à voir une diminution de l'emploi. Mais d'autres forces ont créé un effet paradoxal sur la demande de travailleurs du pétrole et du gaz de schiste, allant des chauffeurs de camion aux ingénieurs pétroliers. "D'une part, toute automatisation devrait avoir un impact négatif sur l'emploi", a déclaré Abramov. "Mais depuis que l'industrie du schiste est en plein essor, la demande de travailleurs qualifiés et même moins qualifiés est élevée." En conséquence, le chômage est à des niveaux record dans des régions telles que l'ouest du Texas, site de grands gisements et d'activités de forage dans le bassin permien.

Les travailleurs non qualifiés ne sont pas les seuls à manquer. Lorsque les prix du pétrole se sont effondrés en 2015, les inscriptions aux programmes universitaires d'ingénierie pétrolière ont chuté. Cela a rendu les ingénieurs difficiles à trouver, a déclaré Abramov.

Shell invente le "champ de schiste du futur"

Au milieu de sa montée en puissance, Royal Dutch Shell (La Haye, Pays-Bas) s'est rendu compte que pour pomper 11 milliards de barils de pétrole découverts et potentiels dans des gisements de schiste, il fallait faire les choses différemment. Les dirigeants de l'entreprise ont mis l'organisation au défi d'augmenter les revenus ou de réduire les coûts tout en maintenant un investissement en capital stable. En conséquence, le producteur a beaucoup emprunté à la fabrication et à l'industrie 4.0.

"Lorsque nous avons encadré le programme iShale, nous avons très soigneusement et intentionnellement regardé en dehors des alliances habituelles de l'industrie de l'exploration et de la production certains des acteurs innovants qui avaient été actifs dans l'automatisation, la numérisation, etc., dans la fabrication", a déclaré Frederic Wasden, Chef de projet iShale. "Et c'était une véritable longueur d'avance pour nous car dans Manufacturing 4.0, il y a un certain nombre d'industries qui y sont depuis un certain temps. Avant de développer quoi que ce soit de nouveau, notre objectif était de tirer parti de la technologie existante disponible dans le commerce. Avec cette approche, nous estimons que le risque de la technologie d'un point de vue matériel est relativement faible. »

Pour construire le champ de schiste du futur, Shell a formé des alliances avec des entreprises qui pourraient aider le producteur d'énergie avec l'automatisation, la surveillance à distance, l'utilisation de capteurs, la robotique, la collecte et l'analyse de données, le cloud computing et l'utilisation de l'énergie solaire et des batteries de stockage d'énergie pour réduire frais de fonctionnement.

Des dizaines de types de capteurs différents qui transmettent des informations à un centre d'analyse avancé seront déployés pour des fonctions critiques :des caméras pour détecter les fuites de méthane ; infrarouge pour confirmer les niveaux des réservoirs et repérer les intrus ; et l'acoustique pour déterminer si un tuyau s'érode. "Nous sommes les bénéficiaires du travail accompli par l'ensemble de l'entreprise de fabrication pour adopter ces capteurs et permettre ainsi aux fournisseurs de les développer", a déclaré Wasden.

La première phase d'iShale consiste à démontrer dans l'actif du bassin permien que Shell peut réaliser des économies de coûts, des améliorations de la production et des améliorations de la sécurité en modifiant son fonctionnement. Par conséquent, il peut tirer parti des données disponibles dans ses opérations et combiner ces informations avec des analyses avancées pour déterminer comment optimiser ses pratiques de production et de maintenance.

L'assistance à distance pour le forage et l'entretien des puits est l'une des pierres angulaires du programme. Le personnel de Shell a surveillé et donné des conseils sur un nouveau puits en cours de forage en Argentine à partir de son centre de surveillance à Calgary, en Alberta. Une fois qu'un puits est en exploitation, le personnel de maintenance muni d'informations de télésurveillance peut arriver équipé du matériel et des pièces de sécurité adéquats, ce qui démontre un autre avantage. L'objectif est d'éviter les dépenses excessives en effectuant une maintenance inutile tout en éliminant les arrêts opérationnels en raison d'une défaillance d'une pièce ou d'une pièce de machine critique.

Le géant de l'énergie a également transféré la technologie utilisée dans ses propres opérations en eaux profondes vers ses puits terrestres.

"En mer, le poids et l'espace sont à une prime absolue", a déclaré Wasden. « L'industrie a compris comment séparer le gaz, le pétrole et l'eau dans un très petit récipient. Cette même technologie apportée à terre nous permet de placer notre équipement de séparation sur un skid monté sur camion au lieu de construire une usine de séparation ou une installation de traitement centrale plus conventionnelle. »

Greg Guidry, vice-président exécutif des activités non conventionnelles de Shell, a déclaré au site Web de RigZone en octobre 2017 que les résultats souhaités pour iShale comprennent :des puits et des complétions automatisés et intégrés ; des conceptions d'installations centrales évolutives et modulaires ; des plateformes de puits intelligentes et des communications sans fil permettant un écoulement et une séparation multiphases ; numérisation et gestion automatisée par exception ou surveillance standard sur le terrain ; et une « organisation du futur » avec un personnel doté d'une « large base de compétences » connecté numériquement et formé de manière polyvalente.

Les yeux dans le ciel dépendent de la bibliothèque de données

La baisse des prix du pétrole et la recherche subséquente d'économies par les producteurs se sont avérées très bonnes pour des entreprises comme PrecisionHawk (Raleigh, Caroline du Nord), une société de télédétection qui utilise des véhicules aériens sans pilote pour effectuer des inspections pour 10 des 20 plus grandes sociétés pétrolières et sociétés d'exploration et de production de gaz.

Divers organismes de réglementation au niveau des États et au niveau fédéral exigent de nombreux types d'inspection des actifs de production de pétrole et de gaz selon différents calendriers allant de mensuel à annuel. Alors que les producteurs peuvent intégrer une technologie de détection pour surveiller les nouveaux sites de puits, le coût de la modernisation de cet équipement de mesure est beaucoup plus élevé que l'utilisation de drones pour effectuer le même type d'inspections pour les anciens champs.

« Le problème, c'est qu'ils ont beaucoup de sites de puits qui sont en place depuis des années; cela n'a aucun sens d'ajouter un capteur de 10 000 $ à chacun », a déclaré Patrick Lohman, vice-président de l'énergie chez PrecisionHawk. "C'est là que les drones entrent vraiment en jeu."

Il y a une bonne raison pour laquelle les drones conviennent parfaitement au travail. Les plates-formes de puits peuvent être situées jusqu'à la longueur de deux terrains de football l'une de l'autre, et les routes locales offrent généralement un itinéraire indirect de l'une à l'autre. En conséquence, un technicien peut se rendre jusqu'à 10 sites par jour pour effectuer des inspections, a déclaré Lohman. En revanche, un opérateur de drone formé peut envoyer son véhicule aérien sur 100 à 125 plateformes de puits en une journée, selon la densité.

Non seulement un drone est plus efficace, mais il peut n'y avoir aucune perte de qualité dans le processus d'inspection pour rechercher des anomalies. "Dans de nombreux cas, un drone peut détecter tout ce qu'une personne peut détecter", a déclaré Lohman.

Cela inclut des caméras pour voir si la végétation empiète sur la plate-forme du puits ; des caméras thermiques pour détecter les fuites de méthane ou les composants surchauffés ; lasers à méthane pour mesurer les concentrations; et des capteurs multispectraux pour détecter les flaques d'eau.

"Nous nous concentrons sur l'empilement d'applications afin de fournir aux clients une profondeur dans les informations balisées géospatialement", a déclaré Lohman. "Avec une profondeur de données structurées, PrecisionHawk sera en mesure de travailler avec les clients pour utiliser des applications d'intelligence artificielle afin de réduire les coûts de maintenance."

PrecisionHawk développe des outils d'apprentissage visuel qui fonctionneront en coordination avec les applications d'IA pour utiliser les données géospatiales collectées par drone pour recommander une maintenance préventive et prévoir les pannes d'équipement. À mesure qu'ils collectent plus de données de manière économique, leur ensemble d'outils s'améliore.

Aller médical prescrit où forer

Chez ConocoPhillips, les géoscientifiques empruntent des techniques utilisées avec l'imagerie par résonance magnétique médicale pour assembler et analyser les données obtenues à partir de lectures sismiques pour un processus exclusif connu sous le nom d'imagerie sismique compressive, selon une transcription d'une réunion d'analystes et d'investisseurs de novembre 2017. Leur cible est le bassin permien.

Avec l'imagerie sismique compressive, "au lieu d'un modèle d'échantillonnage ordonné comme vous en avez normalement en sismique, il y a un échantillonnage aléatoire, puis nous utilisons des mathématiques qui viennent du domaine médical", Al Hirshberg, vice-président exécutif de ConocoPhillips de la production, du forage et projets, a déclaré lors de la réunion.

Les mathématiques appliquées à l'imagerie tomographique (c'est-à-dire par coupes) donnent une définition multipliée par 10. Les mêmes mathématiques peuvent être appliquées aux données de points sismiques pour donner une augmentation similaire de la définition.
"... ou bien sûr, vous pouvez prendre moins de points sismiques et obtenir la même résolution qu'avant pour un coût bien inférieur", Hirshberg dit.

Les opérateurs de schiste utilisent également le séquençage de l'ADN qui est devenu essentiel en médecine. Mais les cibles de séquençage des producteurs d'énergie sont les microbes qui vivent dans les espaces poreux et les réseaux de fractures des roches. Ils utilisent les résultats pour évaluer le potentiel et le mouvement du pétrole afin d'optimiser le placement des puits, de surveiller la connectivité des puits et de mesurer la production au fil du temps pour les achèvements, selon le site Web de Biota Technology (Houston).