Technology

Idrocarburi 4.0

 By Robin Wylie

Il settore industriale globale sta vivendo un’epoca di trasformazioni…

La prossima generazione di apparecchiature meccaniche, caratterizzate da una maggiore automazione, connessione e potenza di elaborazione dei dati, ha spinto molti analisti a sbandierare l’arrivo di una nuova fase della rivoluzione industriale, informalmente nota come “Industria 4.0.”
Il termine Industria 4.0 non ha, tuttavia, una definizione chiara. In senso generale si riferisce alla crescita di automazione e scambio di dati che sta attualmente avvenendo nell’intero settore industriale, guidata da cose come le tecniche di calcolo di nuova generazione e i “sistemi cyber-fisici” — meccanismi controllati o monitorati da algoritmi informatici e fortemente legati a internet.
Vi è molta attesa circa la possibilità che l’Industria 4.0 possa trasformare il settore manifatturiero. Ad esempio le “fabbriche intelligenti” vengono propagandate come la prossima generazione di efficienza produttiva. Ma la sua applicazione nel settore Oil&Gas può essere altrettanto rivoluzionaria.

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Rappresentazione grafica delle quattro fasi della rivoluzione industriale

Esplorazione smart, perforazione smart

La potenzialità dell’Industria 4.0 di modernizzare il settore degli idrocarburi inizia ancora prima che venga perforato un pozzo. L’analisi avanzata dei dati — un segmento dei cosiddetti “Big Data” — viene sempre più utilizzata dal settore energetico per creare modelli più accurati dei giacimenti consentendo di indirizzare i pozzi con maggiore precisione. Eni è all’avanguardia di questa trasformazione grazie al suo nuovo supercomputer HPC4 da 18,6 petaflop — il più potente computer industriale al mondo — destinato a consentire tecniche di esplorazione più raffinate grazie alle analisi di prossima generazione.
Altre tecnologie dell’Industria 4.0 vengono utilizzare per semplificare il processo di perforazione dei pozzi. La più promettente di queste tecnologie è la “perforazione automatica,” una tecnica molto diffusa che vede l’utilizzo di diversi macchinari per eseguire automaticamente le attività di perforazione ed effettuare una serie di fondamentali misurazione operative. Le tecniche di perforazione automatica comprendono la sostituzione dei tradizionali piani sonda idraulici con robot smart, e l’utilizzo di sensori interni — che possono misurare parametri come la pressione di flusso — in comunicazione con gli strumenti di perforazione per modificare automaticamente il percorso del pozzo.
La perforazione automatica può ridurre la necessità di input umani, in tal modo aumentando la sicurezza e abbattendo in maniera significativa i costi di circa il 30 – 50 percento. Non deve quindi sorprendere che questa tecnologia, visti i suoi vantaggi, sia destinata a crescere nei prossimi anni: la società di ricerca dei campi petroliferi Kimberlite prevede che circa il 41 percento dei pozzi perforati fino al 2022 utilizzeranno in certa misura la perforazione automatica. Esempi già in uso comprendono “Wired Drill Pipe” di IntelliServ e il “Robotic Drilling System” norvegese.

Robot occhio di falco

Oltre a svolgere un ruolo nella perforazione automatica, la tecnologia robotica viene utilizzata dal settore degli idrocarburi anche per identificare le perdite indesiderate nel corso di produzione e trasporto. Nel caso dei pozzi offshore, ad esempio, macchine sottomarine automatiche di ispezione, dotate di strumenti come sonar, telecamere e altri sensori, possono individuare le perdite di petrolio o gas naturale, permettendo risparmi significativi di tempo e soldi rispetto all’approccio tradizionale con sottomarini controllati dall’uomo.
Sulla terraferma, droni automatici “annusa metano” e robot terresti vengono utilizzati per individuare le perdite da pozzi, tubature e altre strutture industriali, garantendo i medesimi vantaggi rispetto alle tecniche di individuazione basate sull’uomo. Possiamo citare ad esempio il robot per ispezione delle perdite di gas automatico di SMP che viaggia lungo i gasdotti e analizza in remoto la concentrazione di gas in prossimità dei possibili punti di perdita, e un apparecchio robotico sviluppato dal MIT che può cercare le perdite di gas dall’interno del gasdotto.

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Il robot per ispezione delle perdite di gas automatico di SMP (smprobotics.com)

Forniture intelligenti

L’Industria 4.0 cerca di trasformare il modo in cui otteniamo gli idrocarburi ma potenzialmente potrebbe cambiare radicalmente il modo in cui utilizziamo l’energia prodotta. Una delle grandi promesse della nuova rivoluzione industriale sono le “reti intelligenti” — reti elettriche che incorporano diverse tecnologie di nuova generazione per consentire un controllo senza precedenti sulla modalità di fornitura dell’elettricità ai consumatori.
Un componente chiave delle reti intelligenti sono i “contatori intelligenti”, abilitati alla trasmissione bidirezionale che consente loro di lavorare con la rete elettrica per rispondere in tempo reale alla domanda di energia. Questa reciprocità conferisce loro un enorme vantaggio rispetto ai contatori tradizionali che si limitano a registrare la quantità di energia utilizzata.
Alimentate dai contatori intelligenti, le reti intelligenti offrono la possibilità di raccogliere ed elaborare una quantità senza precedenti di dati relativi all’utilizzo dell’energia elettrica. In questo modo dovrebbero consentire ai produttori di elettricità di soddisfare le necessità dei propri clienti in maniera molto più efficace e trasmettere ai consumatori questi risparmi. Con l’implementazione delle reti intelligenti il settore dell’elettricità avrà l’opportunità di entrare in una nuova era di affidabilità, disponibilità ed efficienza.
L’Industria 4.0 è destinata ad apportare cambiamenti diffusi in tutte le aree del settore energetico. Ma siamo solo all’inizio di “Energia 4.0,” e non possiamo ancora sapere in quali nuove direzioni ci porterà. Ci sono delle tecnologie, come ad esempio l’Intelligenza Artificiale (AI) di cui si sta solo ora iniziando ad immaginare l’utilizzo nel settore energetico. Robot intelligenti potrebbero un giorno, ad esempio, utilizzare l’AI per la esplorazione automatica degli idrocarburi, o i supercomputer potrebbero utilizzare gli algoritmi di apprendimento delle macchine (un sottoinsieme della AI) pere ottimizzare le attività e migliorare sensibilmente le proprie capacità di simulazione dei giacimenti.
La prima fase della rivoluzione industriale ha portato l’umanità dalla ruota idraulica al trasporto ferroviario. La seconda e la terza fase hanno visto la crescita, rispettivamente, della produzione di massa e della digitalizzazione. Essere all’inizio della quarta fase ci consente di guardare al futuro e immaginare dove potremmo essere diretti.

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