دور جمعية مهندسي النفط في تكنولوجيات حقول النفط الرقمية

Connecting the Dots: The Society of Petroleum Engineers and the Digital Oilfield

وتقف صناعة الطاقة على حافة التحول العميق، إذ أن تكنولوجيات حقول النفط الرقمية - دمج أجهزة الاستشعار، وتحليل البيانات، والتشغيل الآلي، والاستخبارات الاصطناعية في العمليات التي تتم في المراحل الأولى - تعيد تشكيل كيفية اكتشاف الهيدروكربونات وتطويرها وإنتاجها، وفي قلب هذا التحول، فإن مجلة فارولوم هندسية، وهي منظمة مهنية عالمية تحول دون تنظيمها بصورة هادئة إلى قاعدة مركزية في القوة العاملة وأكثر كفاءة.

ويسهم فهم كيفية أداء هذه المهمة في توضيح سبب نجاح أو فشل مشاريع حقول النفط الرقمية، ويمتد دور المنظمة ليشمل تمويل البحوث، والتعليم المهني، والمعايير التقنية، والتعاون بين الصناعات، وتستكشف هذه المادة كل من هذه الأبعاد، وتبين كيف تؤثر أنشطة هذه المؤسسة تأثيرا مباشرا على اعتماد وتطوير تكنولوجيات حقول النفط الرقمية.

تحديد حقل النفط الرقمي: أكثر من أجهزة الاستشعار وأجهزة الاستشعار

وتشمل تكنولوجيات حقول النفط الرقمية مجموعة واسعة من الأدوات والممارسات التي تحول البيانات التشغيلية الخام إلى معلومات ذات طابع عملي، ويشمل المفهوم في جوهره تركيب أجهزة قياس الكساد، ومقاييس التدفق، ومعدات استشعارات الاحترار من قطع الحفر إلى خطوط الأنابيب، ثم نقل تلك البيانات إلى منابر مركزية تحلل فيها الخوارزميات الاتجاهات، وتتوقع الفشل، وتدرج الإنتاج الأمثل في التطبيقات القريبة من الزمن.

غير أن القيمة الحقيقية لهذه التكنولوجيات لا تكمن في المعدات بل في التكامل، إذ يتطلب حقل النفط الرقمي تدفقاً لا تشوبه شائبة بين الآبار، وغرف المراقبة، ونظم الأعمال التجارية، ويطالب العلماء والمهندسين وموظفي العمليات بتبادل لغة مشتركة، واحدة بأن تكون معدات النقل البحري الخاصة قد تدوينها منذ عقود من خلال معاييرها المتعلقة بهندسة النفط، وبدون عمل شركة SPE بشأن أشكال البيانات ونظم التصنيف وأفضل الممارسات، فإن العديد من الحلول المتعلقة بالنفاذ النفط الرقمية.

تطور مفاهيم حقول النفط الرقمية

وقد اكتسب مصطلح " حقل النفط الرقمية " مشققا في أوائل العقد الأول من القرن الماضي، مستفيدا من الأعمال السابقة في مجال الرقابة الإشرافية واقتناء البيانات، والتشغيل الآلي الميداني، وتتبعت هذه العملية التطور من خلال مؤتمراتها التقنية والورقات التي استعرضها الأقران، وفي عام 2003، أطلقت المنظمة سلسلة حلقات عمل مخصصة بشأن الطاقة الذكية، أصبحت فيما بعد المؤتمر السنوي للطاقة الذكية التابع للشركة، مما أتاح فرصة لمشغلين مثل شركة شيلد برام.

واليوم، اتسع نطاق الحديث عن حقول النفط الرقمية ليشمل مواضيع مثل الحوسبة الحافية، والتوأم الرقمي، ونمذجة الخزانات القائمة على الغيوم، وقد ازداد دور شركة النفط الصغيرة تبعا لذلك، حيث تم إنشاء أقسام تقنية تركز على علوم البيانات والمحللين، فضلا عن التكامل مع المنظمات الشقيقة مثل جمعية علماء الجيوفيزياء الاستكشافية لمعالجة التحديات الشاملة.

كيف سيقود فريق البحث العلمي الابتكار الرقمي

ويؤثر تأثير نظام المعلومات الخاصة على تدفقات تكنولوجيات حقول النفط الرقمية من خلال ثلاث قنوات مترابطة: نشر المعرفة، وتطوير القوة العاملة، والتوحيد القياسي، وكل قناة تعزز الأخرى، مما يخلق حلقة تفاعلية تعجل بالتبني.

نشر المعارف: المؤتمرات والورقات والمستودعات الرقمية

ويستضيف مجلس إدارة المشاريع في كل عام أكثر من 120 مؤتمرا وحلقة عمل على الصعيد العالمي، ويضم العديد من هذه الأحداث مسارات مخصصة للتحول الرقمي، ويقدم المتكلمون دراسات حالة من ميادين التشغيل، ويظهر البائعون برامجيات جديدة، ويناقشون التحديات التقنية التي لم تحل، وتسجل الورقات التي يستعرضها النظراء من هذه الأحداث في أشرطة الألياف التي تستخدمها شركة SPE والتي تحتوي على أكثر من 000 200 وثيقة، وهذا المستودع يمثل مكتبة المرجعية للضغط الفعلي.

فعلى سبيل المثال، وصفت ورقة عن معدات الاتصال الجنسي من المؤتمر التقني السنوي والمعرض (المؤتمر التقني السنوي) (المؤتمر التقني والعرض)() كيف استخدم مشغِّل بحر الشمال التعلم الآلي لتحقيق الحد الأمثل من معدلات حقن رفع الغاز، مما أسفر عن ارتفاع 5 في المائة في الإنتاج، وتناولت ورقة أخرى من حلقة عمل في عام 2023 تحديات توحيد نماذج البيانات لرصد الكربون وتخزينه، وأصبح تطبيقاً سريعاً مقفلاً للمبادئ الرقمية الميدانية.

تطوير القوى العاملة: سد الفجوة الرقمية

وتحتاج تكنولوجيات حقول النفط الرقمية إلى قوة عاملة يمكنها أن تتداخل مع الهندسة التقليدية للنفط وعلوم البيانات، إذ يفتقر العديد من المهندسين ذوي الخبرة إلى التدريب الرسمي في الخوارزميات أو الإحصاءات، في حين قد يعرف الخريجون الجدد بـ (بايتون) و(تينسورفلو) ولكنهم لم يجتازوا اختبارا جيدا، وتجسر هذه الفجوة من خلال برامج التدريب التي تشمل دورات تدريبية قصيرة، ووحدات تفسيرية للخلايا النفط.

كما تقدم هذه الشهادات، مثل شهادة هندسة النفط، التي تشمل الآن مجالات الكفاءة المتصلة بالتكنولوجيات الرقمية، وتوفر هذه الوثائق للمهنيين الذين يسعون إلى المشاركة في الأدوار التي تحركها البيانات، مساراً منظماً، وبالإضافة إلى ذلك، يشجع الطلاب في المعهد الوطني للإحصاء الذين يتجاوز عددهم 500 طالب في جميع أنحاء العالم على العمل في مشاريع رقمية، وكثيراً ما يستخدمون بيانات مفتوحة المصدر من مستودع بيانات شركة SPE.

توحيد المعايير: العمود الفقري للتكامل الرقمي

وربما يكون توحيد المعايير أقوى مساهمة من نوع SPE ولكن أقلها وضوحا، فبدون معايير مشتركة، لا يمكن تبادل البيانات من مختلف أجهزة الاستشعار، ومختلف البائعين، ومختلف أجيال المعدات، ومن خلال هيكل لجانها، يضع ويحافظ على المعايير التقنية التي تحدد كل شيء من شكل حسن التوقيت، وينسق البيانات إلى البروتوكولات التي تحيل ديناميات الحفر في الوقت الحقيقي إلى السطح.

ومن الأمثلة البارزة على ذلك المعيار المفتوح لبيانات البناء الجيد الذي وضعته شركة SPE والذي تم تطويره في الأصل بالتعاون مع شركات النفط ومقدمي الخدمات، أصبح نظام الرصد العالمي للصناعة في مجال تبادل البيانات، وهو يتيح لجهاز حفر في هيوستن أن يرصد جهازاً للتشغيل في بحر الشمال يستخدم برامجيات من أحد البائعين من طرف ثالث، وكل ذلك لأن البيانات تتوافق مع نموذج رقمي واحد لبرمجيات البناء الرقمية.

وهذه المعايير غير ثابتة، إذ تقوم لجان معايير نظام المعلومات الخاصة باستمرار بتحديثها بحيث تعكس قدرات تكنولوجية جديدة، مثل إضافة فئات بيانات عن اليقظة في الوقت الحقيقي في الموقع 2 للمنظمة العالمية للأرصاد الجوية، أو التمديد الوشيك للمعلومات عن سلامة الطاقة الحرارية الأرضية، ومن خلال الحفاظ على هذه الموصلة، تكفل هذه الشبكة عدم حبس حلول حقول النفط الرقمية في نظم إيكولوجية مأمونة.

البحث والتطوير: تمويل المستقبل

وفي حين أن نظام التعليم والتدريب المهني هو في المقام الأول مجتمع تعليمي ومهني، فإنه يدعم أيضاً البحوث عن طريق مختلف برامج المنح والمنح، كما أن لجنة البحث والتطوير في مجال التعليم والتدريب، المؤلفة من خبراء في الصناعة والأكاديمية، تحدد المجالات ذات الأولوية التي تفتقر فيها الصناعة إلى الفهم الأساسي، وقد أبرزت مواضيع حقول النفط الرقمية في الدورات الأخيرة، بما في ذلك الدعوات إلى تقديم مقترحات بشأن الاستخدام الأمثل في الوقت الحقيقي في ظل عدم اليقين، والبرمجيات المستقلة لحفر، وتقاسم البيانات.

وتراوحت المشاريع الممولة من الدراسات الجامعية إلى برامج صناعية مشتركة، فعلى سبيل المثال، استخدم مشروع حديث الدعم المقدم من شركة SPE لوضع إطار محتمل لتفسير بيانات الضغط بالثقل خلال اختبارات البئر، وتحسين دقة توصيف الخزانات دون الحاجة إلى فترات مغلقة، وأنشأ مشروع آخر مكتبة مفتوحة المصدر لنموذج التدفق المتعدد المراحل في الأنابيب، وهي عنصر رئيسي للتوائم الرقميين في نظم الإنتاج.

وتعترف وزارة التعليم الوطني أيضاً بالمستحقات من أجل التنمية عن طريق منحها، مثل جائزة ليستر سي. أورين وميدالية أنتوني ف. لوكاس الذهبية، وقد أسهم العديد من المستفيدين السابقين في العمل التأسيسي في مجال التكنولوجيات الرقمية، بما في ذلك رفع الرخصة الاصطناعية، والتحكم في الوقت الحقيقي في الآبار، ونماذج المستودعات المدفوع بالبيانات، ومن خلال الاحتفال بهذه الإنجازات، تشجع وزارة التعليم والابتكار على مواصلة الابتكار.

التعاون في مجال الصناعة: بناء النظم الإيكولوجية

ونادرا ما تنجح مبادرات حقول النفط الرقمية في عزلة، فهي تتطلب المواءمة بين المشغلين وشركات الخدمات والبائعين البرمجيات، وفي كثير من الأحيان الأوساط الأكاديمية، وتعمل هذه الشبكة كمنبر محايد يمكن أن يلتقي فيه هؤلاء أصحاب المصلحة، وتتقاسم الرؤى، وتحل النزاعات، وتشمل منتدياتها التعاونية مبادرة البيانات المفتوحة الرقمية تحت سطح الأرض، التي تهدف إلى إنشاء مستودع بيانات مشترك للمعلومات دون السطحية، ودور الرابطة الرقمية للغاز النفطي في الاتحاد الدولي.

ومن بين أوجه التعاون الفعالة بصفة خاصة، التطوير المشترك للمخطط المفتوح ومعايير التشغيل الآلي للعملية المفتوحة التي وضعها الفريق المفتوح باب العضوية، وفي حين أن هذه الأطر ليست فقط النفط والغاز، فإن هذه الأطر تتأثر بشدة من جانب أعضاء شركة SPE الذين يفهمون البيئات المتطلبة للعمليات التمهيدية، مما يتيح للمشغلين إدماج نظم حقول النفط الرقمية في منابر تكنولوجيا المعلومات المؤسسية دون استخدام برامج متوسطة محددة، مما يقلل من التكاليف والوقت الذي يستغرقه التنفيذ.

وثمة مثال آخر يتعلق بعمل شركة SPE مع الأكاديميات الوطنية للعلوم والهندسة والطب، وقد تناولت حلقات العمل التي اشتركت في استضافتها وزارة التعليم الوطني تحديات إدماج الاستخبارات الاصطناعية في صنع القرار في حقول النفط، ولا سيما فيما يتعلق بالوضوح والثقة، وقد أثرت النواتج التي نشرت على أنها تقرير متاح بحرية على كيفية تناول عدة شركات لمسألة نشر شركة AI في تطبيقات حرجة للسلامة مثل المراقبة الجيدة.

التدريب والتعليم: تمكين الجيل القادم

وتستثمر وزارة التعليم العام، بالإضافة إلى عروضها المتعلقة بالتنمية المهنية، استثمارات كبيرة في التعليم الرسمي، وتستضيف منصة التعلم الإلكتروني أكثر من 300 دورة دراسية، يجري تحديث العديد منها سنوياً لتعكس أحدث الأدوات الرقمية، وتتيح الشراكات مع الجامعات للمبادرة الخاصة إمكانية الوصول المخفض إلى إدارات هندسة النفط، بما يكفل بقاء المناهج الدراسية على حالها.

فعلى سبيل المثال، تغطي الدورة الإلكترونية " تحليل البيانات لمهندسي النفط " التي تنظمها شركة SPE مواضيع عملية مثل تصميم التجارب، وبناء نماذج التنبؤات لتدهور الإنتاج، واستخدام منابر للتعاون القائمة على الغيوم، وتشمل هذه الدورة تدريبات عملية ذات بيانات ميدانية حقيقية، مما يعطي الطلاب خبرة تحول مباشرة إلى مكان العمل.

كما ترعى الجمعية العامة " الأيام الرقمية " في الجامعات، حيث يحضر خبراء الصناعة مواضيع مثل الحوسبة الحادة في العمليات النائية أو استخدام الطائرات بدون طيار لأغراض التفتيش على خطوط الأنابيب، وكثيرا ما تؤدي هذه الأحداث إلى فرص التدريب الداخلي وخطوط الأنابيب للتوظيف، وتعزيز مجموعة المواهب في الصناعة.

المستقبل: حيث تتصدر المواد الكيميائية و حقول النفط الرقمية

وفي المستقبل، فإن نظام المعلومات الخاصة قادر على القيام بدور أكبر حتى مع قيام صناعة النفط والغاز بحركة الانتقال من الطاقة، وستكون التكنولوجيات الرقمية أساسية للحد من آثار الكربون في العمليات القائمة - من خلال تحسين إدارة الطاقة، وكشف الميثان، ورصد احتجاز الكربون - وكذلك لتمكين خطوط تجارية جديدة مثل الطاقة الحرارية الأرضية وتخزين الهيدروجين، وقد أنشأت شركة SPE بالفعل مجموعات من المصالح التقنية على احتجاز الكربون واستخدامه وتخزينه.

وبالإضافة إلى ذلك، تستثمر المؤسسة في مستقبل هياكلها الأساسية الرقمية الخاصة بها، وتقوم المنظمة حالياً بوضع منبر متكامل للبيانات يتيح للأعضاء الحصول على الورقات والمعايير والمواد التدريبية من واجهة واحدة، مع تنفيذ توصيات تولت سلطة الوكالة الأسترالية للتنمية. كما سيدعم هذا المنبر المناقشات المجتمعية والتعاون في المشاريع، وينشئ شبكة اجتماعية لمهندسي النفط تعزز تبادل المعارف غير الرسمية.

ومع ذلك، لا تزال هناك تحديات، حيث إن حقول النفط الرقمية تتطلب أمناً إلكترونياً يفتقر إليه العديد من النظم القديمة، وتعمل هذه الأجهزة مع منظمات مثل نظام الأمن السيبرى للنفط والغاز (CS4OG) لوضع مبادئ توجيهية، وثمة تحد آخر يتمثل في ضمان استفادة صغار المشغلين المستقلين من الأدوات الرقمية، وليس فقط من جانب كبار الموظفين، وكثيراً ما تستضيف الأقسام الإقليمية التابعة للشركة حلقات عمل منخفضة التكلفة تُصمم خصيصاً لهذه الشركات، ويزيل منصة التدريب على الإنترنت الحواجز الجغرافية.

الاستنتاج: مُحلل لا يُستهان به

إن جمعية مهندسي النفط هي أكثر بكثير من مراقب سلبي لثورة حقول النفط الرقمية، ومن خلال مؤتمراتها، ووضع المعايير، والبرامج التعليمية، وتمويل البحوث، تسترشد الشبكة بنشاط بكيفية تصميم التكنولوجيات الرقمية واختبارها ونشرها، وتخفض التجزؤ، وتبني الثقة، وتضمن أن تمضي الصناعة قدماً جماعياً بدلاً من أن تكون في جيوب معزولة.

وبالنسبة لأي شخص يشارك في التحول الرقمي للنفط والغاز في أعلى النهر، سواء كان مهندساً أو مقدماً للتكنولوجيا أو منظماً - منخرطاً مع نظام المعلومات الخاصة، فهو منظمة توفر الأساس المشترك الذي تقوم عليه الحلول المبتكرة، ومع تسارع وتيرة التغيير الرقمي، فإن هذا الأساس لن يصبح أكثر أهمية إلا.

For further reading on digital oilfield technology standards and collaborations, consider exploring resources from the SPE Digital Energy] initiative, the ]Open Process Automation Forum], and the International Association of Oil " Gas Producers.