Operar un campo petrolero es complejo y hay una lista asombrosamente larga de cosas que pueden salir mal.
Uno de los problemas más comunes son los derrames de salmuera, que es un subproducto tóxico del bombeo de petróleo. Otro es el bombeo excesivo o insuficiente, que puede provocar fallas en las máquinas y fugas de metano. (La industria del petróleo y el gas es el mayor emisor industrial de metano en los EE. UU.) Luego están los fenómenos climáticos extremos, que van desde heladas invernales hasta un calor abrasador, que pueden dejar los equipos fuera de servicio durante meses. Uno de los problemas más graves que ha encontrado Sebastien Mannai SM ’14, PhD ’18 son los cerdos que abren los tanques de petróleo con el hocico para disfrutar de baños de aceite a pedido.
Mannai ayuda a los propietarios de campos petroleros a detectar y responder a estos problemas mientras optimiza el funcionamiento de su maquinaria para evitar que ocurran los problemas en primer lugar. Es el fundador y director ejecutivo de Amplified Industries, una empresa que vende herramientas de control y monitoreo de campos petroleros que ayudan a que la industria sea más eficiente y sostenible.
Los sensores y análisis de Amplified Industries brindan a los operadores de pozos petroleros alertas en tiempo real cuando algo sale mal, permitiéndoles responder a los problemas antes de que se conviertan en desastres.
“Podemos encontrar el 99 por ciento de los problemas que afectan a estas máquinas, desde fallas mecánicas hasta errores humanos, incluidos problemas que ocurren a miles de pies bajo tierra”, explica Mannai. “Con nuestra solución de IA, los operadores pueden poner los pozos en piloto automático, y el sistema ajusta o cierra automáticamente el pozo tan pronto como surge un problema”.
Amplified trabaja actualmente con empresas privadas en estados que van desde Texas hasta Wyoming, que poseen y operan hasta 3.000 pozos. Estas empresas constituyen la mayoría de los operadores de pozos petroleros en Estados Unidos y operan equipos nuevos y antiguos, más propensos a fallas, que han estado en el campo durante décadas.
Estos operadores también tienen más dificultades para responder a regulaciones ambientales como las nuevas directrices sobre metano de la Agencia de Protección Ambiental, que buscan reducir drásticamente las emisiones de este potente gas de efecto invernadero en la industria durante los próximos años.
“Estos operadores no quieren liberar metano”, explica Mannai. “Además, cuando el gas ingresa al equipo de bombeo, se producen fallas prematuras. Podemos detectar gas y ralentizar la bomba para evitarlo. Es lo mejor de ambos mundos: los operadores se benefician porque sus máquinas funcionan mejor, lo que les ahorra dinero y al mismo tiempo les deja una huella ambiental más pequeña con menos derrames y fugas de metano”.
Aprovechar “todos los recursos del MIT que pueda”
Mannai aprendió sobre la tecnología de vanguardia utilizada en las industrias espacial y de aviación mientras cursaba su maestría en el Laboratorio de Turbinas de Gas del Departamento de Aeronáutica y Astronáutica del MIT. Luego, durante su doctorado en el MIT, trabajó con una empresa de servicios petroleros y descubrió que la industria del petróleo y el gas todavía dependía de tecnologías y equipos con décadas de antigüedad.
“Cuando viajé por primera vez al campo, no podía creer lo anticuadas que eran las operaciones actuales”, dice Mannai, quien anteriormente trabajó en fábricas de turbinas y motores de cohetes. “Muchos pozos petroleros deben ajustarse mediante sensaciones y reglas generales. “Los operadores se han visto decepcionados por las empresas de datos y automatización industrial”.
Para monitorear los pozos de petróleo en busca de problemas generalmente se requiere que alguien en una camioneta conduzca cientos de millas entre los pozos en busca de problemas obvios, dice Mannai. Los sensores que se utilizan son caros y difíciles de reemplazar. Con el tiempo, también suelen dañarse en el campo hasta el punto de quedar inutilizables, lo que obliga a los técnicos a hacer conjeturas fundamentadas sobre el estado de cada pozo.
“A menudo vemos equipos desconectados o programados incorrectamente porque son increíblemente complicados y están mal diseñados para la realidad del campo”, dice Mannai. “Los trabajadores en el terreno a menudo tienen que arrancarlo y pasar por alto el sistema de control para bombear manualmente. Así es como terminas con tantos derrames y pozos bombeando a niveles subóptimos”.
Para construir un mejor sistema de monitoreo de campos petroleros, Mannai recibió el apoyo del MIT Sandbox Innovation Fund y el Venture Mentoring Service (VMS). También participó en el acelerador de verano delta V en el Martin Trust Center for MIT Entrepreneurship, el programa fuse durante IAP y el programa MIT I-Corps, y tomó varias clases en la MIT Sloan School of Management. En 2019, Amplified Industries, que operaba bajo el nombre de Acoustic Wells hasta hace poco, ganó el concurso de emprendimiento de 100.000 dólares del MIT.
“Mi enfoque fue inscribirme en todos los programas posibles relacionados con el emprendimiento y aprovechar todos los recursos del MIT que pudiera”, dice Mannai. “El MIT fue increíble para nosotros”.
Mannai lanzó oficialmente la empresa después de su posdoctorado en el MIT, y Amplified recaudó su primera ronda de financiación a principios de 2020. Ese año, el pequeño equipo de Amplified se mudó a la incubadora de empresas emergentes de Greentown Labs en Somerville.
Mannai dice que construir los sensores de bajo costo que funcionan con baterías de la compañía fue un gran desafío. Los sensores ejecutan modelos de inferencia de aprendizaje automático y sus baterías duran 10 años. También tenían que ser capaces de soportar condiciones extremas, desde el abrasador desierto de Nuevo México hasta los pantanos de Luisiana y los gélidos inviernos de Dakota del Norte.
“Construimos hardware muy resistente y resistente; es imprescindible en esos entornos”, dice Mannai. “Pero también es muy sencillo de implementar, por lo que si un dispositivo se estropea, es como cambiar una bombilla: les enviamos una nueva y les lleva un par de minutos cambiarla”.
Los clientes equipan cada pozo con cuatro o cinco sensores de Amplified, que se conectan a los cables y tuberías del pozo para medir variables como tensión, presión y amperios. Luego se envían grandes cantidades de datos a la nube de Amplified y su motor de análisis los procesa. Se utilizan métodos de procesamiento de señales y modelos de IA para diagnosticar problemas y controlar el equipo en tiempo real, al tiempo que se generan notificaciones para los operadores cuando algo sale mal. Luego, los operadores pueden ajustar el pozo de forma remota o cerrarlo.
“Ahí es donde la IA es importante, porque si simplemente registras todo y lo colocas en un tablero gigante, creas mucho más trabajo para las personas”, dice Mannai. “La parte fundamental es la capacidad de procesar y comprender estos datos recién registrados y hacerlos fácilmente utilizables en el mundo real”.
El panel de Amplified está personalizado para diferentes personas de la empresa, por lo que los técnicos de campo pueden responder rápidamente a los problemas y los gerentes o propietarios pueden obtener una vista de alto nivel de cómo está funcionando todo.
Mannai dice que a menudo, cuando se instalan los sensores de Amplified, inmediatamente comenzarán a detectar problemas que los ingenieros y técnicos en el campo desconocían. Hasta la fecha, Amplified ha evitado cientos de miles de galones de derrames de agua salada, que son particularmente dañinos para la vegetación circundante debido a su alto contenido de sal y azufre.
Prevenir esos derrames es sólo una parte del impacto ambiental positivo de Amplified; La empresa ahora centra su atención en la detección de fugas de metano.
Ayudando a una industria cambiante
El nuevo cargo por emisiones de residuos propuesto por la EPA para las compañías de petróleo y gas comenzaría en $900 por tonelada métrica de emisiones de metano reportadas en 2024 y aumentaría a $1,500 por tonelada métrica en 2026 y más allá.
Mannai dice que Amplified está bien posicionado para ayudar a las empresas a cumplir con las nuevas reglas. Su equipo ya ha demostrado que puede detectar varios tipos de fugas en todo el campo, basándose únicamente en el análisis de los datos existentes.
“Para detectar fugas de metano normalmente es necesario que alguien recorra cada válvula y cada pieza de tubería con una cámara térmica o un rastreador, pero estos operadores suelen tener miles de válvulas y cientos de miles de tuberías”, afirma Mannai. “Lo que vemos en el campo es que muchas veces la gente no sabe dónde están las tuberías porque los pozos petroleros cambian de propietario con mucha frecuencia o no detectarán una fuga intermitente”.
En última instancia, Mannai cree que un servidor de datos sólido y equipos de detección modernizados se convertirán en la columna vertebral de la industria y son un requisito previo necesario para mejorar la eficiencia y limpiar la industria.
“Estamos vendiendo un servicio que garantiza que su equipo funcione de manera óptima todo el tiempo”, dice Mannai. “Eso significa muchas menos multas por parte de la EPA, pero también significa equipos de mejor rendimiento. Se está produciendo un cambio de mentalidad en toda la industria y estamos ayudando a que esa transición sea lo más fácil y asequible posible”.
