油田の最新化を実現するための戦略

1兆ドル規模の最新化の必要性

石油&ガス業界は、技術革新によって急速な変革を遂げています。自動化、電力、デジタルシステムは、この最新化の最前線にあり、効率性、安全、そして環境のサステナビリティを向上させる可能性を秘めています。

しかし、陸上油田におけるこれらのミッションクリティカルなシステムの導入には、特有の課題と推奨事項が伴います。

調査によると、世界中の陸上油田施設は、真新しい施設から70年以上経過したインフラまで多岐にわたります。稼働中の施設の平均築年数は、多くの場合30年から50年です。これらの施設を最新化し、生産量を最適化するために、対処すべき主要な課題は次の通りです。

• 生産率の低下: 老朽化した貯留層と固有の地質学的複雑さは、抽出効率の着実な低下につながっています。
• 老朽化したインフラ: 多くの場合、想定された耐用年数を超えて稼働している旧式のインフラは、パフォーマンスの低下や、障害やサイバー攻撃に対する脆弱性の増大に悩まされています。
• 高い保守負担: 多様なプラットフォームと老朽化した資産は、頻繁でコストのかかる保守作業を必要とし、運用の稼働時間と収益性に影響を与えています。
• 膨大な量の非構造化データ: 標準化されたフォーマットのない、膨大で異質なデータセットが蓄積されているため、効果的な分析と情報に基づいた意思決定が妨げられています。
• 運用コストの増加: 消耗品価格の高騰、人手不足、保守費用は、運用コストの増大につながっています。
• 安全と環境リスク: 抽出に伴う固有の危険性は、インフラの老朽化によってさらに悪化し、安全と環境に関する懸念を増大させています。
   

デジタル化された油田

デジタル油田は、オープン制御システム、電化、人工知能(AI)、オンプレミスとクラウドの両方に対応したモノのインターネット(IoT)といった最新技術を活用し、操業を強化します。これにより、企業はリアルタイムでデータを把握･分析できるようになり、油田活動の監視･管理が容易になります。これにより、定型業務の自動化と意思決定の改善が可能になり、効率性の向上、コスト削減、ダウンタイムの最小化につながります。

これらの技術はサステナブルで収益性の高い生産の鍵を握っていますが、調査によると、ほぼすべてのエネルギー企業が事業のさまざまな部分でデジタル化プロジェクトを実施しているものの、「70%の企業がパイロット段階から先に進んでいない」ことが分かっています(マッキンゼー)。
 

最新油田の実現: 戦略的フレームワーク

これらの課題に対処し、長期的なサステナビリティを実現するには、体系的な最新化戦略が不可欠です。この戦略には、以下の主要な要素が含まれます。

• 旧式のインフラと統合の検討: 老朽化したインフラを最新のオートメーション技術と適切に統合するには、明確な移行戦略を実行することが不可欠です。これには、現在の設備とプロセスの評価、最新化の機会の特定、そしてシームレスな統合ロードマップの策定が含まれます。旧式のシステムの改修または交換を優先することは、旧式のシステムと最新のオートメーションプラットフォームの連携と同様に重要です。価値主導型の移行方法論を活用することで、段階的なアプローチを実現し、移行中の生産停止時間を最小限に抑えることができます。

• 拡張性と柔軟性を考慮した構築: 将来の拡張に対応し、進化するテクノロジに適応するには、モジュール式でオープンなシステムアプローチの採用が不可欠です。導入時間を短縮し、標準コンポーネントを使用して将来の成長を加速させる戦略が必要です。オープンで拡張性が高く、セキュアなアーキテクチャを活用することで、オートメーションソリューションは、既存の成熟資産と最新のマルチウェルパッド(さまざまな石油増進回収法(EOR)用のシステムや機器を含む)を統合できます。

• 電化の組み込み: 業界は、排出量削減が現在および将来の事業運営におけるコストであることを認識しています。「原動力」としてのガスタービンおよびディーゼル発電から、送電網対応の電化への移行には、資本投資と、パイプラインインフラの形でのガス取出能力の向上が必要です。機器の可用性評価も不可欠です。ハイブリッド電力システム、マイクログリッド、プレハブEハウス、および可変周波数ドライブ(VFD)の進歩は、この移行を効果的にサポートできます。

• スマート機器とデータ収集システムの活用: アナログ機器の限界を克服し、スマートなデジタルセンサに移行するには、既存のインフラを評価し、最新化の明確な目標を定義することが重要です。機器の性能診断を評価し、デジタルシステムの互換性を計画することは重要なステップです。データ対応能力を実現するには、振動監視センサと最新の計測ソリューションを、高度な状態ベースのモニタソリューションと組み合わせて採用する必要があります。

• リモートオペレーションとテレメトリの活用: エッジシステムとエッジ･ツー･クラウド･システムの導入により、旧式のシステムの統合、接続性の低さ、計測機器の不足といった課題に対処し、リモートモニタを実現できます。監視･制御用の統合プラットフォームと、Docker対応のリモート･ターミナル･ユニット(RTU)を活用することで、運用効率を向上させることができます。

• 高度な分析の実装: デジタルツインと高度な分析を実装することで、プロセス指標に関する深い洞察の獲得、最適な運用パフォーマンスの実現、資産故障の予測が可能になります。エッジにおける最新のクローズドループ制御と最適化、そしてAIを活用したモニタプラットフォームは、成熟分野において新たな価値を生み出しています。

• データ管理とデータ駆動型のインテリジェントなアクション: 効果的なデータ管理には、関連するコンテキストデータへのアクセス、複数システムの統合、そしてデータへのアクセス性が不可欠です。制御技術(OT)と情報技術(IT)の間の統一されたデータフローの構築も必要です。強力なデータ基盤層を確立し、エンタープライズレベルのIIoTプラットフォーム、生産データ管理システム、パフォーマンス予測プラットフォームを通じて連携した運用を実現することで、データ駆動型の意思決定を強化します。

• サイバーセキュリティ戦略の策定: 油田の操業においてサイバーセキュリティの脅威への対応準備は不可欠です。そのためには、NISTフレームワークの遵守、包括的な資産インベントリの維持、そして実行可能で優先順位付けされたリスクおよび脆弱性管理の実装が不可欠です。サイバーセキュリティ機能を組み込んだOTシステムを活用し、脅威検出に行動分析と機械学習を採用することで、セキュリティ対策を強化できます。

• 人材育成計画: マッキンゼーによると、「新しいテクノロジは、スタッフに新しいスキルの習得、新しいプロセスの導入、そして長年の業務慣行の変革を求めています。」既存の従業員を効果的に育成し、新たな熟練人材を引き付けるためには、包括的な研修プログラムを通じて、既存の従業員の能力強化を図り、新規採用者のエンゲージメントを高めることが重要です。ユーザ重視のHMI設計、拡張現実(AR)技術、リモートによる専門知識のガイダンスツールを活用することで、学習効率と運用効率を向上させることができます。

• サステナビリティの優先: 環境への影響を最小限に抑え、サステナビリティを優先するには、パフォーマンスを測定し、プロセスを最適化し、運用を監視するための積極的なロードマップが必要です。エネルギー効率の高いオートメーションソリューション、エネルギー管理プラットフォーム、効果的な炭素計測および誤差測定システム、そして炭素会計(カーボンアカウンティング)プラットフォームの導入は、これらのサステナビリティへの取り組みを支援します。
   

実現技術

油田を効果的に最新化するには、ロックウェル･オートメーションとSensia™の技術とサービスを活用することで、オペレーショナルインテリジェンス(運用の卓越性)を実現できます。既存のインフラや将来の油井パッドの要件に基づき、スマートデバイス、AI駆動型モデル、その他のデジタル機能を導入することで、状態ベースのモニタ、リアルタイムの資産故障予測、そして資産監視の改善を実現できます。

Allen‑Bradley®の制御システムを活用することで、企業はオートメーション機能を強化し、旧式のシステムの強化や移行が可能になります。PlantPAx®分散制御システム(DCS)は、運用を効率化し、安全を高めるとともに、高度な分析機能とネットワーク基盤の改善を実現するプラットフォームを提供します。サイバーセキュリティアプリケーションは、サイバー脅威を検知･軽減するように設計することも可能です。

FactoryTalk®ソフトウェアスイートは、データのシームレスな統合とアクセスを容易にする堅牢なデータ管理ソリューションを提供し、制御技術(OT)と情報技術(IT)の間の統合データフロー構築という推奨事項に沿っています。FactoryTalk® LogixAI®やFactoryTalk® Guardian AI™などのエッジでAIデータソリューションを活用することで、障害発生前に予測し、AIのパワーをオペレータに提供します。これらのプラットフォームをエッジで活用するには、適切なエッジデバイスが必要です。SensiaのQRATE HCC2ハイパーコンバージドコントローラは、世界で最も過酷な環境においてもクラス最高のエッジパフォーマンスを提供します。

これらのテクノロジは、業界が直面している課題に対処するだけでなく、最新化のためのベストプラクティスの推奨事項にも準拠しています。

なぜ今なのか?

陸上油田の最新化は、包括的な戦略を必要とする変革の道のりです。石油&ガス産業には、インフラの老朽化、生産率の低下、操業コストの上昇といった課題があり、油田を現代的な基準と生産レベルに引き上げるには、革新的で実用的なソリューションが必要です。オートメーション、人工知能(AI)、モノのインターネット(IoT)といった先進技術を活用することで、効率性と安全を大幅に向上させることができます。

データ駆動型の最適化を優先することは、情報に基づいた意思決定に不可欠であり、リアルタイムモニタと予知保全を可能にし、コスト削減と資産寿命の延長につながります。業界は排出量の削減と環境への影響軽減のプレッシャーに直面しているため、サステナビリティも最新化の取り組みの中核に据える必要があります。サステナブルな慣行の採用、電化への移行、そしてエネルギー効率の高いソリューションの実装は、企業の評判とステークホルダーの信頼を高めることにつながります。

結局のところ、最新化の成功は、継続的な改善とイノベーションへのコミットメント、適応力の促進、そして変化する市場環境における長期的な存続のための人材育成への投資にかかっています。

ロックウェル･オートメーションとSensiaは、お客様の最新化の取り組みにおいてパートナとしてお力添えいたします。当社の技術と業界における経験は、「最初の石油」と「最初のガス」の生産までの時間を短縮し、成功へのロードマップの策定と推進を支援します。