Estudo de caso

Agilizar as inovações

Computação de borda em petróleo e gás

Como a Streamline Innovations usa a Stratus Edge Computing para trazer manutenção preditiva alimentada por IA, operação remota e 99,5% de uptime para equipamentos de campos petrolíferos remotos.

Desafios

  • Identificar uma plataforma de Edge Computing para implantar capacidades de OT e TI para monitoramento e controle precisos do processo de remoção do H2S proprietário
  • Operar com conectividade de dados limitada em locais remotos de Petróleo e Gás
  • Fornecer ao cliente SLA de no mínimo 95% de tempo de atividade e atender aos orçamentos de automação dos clientes

Solução

  • Implantar o Stratus ztC Edge™ para desenvolver, hospedar e proteger a Valkyrie Intelligent Platform™ (VIP)
  • Alavancar a virtualização integrada Stratus para executar Automação Indutiva, banco de dados PostgreSQL, e Python™ e software Seeq AI de camada
  • Conecte o ztC Edge à WAN para análise de dados na nuvem, visibilidade remota e total funcionalidade

Benefícios

  • Permitiu análise de dados em tempo real, HMI, visibilidade e rastreamento de 50 KPIs a partir de uma sala de controle a cinco horas
  • Redução do pessoal necessário no local em 66%, economizando tempo e custo, utilizando manutenção preditiva alimentada por IA
  • Alcançou 99,5% de tempo de atividade em local remoto, superando o SLA do cliente de 95%, e atingiu o ponto de custo do cliente

De equipamentos inteligentes para campos petrolíferos inteligentes com computação de borda

A Streamline Innovations, com sede em San Antonio, Texas, desenvolve e opera um processo proprietário de tratamento de gás com sulfeto de hidrogênio (H2S) chamado Valkyrie™ que reduz o H2S tóxico ao enxofre elementar usado em fertilizantes. O resultado é um novo processo de tecnologia limpa que elimina a poluição por petróleo e gás, água e águas residuais, aterros sanitários e biogás.

Usando a Stratus Edge Computing, Streamline Innovations trouxe inteligência e operações remotas para derrapagens de processos complexos e permitiu a operação contínua, superando as expectativas do cliente. Com sua Plataforma de Inteligência Valkyrie (VIP) usando o Stratus ztC Edge, a empresa monitora unidades remotamente com 99,5% de tempo de atividade e reduziu os requisitos de pessoal no local de 6 FTEs para 2 FTEs. Os dados são enviados do ztC Edge para o Microsoft Azure para uma visão centralizada do equipamento que é acessível remotamente a partir dos centros de controle e dos caminhões do operador. Com o HMI/SCADA de Automação por Indução, um banco de dados PostgreSQL e o Python Linux rodando simultaneamente no ztC Edge, a equipe tem controle de processo preciso com inteligência "em camadas" para monitorar e analisar o desempenho minuto a minuto e hora a hora com análise centralizada dia a dia e semana a semana.

Implantação de tecnologia limpa proprietária na produção remota de petróleo e gás

O processo de remoção de enxofre Valkyrie da Streamline Innovations é particularmente eficaz no upstream Oil & Gas, onde o H2S é abundante no processo de produção. A empresa implementa seu processo proprietário em skids em locais remotos que muitas vezes não têm acesso durante o dia para o pessoal, introduzindo vários desafios únicos.

O processo Valquíria consiste em duas reações químicas que devem ser controladas em uma faixa requintadamente estreita. Ao longo das operações, o processo deve se adaptar às mudanças minuto a minuto e diárias nas taxas de fluxo de gás e concentração de H2S. Além disso, a equipe deve controlar de perto, monitorar e manter bombas, filtros, linhas e válvulas - equipamento industrial comum - manipulando material multifásico. O processo complexo da Streamline Innovation, portanto, exigiu um controle preciso tanto do processo químico quanto da mini usina.

Dada a localização remota, a equipe deve trabalhar com muito baixa conectividade de dados e o monitoramento requer especialistas treinados no local 24 horas por dia. A Streamline Innovation procurou enfrentar estes desafios para fazer mais com menos, trazendo inteligência ao processo de seus campos petrolíferos e atendendo aos orçamentos de automação dos clientes.

"Usando Stratus, construímos plantas inteligentes que são gerenciadas remotamente pela Inteligência Artificial e visíveis de qualquer lugar 24 horas por dia, 7 dias por semana".
Peter Fotos
CTO
Streamline Innovations

A Stratus Edge Computing abre a porta para equipamentos inteligentes para campos petrolíferos

A Streamline Innovations selecionou a plataforma de computação Stratus ztC Edge para maximizar a confiabilidade do processo e trazer nova capacidade e inteligência remota para seu processo Valkyrie.

O Dr. Peter Photos, Diretor de Tecnologia da Streamline Innovations explicou: "Passamos um tempo tremendo testando muitos dispositivos de computação de ponta diferentes e encontrando a tecnologia certa. Fomos inicialmente atraídos pelo potencial da ztC Edge porque ela oferecia um processamento verdadeiramente redundante". Duas unidades ztC Edge operam como um par redundante, isto significa que se uma unidade falhar por qualquer razão, a outra pode continuar sem interrupção no serviço. A eliminação do tempo de inatividade é inigualável no ambiente da Edge Computing.

"Outra enorme vantagem se tornou óbvia quando exploramos a capacidade de virtualização do ztC Edges para resolver os requisitos específicos de nossos clientes. Estamos operando três máquinas virtuais. Nossa primeira máquina virtual é a Inductive Automation Ignition, operando nosso servidor OPC e aquisição de dados. A segunda máquina virtual é um banco de dados PostgresSQL, e depois nossa terceira máquina virtual é uma Python Linux Box, rodando scripts Python. Com o extenso poder computacional disponível do ztC Edge, somos capazes de obter um computador bonito, volumoso e poderoso que é capaz de fazer todos os cálculos que desejamos".

Peter continuou: "Então temos a Valquíria conectada a um PLC, que está realizando cálculos minuto a minuto. Temos o Stratus ztC Edge que está fazendo cálculos em tempo real, rodando Python, coletando dados históricos, rodando Ignition, e comunicando-se via Wi-Fi. Os dados são enviados para um banco de dados Azure na nuvem onde fazemos cálculos diários, semana a semana e mês a mês. É integrado ao Seeq, um software de inteligência artificial que calcula nossa sofisticada modelagem.

"A Plataforma de Inteligência Valkyrie é agora uma caixa autônoma que pode ser integrada em uma unidade existente e aplicada a qualquer processo. Ela é alimentada por Stratus, com Seeq rodando em segundo plano fazendo inteligência artificial e cálculos complexos como manutenção preditiva".

Arquitetura para coleta de dados e inteligência em camadas

A Plataforma Inteligente Valkyrie fornece inteligência através de múltiplas camadas. O controlador lógico programável (PLC) está na primeira camada, o ztC Edge funciona na camada seguinte, e a nuvem é a camada mais alta. Cada um tem um papel específico que aproveita ao máximo suas forças inerentes, por exemplo, aproveitando a forte largura de banda entre o PLC e o ztC Edge para gerenciar grandes volumes de dados em tempo real. Onde a largura de banda cai entre a borda e os ambientes de nuvem, menos dados são transmitidos, permitindo que o enorme poder de processamento da nuvem faça cálculos muito mais pesados. Isto permite que a Streamline Innovations execute o aprendizado da máquina, o que leva as informações de volta ao gerenciamento operacional, permitindo a manutenção preditiva e preventiva a nível do local.

Com as máquinas virtuais e o poder da ztC Edge, Streamline Innovation é capaz de continuar a iterar e incorporar nova inteligência. O Dr. Photos acrescentou: "Temos JavaScript, temos scripts Python". Temos um modem, vamos para o Serviço Nacional de Meteorologia. Fazemos a previsão para as próximas seis horas de tempo, e determinamos nossa temperatura de aquecimento com base nisso. Somos capazes de desligar nossas unidades durante os avisos de tornado".

Implantação remota de clientes na bacia do Permian

A Streamline Innovations implantou várias unidades Valkyrie para um projeto de cliente da Super Valkyrie em Pecos, Texas, para tratar 16 milhões de pés cúbicos de gás. O projeto compreende três plantas de Amining e três patins Valkyrie remotos espalhados por oito milhas. O cliente exigiu um mínimo de 95% de tempo de atividade e um orçamento definido.

Usando sua plataforma inteligente, a Streamline Innovations conectou suas unidades a uma rede de área ampla TropOS (WAN) para permitir a visibilidade da sala de controle remoto e a conexão por dispositivos móveis.

Embora tal solução normalmente exigisse seis operadores em tempo integral e uma ampla capacidade de manutenção de plantão para funcionar 24 horas por dia, o objetivo é operá-la com dois operadores em tempo integral e um mínimo de pessoal de manutenção fora do local.

De sua sede em San Antonio, as equipes monitoram 50 indicadores-chave de desempenho (KPIs) das unidades remotas. O software de Ignição por Automação Indutiva que funciona na sala de controle direciona a manutenção e as chamadas, tornando mais eficientes os diagnósticos e reparos. Com o aprendizado adicional da máquina e a capacidade de manutenção preditiva, a manutenção é menos freqüente.

O Dr. Photos explica: "O que o operador vê na sala de controle, os patins, e na sede de San Antonio são todos iguais. Nosso sistema de controle supervisiona a unidade inteira, e isso nos dá um valor tremendo".

"Com esta abordagem, não há nenhuma barreira para construir equipamentos inteligentes para cobrir todo o caminho de petróleo e gás, desde a cabeça do poço até as vendas. A fronteira é o futuro da TI e da OT".
Peter Fotos
CTO
Streamline Innovations

Novas oportunidades para a inteligência dos campos petrolíferos

O projeto Super Valkyrie utilizando ztC Edge permitiu que as plantas e unidades da Amine inteligente funcionassem a 99,5% de uptime - excedendo confortavelmente o mínimo de 95% estipulado pelo cliente com total visibilidade, funcionalidade e análise a partir da sala de controle central a horas de distância. As necessidades de pessoal foram reduzidas em 66% e contribuíram para atender o orçamento de automação do cliente.

"Tendo visto do que a plataforma Stratus Edge Computing é capaz em uma solução complexa como a Valquíria, é claro que a tecnologia de ponta tem muito a oferecer à indústria de Petróleo e Gás - cabeças de poço inteligentes, unidades de glicol inteligentes, patins inteligentes JT (Joule Thomson), e muito mais.

"Fizemos da Valkyrie Intelligent Platform um pacote pronto para uso, que é o que a torna tão simples". E com a capacidade de monitoramento remoto, tudo se torna modular. Estamos tirando a tecnologia Stratus que está disponível da prateleira e a colocamos em caixas, e transformando um projeto de tecnologia operacional em um serviço".

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