Gestire un giacimento petrolifero è complesso e c’è un elenco incredibilmente lungo di cose che possono andare storte.
Uno dei problemi più comuni sono le fuoriuscite di salamoia, un sottoprodotto tossico del pompaggio del petrolio. Un altro è il pompaggio eccessivo o insufficiente che può portare a guasti della macchina e perdite di metano. (L’industria del petrolio e del gas è la maggiore emettitrice industriale di metano negli Stati Uniti) Poi ci sono eventi meteorologici estremi, che vanno dalle gelate invernali al caldo torrido, che possono mettere fuori servizio le apparecchiature per mesi. Uno dei problemi più selvaggi che Sebastien Mannai SM ’14, PhD ’18 ha riscontrato sono i maiali che aprono i serbatoi dell’olio con il muso per godersi i bagni d’olio su richiesta.
Mannai aiuta i proprietari dei giacimenti petroliferi a rilevare e rispondere a questi problemi, ottimizzando al tempo stesso il funzionamento dei loro macchinari per evitare che tali problemi si verifichino in primo luogo. È il fondatore e CEO di Amplified Industries, una società che vende strumenti di monitoraggio e controllo dei giacimenti petroliferi che aiutano a rendere il settore più efficiente e sostenibile.
I sensori e le analisi di Amplified Industries forniscono agli operatori dei pozzi petroliferi avvisi in tempo reale quando le cose vanno male, consentendo loro di rispondere ai problemi prima che diventino disastri.
“Siamo in grado di individuare il 99% dei problemi che riguardano queste macchine, dai guasti meccanici agli errori umani, compresi i problemi che si verificano a migliaia di metri sotto terra”, spiega Mannai. “Con la nostra soluzione AI, gli operatori possono inserire il pilota automatico nei pozzi, e il sistema regola o spegne automaticamente il pozzo non appena si verifica un problema.”
Amplified attualmente collabora con società private negli stati che vanno dal Texas al Wyoming, che possiedono e gestiscono fino a 3.000 pozzi. Tali società costituiscono la maggioranza degli operatori di pozzi petroliferi negli Stati Uniti e gestiscono apparecchiature nuove e più vecchie, più soggette a guasti, che sono sul campo da decenni.
Tali operatori hanno anche difficoltà a rispondere alle normative ambientali come le nuove linee guida sul metano dell’Environmental Protection Agency, che cercano di ridurre drasticamente le emissioni del potente gas serra nel settore nei prossimi anni.
“Questi operatori non vogliono rilasciare metano”, spiega Mannai. “Inoltre, quando il gas penetra nelle apparecchiature di pompaggio, provoca guasti prematuri. Possiamo rilevare il gas e rallentare la pompa per prevenirlo. È il meglio di entrambi i mondi: gli operatori traggono vantaggio perché le loro macchine funzionano meglio, risparmiando denaro e riducendo al tempo stesso l’impatto ambientale con meno sversamenti e perdite di metano”.
Sfruttare “ogni risorsa del MIT possibile”
Mannai ha appreso della tecnologia all’avanguardia utilizzata nell’industria spaziale e aeronautica mentre conseguiva il suo master presso il Gas Turbine Laboratory del Dipartimento di aeronautica e astronautica del MIT. Poi, durante il suo dottorato al MIT, ha lavorato con una società di servizi petroliferi e ha scoperto che l’industria del petrolio e del gas faceva ancora affidamento su tecnologie e attrezzature vecchie di decenni.
“Quando sono andato sul campo per la prima volta, non potevo credere quanto fossero antiquate le attuali operazioni”, afferma Mannai, che in precedenza ha lavorato in fabbriche di motori a razzo e turbine. “Molti pozzi petroliferi devono essere adattati in base alla sensibilità e alle regole pratiche. “Gli operatori sono stati delusi dalle società di automazione industriale e di dati.”
Il monitoraggio dei problemi dei pozzi petroliferi richiede in genere che qualcuno su un camioncino guidi per centinaia di miglia tra i pozzi alla ricerca di problemi evidenti, afferma Mannai. I sensori utilizzati sono costosi e difficili da sostituire. Con il passare del tempo, inoltre, vengono spesso danneggiati sul campo al punto da essere inutilizzabili, costringendo i tecnici a fare ipotesi plausibili sullo stato di ciascun pozzo.
“Spesso vediamo apparecchiature scollegate o programmate in modo errato perché sono incredibilmente complicate e mal progettate per la realtà del settore”, afferma Mannai. “I lavoratori a terra spesso devono strapparlo e bypassare il sistema di controllo per pompare manualmente. È così che ci si ritrova con così tante fuoriuscite e pozzi che pompano a livelli non ottimali”.
Per costruire un migliore sistema di monitoraggio dei giacimenti petroliferi, Mannai ha ricevuto il sostegno del MIT Sandbox Innovation Fund e del Venture Mentoring Service (VMS). Ha anche partecipato all’acceleratore estivo delta V presso il Martin Trust Center for MIT Entrepreneurship, al programma fuse durante IAP e al programma I-Corps del MIT, e ha seguito numerosi corsi presso la Sloan School of Management del MIT. Nel 2019, Amplified Industries – che fino a poco tempo fa operava sotto il nome di Acoustic Wells – ha vinto il concorso imprenditoriale da 100.000 dollari del MIT.
“Il mio approccio è stato quello di iscrivermi a ogni possibile programma correlato all’imprenditorialità e di sfruttare ogni risorsa del MIT possibile”, afferma Mannai. “Il MIT è stato fantastico per noi.”
Mannai ha lanciato ufficialmente l’azienda dopo il suo post-doc al MIT e Amplified ha raccolto il primo round di finanziamenti all’inizio del 2020. Quell’anno, il piccolo team di Amplified si è trasferito nell’incubatore di startup Greentown Labs a Somerville.
Mannai afferma che costruire i sensori a basso costo alimentati a batteria dell’azienda è stata una sfida enorme. I sensori eseguono modelli di inferenza di apprendimento automatico e le loro batterie durano 10 anni. Dovevano anche essere in grado di affrontare condizioni estreme, dal caldo torrido del deserto del New Mexico alle paludi della Louisiana e agli inverni gelidi del Nord Dakota.
“Costruiamo hardware molto robusto e resistente; è un must in quegli ambienti” dice Mannai. “Ma è anche molto semplice da implementare, quindi se un dispositivo si rompe, è come cambiare una lampadina: ne inviamo una nuova e ci vogliono un paio di minuti per sostituirla.”
I clienti equipaggiano ciascun pozzo con quattro o cinque sensori di Amplified, che si collegano ai cavi e ai tubi del pozzo per misurare variabili come tensione, pressione e ampere. Grandi quantità di dati vengono quindi inviate al cloud di Amplified ed elaborate dal loro motore di analisi. Metodi di elaborazione del segnale e modelli di intelligenza artificiale vengono utilizzati per diagnosticare problemi e controllare le apparecchiature in tempo reale, generando notifiche per gli operatori quando qualcosa va storto. Gli operatori possono quindi regolare da remoto il pozzo o spegnerlo.
“È qui che l’intelligenza artificiale è importante, perché se registri tutto e lo inserisci in una dashboard gigante, crei molto più lavoro per le persone”, afferma Mannai. “La parte fondamentale è la capacità di elaborare e comprendere questi dati appena registrati e renderli facilmente utilizzabili nel mondo reale”.
Il dashboard di Amplified è personalizzato per le diverse persone dell’azienda, in modo che i tecnici sul campo possano rispondere rapidamente ai problemi e i manager o i proprietari possano ottenere una visione di alto livello di come tutto funziona.
Mannai afferma che spesso, quando i sensori di Amplified vengono installati, iniziano immediatamente a rilevare problemi sconosciuti agli ingegneri e ai tecnici sul campo. Ad oggi, Amplified ha evitato fuoriuscite di acqua salata per centinaia di migliaia di litri, particolarmente dannose per la vegetazione circostante a causa del loro elevato contenuto di sale e zolfo.
Prevenire tali fuoriuscite è solo una parte dell’impatto ambientale positivo di Amplified; l’azienda sta ora rivolgendo la sua attenzione al rilevamento delle fughe di metano.
Aiutare un settore in cambiamento
La nuova tassa sulle emissioni di rifiuti proposta dall’EPA per le compagnie petrolifere e del gas partirebbe da 900 dollari per tonnellata di emissioni di metano segnalate nel 2024 e aumenterebbe a 1.500 dollari per tonnellata nel 2026 e oltre.
Mannai afferma che Amplified è ben posizionata per aiutare le aziende a conformarsi alle nuove regole. Le sue apparecchiature hanno già dimostrato di essere in grado di rilevare vari tipi di perdite sul campo, basandosi esclusivamente sull’analisi dei dati esistenti.
“Per rilevare le perdite di metano in genere è necessario che qualcuno cammini attorno a ogni valvola e pezzo di tubazione con una termocamera o uno sniffer, ma questi operatori spesso hanno migliaia di valvole e centinaia di migliaia di tubi”, afferma Mannai. “Quello che vediamo sul campo è che molte volte le persone non sanno dove sono i tubi perché i pozzi petroliferi cambiano proprietario così frequentemente, altrimenti non si accorgeranno di una perdita intermittente.”
In definitiva Mannai ritiene che un forte backend di dati e apparecchiature di rilevamento modernizzate diventeranno la spina dorsale del settore e costituiranno un prerequisito necessario sia per migliorare l’efficienza che per ripulire il settore.
“Stiamo vendendo un servizio che garantisce che la vostra attrezzatura funzioni sempre in modo ottimale”, afferma Mannai. “Ciò significa molte meno multe da parte dell’EPA, ma significa anche apparecchiature con prestazioni migliori. C’è un cambiamento di mentalità in atto in tutto il settore e noi stiamo contribuendo a rendere questa transizione il più semplice e conveniente possibile”.
