Aalborg Universitets testcenter

Milepæl for kunstig intelligens til at styre produktion af olie og gas

torsdag 04 jan 18
|

Samarbejde mellem forskere og industri skal øge produktionen og hindre menneskelige fejl, for eksempel ved håndtering af vand i produktionen af olie i Nordsøen. 

Produktionen af olie i Nordsøen indeholder en stadig større mængde vand, fordi oliereservoirerne fyldes med vand, efterhånden som de tømmes for olie. Vandet skal håndteres, så det forbliver rent nok til at blive udledt igen, enten til havet eller undergrunden. Det samme gælder de store mængder vand, der pumpes op fra havet og tilføres reservoirerne for at understøtte trykket og dermed øge olieproduktionen. Processerne bag behandlingen af vand er komplicerede og involverer store mængder data, signaler, værdier og alarmer, som kræver omfattende overvågning af procesoperatører i kontrolrummet.

For at sikre en proces, hvor alle situationer kan håndteres så tidligt som muligt uden at påvirke produktionen og uden fare for menneskelige fejl, er der indledt et nyt bredt samarbejde mellem forskere og virksomheder om at automatisere overvågningen. Samarbejdet omfatter DTU, Aalborg Universitet, Center for Olie og Gas - DTU, Maersk Oil, ConocoPhilips (UK) Limited og den norske virksomhed Eldor Technology. Det er derudover økonomisk støttet af Forskningsrådet i Norge, Center for Olie og Gas - DTU og Innovasjon Norge.

”Vi har ved en nylig demonstration vist, at vores idé om at opnå yderligere automatisering ved at anvende en funktionsmodel, en såkaldt MFM model, kombineret med store datamængder og kunstig intelligens både er mulig og vil betyde en forbedring af den eksisterende overvågning. Dermed har vi nået en stor og vigtig milepæl, ikke kun i det eksisterende projekt med olie- og gasproduktion, men også for at kunne bruge modellen til automatisk overvågning i alle andre industrier”, siger professor Morten Lind, DTU Elektro.

Ideen har været klar fra starten, men det har krævet en tværfaglig indsats med bidrag fra alle samarbejdspartnere at kunne bevise, at ideen også er mulig at anvende i praksis som beslutnings støtteværktøj for kontrolrummets operatører.

MFM modellering udviklet på DTU
Teknikken med MFM modellering er udviklet af Morten Lind på baggrund af hans forskning i interaktionen mellem mennesker og maskiner gennem de sidste 30 år. Den tager udgangspunkt i, at man ved hjælp af data og viden om processerne bag eksempelvis olieindvinding, kombineret med indsigt i fysikkens love, kan udvikle et overvågningssystem, der automatisk opdager enhver unormal situation, fremhæver årsagen til den, forudser fremtidige konsekvenser og giver anvisninger til udbedring af situationen.  

MFM teknologien er udviklet med udgangspunkt i behovet for at kunne styre og overvåge komplekse energisystemer og industriprocesser og kan anvendes bredt inden for proces- og automationsdesign, samt som støtte til drift og vedligehold. Derfor kan MFM fungere som den teknologiske base, der integrerer og deler viden mellem flere faser i livscyklussen for et procesanlæg.

”Den konkrete opgave med at håndtere vandbehandlingssystemer i olie og gasproduktionen er således bare et enkelt eksempel på anvendelse. MFM teknologien er egnet til mange andre komplekse industriprocesser, både inden for olie- og gasproduktionen, men i lige så høj grad til automatiske styrings- og overvågningssystemer i helt andre brancher,” siger Morten Lind.

Den aktuelle indsats med at fodre modellen med de rette data og tilpasse den til de nuværende styresystemer i olie- og gas produktionen er sket ved hjælp af ekspertise fra Center for Olie og Gas-DTU, DTU Elektro, Eldor Technology samt Aalborg Universitet. Det er på Aalborg Universitets testcenter i Esbjerg, som omfatter en olieproduktionsmodel, at det nye beslutningsstøttesystem med arbejdsnavnet AlarmTracker, er blevet testet.

Forskerne fra både DTU og Aalborg Universitet er begejstrede over at deltage i udviklingen af det nye styresystem.

"Udviklingen af AlarmTracker er blevet endnu mere aktuel, end da vi startede projektet for tre år siden. Både udviklingen i oliepriserne og det store fokus på digitalisering i alle brancher, øger behovet for en bedre overvågning af industrialiserede processer. "
Bjarne André Asheim, Eldor Technology

”Det er meget motiverende. Alle partnere i projektet arbejder samtidig på at udvikle et konkret produkt, der skal være færdigt i løbet af relativ kort tid. Vi er en brik i et samarbejde, hvor vi har brug for input fra de øvrige deltagere, ligesom vi kan se, hvordan de anvender vores bidrag for at kunne komme videre med deres del af projektet. Alle er afhængige af hinanden, for at vi i fællesskab kan skabe et nyt produkt”, fortæller forskningsassistent Stefan Jespersen, Aalborg Universitet.

Automatisering særlig vigtig ved uventede hændelser
Hidtil har operatørerne i kontrolrummet for olieproduktionen skullet overvåge et væld af informationer i forbindelse med f.eks. håndteringen af vand, både fra produktionen og tilførslen af vand for at øge olieproduktionen. De mange informationer kan være svære at overskue, når der pludselig sker noget uventet. Den opgave vil automatiseringen lette ved at give information til operatørerne om, både hvad der er galt, hvad konsekvensen af fejlen bliver, og hvad der skal gøres for at forhindre det.

Den væsentligste bidragsyder til softwareudvikling i projektet står virksomheden Eldor Technology for, der ser frem til den næste demonstration i foråret. Her skal systemet demonstreres med real-time data, integreret med de HMI-systemer (Human Machine Interface), der i dag anvendes til overvågning.

”Udviklingen af AlarmTracker er blevet endnu mere aktuel, end da vi startede projektet for tre år siden. Både udviklingen i oliepriserne og det store fokus på digitalisering i alle brancher, øger behovet for en bedre overvågning af industrialiserede processer. Projektet skrider planmæssigt frem, og vi regner derfor med at kunne lancere vores nye produkt om godt et års tid, i starten af 2019”, siger administrerende direktør Bjarne André Asheim, Eldor Technology.

Når det nye produkt er klart, er aftagerne også på plads. Olie og Gascentret har indgået en kontrakt med Mærsk Oil om projektet, ligesom virksomheden Eldor Technology har et samarbejde med den internationale olie og gasvirksomhed ConocoPhilips (UK) Limited.

Efter demonstrationen var der da heller ingen tvivl hos de indbudte gæster fra de to virksomheder.

”Vi ser mange interessante perspektiver og er meget positive over for AlarmTracker projektet”, siger Team Lead E&I Torben Ipsen Bruun fra Mærsk Oil. Dale Allison fra ConocoPhilips (UK) Limited supplerer: ”AlarmTracker har til formål at øge opmærksomheden på usædvanlige situationer hos kontrolrums operatørerne, og vi glæder os til at kunne udnytte de lovede fordele, når systemet er færdigudviklet.”

 

Flere oplysninger:
Erik Bek-Pedersen, programleder, Olie og Gascentret, mail: erikbp@dtu.dk, tlf: 6114 0732

Bjarne André Asheim, Eldor Technology, mail: bjarne@eldor.no, tlf: +47 95 29 14 78

 

Foto: Aalborg Universitets testcenter, hvor demonstration har vist, at projektets idé om at opnå yderligere automatisering ved at anvende en funktionsmodel, en såkaldt MFM model, kombineret med store datamængder og kunstig intelligens både er mulig og vil betyde en forbedring af den eksisterende overvågning.