שיתוף פעולה בין SIMULIA מבית דאסו סיסטמס וענקית האנרגיה ExxonMobil הביאה לפריצות דרך חדשניות בתחום האנרגיה. ברוס דייל, מהנדס ראשי- אקסונמוביל :שימוש בסימולציה באקסונמוביל הגביר את התחרותיות של החברה. העוצמה שטמונה ביכולת לחבר בין הנקודות השונות, היא דבר שאינך יכול להשיג במעבדה, בגלל עלויות, גודל וזמן. הוויזואליזציה שמתאפשרת כעת עם סימולציה, מאפשרת לבצע פרשנות – לזהות הזדמנויות או פגמים, בשלב מוקדם בהרבה"
פורסם: 29.8.16
עם קשרי עבודה של עשרות שנים של בניית יכולות סימולציה בתוך הארגון בתמיכת טכנולוגיות SIMULIA מבית דאסו סיסטמס, ענקית האנרגיה ExxonMobil רצתה לחזק עוד יותר את ערכת כלי הסימולציה שלה, כדי לאפשר לה להתמודד טוב יותר עם האתגרים הרבים הכרוכים בשאיבה מתחת לפני הקרקע של גז מפצלים.
לשם כך עבדה SIMULIA עבדה בשיתוף פעולה הדוק עם אקסון לפיתוח מודלים מתקדמים כלליים של חומרים, טכנולוגיית אלמנטים סופיים, ופרוצדורות חישוביות הכוללות דינמיקה של נוזלים (CFD) ודינמיקת זרימת חלקיקים (PFD), עבור פתרונות זיהוי שניתן ליישם אותם בשטח. המאמץ המשותף של החברות, הוביל לשיפורים יסודיים בעוצמת סימולציות לטפל בנושאי קידוחים, אתגרי השלמה והפקה. טכנולוגיות הסימולציה המתקדמות של SIMULIA והמחשת 3D ממלאות תפקיד יותר ויותר חיוני בהצלחת ExxonMobil ותעשיית האנרגיה בכללה.
בעשור האחרון השתנתה מאוד התחזית לגבי חלקו של הגז הטבעי ביכולת לעמוד בדרישות האנרגיה העולמיות. בשנת 2000 היווה גז מפצלים רק אחוז אחד מאספקת הגז הטבעי בארה"ב, וכיום המספר עומד על 30 אחוז ועולה.
הסיבה לכך היא שפתרונות חדשניים, המפותחים מטכנולוגיות שנמצאות כבר זמן רב בשימוש חברות גז ונפט, מופעלים כעת בהצלחה עבור משאבי אנרגיה לא קונבנציונליים כגון פצלי קרקע. עבודה תת קרקעית זו מלאה בסוגים שונים של אתגרים טכניים הדורשים תובנות מפורטות והבנה של הפיזיקה המורכבת הקשורה בהם. חברה אחת שלקחה תפקיד מוביל בשימוש בסימולציה כדי להניע חדשנות שכזו היא אקסונמוביל (ExxonMobil).
אקסונמוביל היא מבעלי הרישיונות הראשונים (מתחילת שנות ה- 70) בתחום האנרגיה, למערכת Abaqus המהווה רכיב חשוב בטכנולוגיית SIMULA של דאסו סיסטמס.
היחסים בין החברות היו יותר מאשר מסחריים – לאקסונמוביל היה גם שיתוף פעולה מוקדם עם SIMULIA להפעלת טכנולוגיה שתאפשר סימולציה של ביצועים מרכזיים במגזר האנרגיה.
הטכנולוגיה שימשה כדי להגביר את העמידה בלחצים וטמפרטורה, וכן לבחינת אמינות של ציוד וצינורות הובלה.
ברוס דייל, מהנדס ראשי באקסונמוביל, תיאר במהלך כנס קהילת SIMULIA שהתקיים לפני מספר שנים, את שיתוף הפעולה של יותר משלושה עשורים עם SIMULIA. זמן קצר לאחר מכן יצא צוות ההנדסה שלו למסע חדש עם SIMULIA כדי לחזק את יכולות הסימולציה שיסייעו לטפל באתגרים רבים הקשורים בהפקת פצלים תת קרקעיים. שיתוף פעולה זה מתמקד בפיתוח מודלים כלליים של חומרים, טכנולוגיית אלמנטים סופיים, ותהליכים חישוביים הממוקדים בזיהוי פתרונות עובדים עבור אתגרים שכאלה.
לאחרונה תיאר דייל לעומק את הדרך הארוכה שנעשתה בשיתוף הפעולה עם SIMULIA, ועד כמה מתוחכמות היכולות שנוצרו.
"מאמץ משותף זה בין אקסונמוביל ו- SIMULIA הוביל לפיתוח שיפורים יסודיים בסימולציה כדי לטפל באתגרים של קידוח, הזרמה וייצור בתעשיית הגז והנפט", הוא אמר. "טכנולוגיות מתקדמות של סימולציה וויזואליזציה ב- 3D משחקות תפקיד חשוב יותר ויותר בהצלחה של תעשיית האנרגיה, כשהן כוללות יכולות מידול כגון ניתוח אלמנטים סופיים (FEA), דינמיקה חישובית של נוזלים (CFD), ודינמיקה של זרימת חלקיקים (PFD)".
ברוס דייל, מהנדס ראשי אקסונמוביל
דייל שותף למאמץ זה מאז תחילת הקריירה שלו באקסון בשנות ה- 80, במסגרת מחקר ופיתוח לתמיכה בפעילות הקידוח, ולאחר מכן התקדם לתפקידי הנהלה והובלה. כעת הוא בתפקיד מוביל של טכנולוגיות המשנות את חוקי המשחק, ומקדם חדשנות, יצירתיות ומצוינות לאורך קריירה של 34 שנים.
"הייתה לי ההזדמנות לעבוד עם בימים הראשונים של Abaqus, וזו הייתה דרך נהדרת להפעיל טכנולוגיה מתקדמת כדי לייצר סימולציה של דברים שבעבר היינו יכולים לבחון רק במעבדה או בשטח", הוא אמר. "תמיד הייתה לי סקרנות טבעית ורציתי לפענח את ה"מדוע" שמאחורי דברים – דבר אחד שזה הוביל אליו, היה שימוש בטכנולוגיה בתחילת דרכה", אמר דייל, שהסקרנות שלו הובילה ל- 20 פטנטים המבוססים על הרעיונות שלו, ו- 40 או יותר שנמצאים בדרך לאישור. "ככל שהתרחבו יכולות הסימולציה ב- Abaqus, היה לי המזל לעבוד עם אנשים כישרוניים ומבריקים ביותר. כאשר שיתפנו פעולה באמצעות כלים אלו, הרעיונות התחילו לזרום".
שימוש בסימולציה באקסונמוביל הגביר את התחרותיות של החברה: "העוצמה שטמונה ביכולת לחבר בין הנקודות השונות, היא דבר שאינך יכול להשיג במעבדה, בגלל עלויות, גודל וזמן. הוויזואליזציה שמתאפשרת כעת עם סימולציה, מאפשרת לבצע פרשנות – לזהות הזדמנויות או פגמים, בשלב מוקדם בהרבה. הדבר משפיע על ה'כאן ועכשיו' הרבה יותר מאשר בעבר. לכן, ויזואליזציה היא נהדרת לרמות הגבוהות של העסקים – היא מחברת בין אנשים עם סוגים שונים של ניתוחים ונתונים הפותרים אתגרים גדולים מאוד".
דייל מרחיב על מחויבות החברה לספק משאבי גז טבעי בדרך בטוחה ואמינה. לדבריו, אקסונמוביל פיתחה את תהליכי הניהול הטובים מסוגם כדי להגביר יעילות תוך הפחתת ההשפעה על הסביבה. הדבר כולל הגנה על משאבי מים מקומיים, עבודה צמודה עם קהילות וממשלה, וקידום שקיפות ורגולציה יעילה.
דייל הסביר כי חילוץ גז טבעי מתוך פצלי קרקע כולל פיסיקה מורכבת של:
- קידוח (יצירת בורות שמישים)
- הזרמה (הובלה מהמאגר אל פני השטח)
- סטימולציה (שיפור החיבור של הבאר אל תחתית המאגר)
- ייצור (ניהול הזרימה של נוזלי המאגר דרך הבאר, טיפול במתקנים ומערכת הצנרת).
- טיפול בפסולת (הזרקה מחדש של נוזלים שלא ניתנים לטיפול חזרה אל השטח התת קרקעי).
במטרה למדל באופן מדויק את הגורמים החיוניים אשר יכולים להשפיע על ההצלחה של שלבים רבים אלה, פיתחו אקסונמוביל ו- SIMULIA אנליזה של התרחבות סדקים מבוססת הידראוליקה באמצעות שתי שיטות של ניתוח אלמנטים סופיים: שיטת אזור אחיד (CZM) בו מסלול הסדק מוגבל למישור, ושיטת ניתוח אלמנטים סופיים מורחבת (XFEM) במסגרתה מסלול הסדר תלוי במלואו בפתרון.
בנוסף לשיטות מתקדמות אלו, הוטמעו ב- Abaqus מודלים יסודיים מתקדמים, כדי לענות על שינוי צורה שאינו אלסטי והמתרחש בסוגים מורכבים וייחודים אלה של כשלים בסלע רך.
בכל המקרים, מתודולוגיות עברו אימות קפדני עבור טווח של מאפיינים של נוזלים וסלע, וכן תנאי אובדן נוזלים, גם מול פתרונות חצי אנליטיים וגם מול תוצאות ניסויים בהיקפי מעבדה.
אקסונמוביל פיתחה יכולות ניסוי ייחודיות, ולאחר מכן עבדה עם SIMULIA כדי ליצור מודלים בשניים ושלושה ממדים עבור מאפיינים שונים רבים של הידראוליקה נשלטת בסלעים.
"באמצעות הכנסת פרמטרים פיזיקליים שנמדדו וייצוג של פיזיקה מלאה, ולא רק 'כוונון' המודלים כדי להשיג את התוצאות המקוות, אנו בטוחים לחלוטין באימות היכולות הנומריות האלה ב- Abaqus", אמר דייל. "יכולות סימולציה אלה שפותחו לאחרונה, תומכות בפעילות הפיצול ההידראולי של אקסונמובייל בדרכים רבות. מניעת בעיות בקידוח חוסכת עלויות. ניהול סיכוני קידוח מונע מבעיות קטנות להפוך לגדולות. סימולציות 3D מתקדמות משפרות את היכולת שלנו לחזות בעיות הקשורות בקידוח – כגון חוסר יציבות של הפצלים, ומזעור סיכונים. סימולציה גם מאפשרת לנו לפתח תכניות התאוששות חדשניות כדי להפוך את הייצור לכלכלי יותר".
"יש פירות רבים לשיתוף הפעולה של אקסונמוביל עם SIMULIA", סיכם דייל. "בעשורים שלפנינו העולם יצטרך להרחיב את מאגרי האנרגיה בדרך בטוחה, מאובטחת, יעילה וידידותית לסביבה. סימולציה ב- 3D מקדמת פתרונות חדשניים כדי לעמוד באתגר זה".
מגזין "סטטוס" מופק ע"י: 
Tags: אסטרטגיה חדשנות טכנולוגיה ניהול פרויקטים
