پمپاژ قدرتمند چاه‌های نفتی به کمک نوآوری

به گزارش روز دوشنبه گروه علمی ایران اکونومیست از معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان ریاست جمهوری، فناوری هوش مصنوعی این روزها دامنه نفوذش را به تمامی حوزه‌ها، از فرهنگ تا صنعت و از حوزه عمومی تا حکمرانی، گسترش داده است. تا همین چند سال اخیر، دامنه نقش‌آفرینی فناوری هوش مصنوعی، به عنوان موضوعی نوپدید، محدود به فضای دیجیتال بود و کاربردهای اندکی در سایر حوزه‌ها داشت؛ امروزه اما هیچ عرصه‌ای وجود ندارد که هوش مصنوعی قادر نباشد شتابی بر حرکت چرخ‌هایش ببخشد.

از حوزه سلامت تا امنیت مالی، هر کدام به نوعی نسبت و پیوندشان با هوش مصنوعی را بازتعریف می‌کنند ضمن این‌که توسعه ابزارهای کارآمد مبتنی بر این فناوری، جان تازه‌ای به کارآمدی و بهره‌وری در این حوزه‌ها می‌بخشد.

توسعه دستیارها، ابزارها و پلتفرم‌های مبتنی بر فناوری هوش مصنوعی به حوزه نفت، گاز و پتروشیمی راه یافته‌اند و با حمایت معاونت علمی ریاست جمهوری، دانش‌بنیان‌ها با توسعه این ابزارها، به دستاوردهای کارآمد برای ارتقای بهره‌وری این صنایع رسیده‌اند. احیای چاه‌های کم‌جان یا کشف مخازن نفت و گازی که ناشناخته مانده یا به فراموشی سپرده شده‌اند، تنها بخشی از کارکردهای تحولی هوش مصنوعی در صنعت نفت به شمار می‌رود.

مرور یک تجربه موفق

از برجسته‌ترین نمونه‌های کارآمدی فناوری هوش مصنوعی در صنعت نفت، راه‌اندازی مرکز مدیریت یکپارچه چاه، مخزن و تأسیسات (WRFM)، توسط یک شرکت دانش‌بنیان است که دی‌ماه امسال با حضور حسین افشین، معاون علمی، فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان رییس‌جمهور، افتتاح شد و به بهره‌برداری رسید.

این مرکز هوشمند که با سرمایه‌گذاری ۱۵ میلیون دلاری، احداث و راه‌اندازی شده، نقش مدیریت و فرماندهی برخط عملیات‌ چاه‌ها، مخازن و تاسیسات سطح‌الارضی را بر عهده دارد.

این مرکز هوشمند با به‌کارگیری حسگرهای پیشرفته، سیستم‌های مدیریت داده، هوش مصنوعی و تحلیل داده‌های برخط، اطلاعات جامعی از وضعیت چاه‌ها، جریان مخزن و عملکرد تاسیسات ارائه می‌دهد. نظارتی که ارتقای بهره‌وری از چاه‌ها و افزایش بازدهی آن‌ها را با سرمایه‌ای اندک اما ارزش‌افزوده‌ای چندبرابری، به ارمغان می‌آورد.

با توجه به اهمیت روزافزونی که فناوری‌هایی همچون هوش مصنوعی و ابزارهای دیجیتال در ارتقای بهره‌وری صنایع نفتی یافته‌اند، این گزارش، بر کاربردهای بالقوه این فناوری‌ها مروری داشته است.

افزایش میزان بهره‌برداری از چاه‌ها

در دنیای امروز، صنعت نفت با چالش‌های بسیاری مواجه است که از جمله آن‌ها می‌توان به کاهش منابع نفتی قابل استخراج، افزایش هزینه‌ها، و محدودیت‌های زیست‌محیطی اشاره کرد. به همین دلیل، استفاده از فناوری‌های نوین و نوآورانه برای افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌ها اهمیت بیش‌تری پیدا کرده است.

هوش مصنوعی با استفاده از الگوریتم‌ها و مدل‌های پیچیده می‌تواند در تحلیل حجم عظیمی از داده‌ها، شبیه‌سازی فرآیندهای مختلف و بهینه‌سازی عملیات نقش‌آفرین شود.

هوش مصنوعی در صنعت نفت به‌طور ویژه می‌تواند به ارتقای بازدهی چاه‌ها، بهینه‌سازی استخراج نفت و گاز و کاهش هزینه‌ها کمک کند. این فناوری به تحلیل داده‌های پیچیده، پیش‌بینی روندهای آینده و مدیریت بهینه منابع می‌پردازد. با پیاده‌سازی هوش مصنوعی، می‌توان عملیات‌ صنعت نفت را به سطحی از دقت و کارآیی رساند که پیش از این غیرممکن به نظر می‌رسید.

پیش‌بینی تولید و بهینه‌سازی عملکرد چاه‌ها

از مهم‌ترین چالش‌های صنعت نفت، مدیریت بهینه تولید از چاه‌ها و منابع نفتی است. هوش مصنوعی می‌تواند با تجزیه و تحلیل داده‌های جمع‌آوری‌شده از چاه‌ها، پیش‌بینی‌های دقیقی از میزان تولید و روندهای آینده فراهم کند. الگوریتم‌های یادگیری ماشین می‌توانند الگوهای موجود در داده‌ها را شبیه‌سازی کرده و به اپراتورها کمک کند تا تصمیمات بهینه برای تنظیم پمپ‌ها، فشار و دما اتخاذ کنند.

این پیش‌بینی‌ها نه‌تنها به افزایش بهره‌وری کمک می‌کند، بلکه باعث جلوگیری از هدررفت منابع و کاهش هزینه‌های استخراج نیز می‌شود. برای مثال، در شرایطی که چاهی به‌طور غیرمنتظره کاهش تولید داشته باشد، سیستم هوش‌مصنوعی می‌تواند این کاهش را شناسایی و به اپراتورها هشدار دهد تا اقدامات لازم برای بهبود عملکرد چاه انجام شود.

مدیریت بهینه عملیات حفاری

بر اساس اعلام معاونت علمی، حفاری چاه‌های نفتی، از گران‌ترین و پیچیده‌ترین مراحل در صنعت نفت به شمار می‌رود. انتخاب روش‌های مناسب برای حفاری، تعیین عمق و مسیر حفاری، ارتقای ایمنی و مدیریت خطرات احتمالی از جمله چالش‌هایی است که مهندسان با آن روبه‌رو هستند. هوش مصنوعی با استفاده از داده‌های زمین‌شناسی، سرعت حفاری و شرایط محیطی می‌تواند به بهینه‌سازی این عملیات کمک کند.

با استفاده از مدل‌های پیشرفته‌ای که هوش مصنوعی برای ما به ارمغان می‌آورد، می‌توان بهترین ابزارها و تجهیزات را برای هر چاه انتخاب کرده و از خطاها و هدررفت منابع جلوگیری کرد. به علاوه، هوش مصنوعی می‌تواند روند حفاری را در زمان واقعی نظارت کرده و در صورت بروز مشکلات، تصمیمات اصلاحی فوری را پیشنهاد دهد.

نگهداری پیشگیرانه و کاهش خرابی تجهیزات

از دیگر کاربردهای برجسته هوش مصنوعی در صنعت نفت، نگهداری پیشگیرانه است. به‌وسیله الگوریتم‌های تحلیل پیشرفته، هوش مصنوعی می‌تواند خرابی‌های احتمالی در تجهیزات حفاری، پمپ‌ها و سایر ماشین‌آلات را شبیه‌سازی کند و پیش‌بینی‌هایی دقیق در مورد زمان‌های مطلوب برای تعمیرات به اپراتورها ارائه دهد.

این سیستم‌ها، می‌توانند داده‌های زمان واقعی از حسگرها و تجهیزات را جمع‌آوری کرده و آن‌ها را برای شناسایی الگوهای غیرعادی تجزیه و تحلیل کنند. برای مثال، اگر فشار پمپ‌ها از حد نرمال فراتر رود، سیستم مبتنی بر هوش مصنوعی، می‌تواند هشدار دهد و برنامه‌ریزی لازم برای تعمیرات پیشگیرانه صورت گیرد. این امر می‌تواند از خرابی‌های پرهزینه و توقف‌های غیرمنتظره جلوگیری کرده و در نتیجه هزینه‌های نگهداری را کاهش دهد.

بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش آلایندگی‌ها

ناترازی‌های انرژی ضرورت استفاده بهینه از منابع انرژی و بهبود کارایی ابزارهای مصرف را دوچندان کرده است. هوش مصنوعی می‌تواند در بهینه‌سازی مصرف انرژی در عملیات چاه‌های نفت نقش حیاتی ایفا کند؛ این فناوری، می‌تواند به شبیه‌سازی و تجزیه و تحلیل داده‌های انرژی مصرفی کمک کند تا به‌طور دقیق مشخص شود که کدام فرآیندها انرژی بیش‌تری مصرف می‌کنند و چگونه می‌توان این مصرف را کاهش داد.

علاوه بر این، هوش مصنوعی می‌تواند به یاری محیط‌زیست بیاید و کاهش آلاینده‌ها را محقق کند. با استفاده از مدل‌های پیشرفته، می‌توان به‌طور دقیق‌تر، منشأ و میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای و دیگر آلاینده‌ها را شناخت و از شیوه‌های بهینه‌تر برای استخراج نفت و گاز استفاده کرد.

راه حل‌های «هوش مصنوعی» برای ارتقای صنایع نفت و گاز

هوش مصنوعی به طور ویژه از الگوریتم‌های خاصی برای تحلیل داده‌ها و بهبود عملکرد چاه‌های نفت، بهره می‌برد. از الگوریتم‌های یادگیری ماشین تا مدل‌های پیچیده، همگی دست به دست هم می‌دهند تا با پردازش و تحلیل داده‌های حجیم و عظیم چاه‌ها، بهترین و کارآمدترین راه‌کارهای ممکن در اختیار فعالان صنعت نفت، گاز و پتروشیمی قرار بگیرد.

از مهم‌ترین سازوکارهای اثرگذار در کارآمدسازی هوش مصنوعی در این صنعت می‌توان به فناوری شبکه‌های عصبی مصنوعی (ANN)، یادگیری تقویتی (Reinforcement Learning)، یادگیری عمیق و یادگیری ماشین اشاره کرد.

به طور خلاصه، می‌توان نقش فناوری هوش مصنوعی در صنایع نفت و گاز را در افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌ها، پیش‌بینی و شبیه‌سازی دقیق‌تر، افزایش ایمنی و کاهش ریسک‌ها، کاهش تأثیرات زیست‌محیطی و کمک به اتخاذ راهبردهای دقیق‌تر جمع‌بندی کرد.

اگرچه استفاده از فناوری هوش مصنوعی در صنعت نفت، می‌تواند بسیار راه‌گشا باشد، اما استفاده از این فناوری و کاربردی‌سازی آن، در گام نخست نیازمند تأمین مالی و مشارکت سرمایه‌ای بخش‌های تأثیرگذار است. از سوی دیگر دسترسی به داده‌های معتبر و باکیفیت، ارتقای مهارت و یادگیری نیروی انسانی و فرهنگ‌سازی در این صنعت برای پذیرش این فناوری، نیازمند توجه و اتخاذ تصمیماتی در سطح کلان است.

با توجه به افزایش شتاب تحول و پیشرفت، شرکت‌های دانش‌بنیان در توسعه ابزارهای هوش مصنوعی نقش‌آفرین شده‌اند و پیش‌بینی می‌شود با حمایت‌های زیرساختی معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان ریاست جمهوری در ایجاد زمینه و بستر پیوند این شرکت‌ها با صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، هوش مصنوعی بتواند نقشی پررنگ‌تری را در بهینه‌سازی عملیات صنعت نفت ایفا کند.