Há uma lista surpreendentemente longa de coisas que podem dar errado durante a operação complexa de um campo petrolífero.

Um dos problemas mais comuns são os derramamentos de salmoura, um subproduto tóxico do bombeamento de petróleo. Outra é o bombeamento excessivo ou insuficiente, que pode levar à falha da máquina e vazamentos de metano. (A indústria do petróleo e do gás é o maior emissor industrial de metano nos EUA). Depois, há fenômenos meteorológicos extremos, que vão desde geadas de Inverno a calor escaldante, que podem deixar o equipamento fora de serviço durante meses. Um dos problemas mais graves que Sebastien Mannai SM '14, PhD '18 encontrou são porcos que abrem tanques de óleo com o focinho para desfrutar de banhos de óleo sob demanda.

Mannai ajuda os proprietários de campos petrolíferos a detectar e responder a estes problemas, ao mesmo tempo que otimiza o funcionamento das suas máquinas para evitar que os problemas ocorram. Ele é o fundador e CEO da Amplified Industries, uma empresa que vende ferramentas de monitoramento e controle de campos petrolíferos que ajudam a tornar a indústria mais eficiente e sustentável.

Os sensores e análises da Amplified Industries fornecem aos operadores de poços de petróleo alertas em tempo real quando algo dá errado, permitindo-lhes responder aos problemas antes que se tornem desastres.

“Conseguimos encontrar 99% dos problemas que afetam essas máquinas, desde falhas mecânicas até erros humanos, incluindo problemas que acontecem a milhares de metros de profundidade”, explica Mannai. “Com nossa solução de IA, os operadores podem colocar os poços no piloto automático e o sistema ajusta ou desliga automaticamente o poço assim que há um problema.”

A Amplified atualmente trabalha com empresas privadas em estados que vão do Texas ao Wyoming, que possuem e operam até 3.000 poços. Estas empresas constituem a maioria dos operadores de poços de petróleo nos EUA e operam equipamentos novos e mais antigos, mais propensos a falhas, que estão no campo há décadas.

Esses operadores também têm mais dificuldade em responder às regulamentações ambientais, como as novas directrizes sobre metano da Agência de Proteção Ambiental , que procuram reduzir drasticamente as emissões do potente gás com efeito de estufa na indústria nos próximos anos.

“Esses operadores não querem liberar metano”, explica Mannai. “Além disso, quando o gás entra no equipamento de bombeamento, leva a falhas prematuras. Podemos detectar gás e desacelerar a bomba para evitá-lo. É o melhor dos dois mundos: os operadores beneficiam porque as suas máquinas estão a funcionar melhor, poupando-lhes dinheiro e, ao mesmo tempo, proporcionando-lhes uma pegada ambiental menor, com menos derrames e fugas de metano.”

Aproveitando “todos os recursos do MIT que puder”

Mannai aprendeu sobre a tecnologia de ponta usada nas indústrias espacial e de aviação enquanto fazia seu mestrado no Laboratório de Turbinas a Gás do Departamento de Aeronáutica e Astronáutica do MIT. Depois, durante o seu doutoramento no MIT, trabalhou com uma empresa de serviços petrolíferos e descobriu que a indústria do petróleo e do gás ainda dependia de tecnologias e equipamentos com décadas de existência.

“Quando viajei pela primeira vez para o campo, não conseguia acreditar como as operações reais eram antiquadas”, diz Mannai, que já trabalhou em fábricas de motores de foguetes e turbinas. “Muitos poços de petróleo precisam ser ajustados pelo tato e pelas regras práticas. Os operadores foram decepcionados pelas empresas de automação industrial e de dados.”

Monitorar poços de petróleo em busca de problemas normalmente exige que alguém em uma caminhonete dirija centenas de quilômetros entre os poços em busca de problemas óbvios, diz Mannai. Os sensores implantados são caros e difíceis de substituir. Com o tempo, eles também são frequentemente danificados no campo a ponto de ficarem inutilizáveis, forçando os técnicos a fazer suposições fundamentadas sobre o estado de cada poço.

“Muitas vezes vemos equipamentos desconectados ou programados incorretamente porque são incrivelmente complicados e mal projetados para a realidade do campo”, diz Mannai. “Os trabalhadores no terreno muitas vezes têm de arrancá-lo e contornar o sistema de controlo para bombear manualmente. É assim que você acaba com tantos derramamentos e poços bombeando em níveis abaixo do ideal.”

Para construir um melhor sistema de monitoramento de campos petrolíferos, Mannai recebeu apoio do MIT Sandbox Innovation Fund e do Venture Mentoring Service (VMS). Ele também participou do acelerador de verão delta V no Martin Trust Center for MIT Entrepreneurship, do programa Fuse durante o IAP e do programa MIT I-Corps, e teve várias aulas na MIT Sloan School of Management. Em 2019, a Amplified Industries – que operava sob o nome Acoustic Wells até recentemente – venceu a competição de empreendedorismo de US$ 100 mil do MIT .

“Minha abordagem foi inscrever-me em todos os programas possíveis relacionados ao empreendedorismo e aproveitar todos os recursos possíveis do MIT”, diz Mannai. “O MIT foi incrível para nós.”

Mannai lançou oficialmente a empresa após seu pós-doutorado no MIT, e a Amplified levantou sua primeira rodada de financiamento no início de 2020. Naquele ano, a pequena equipe da Amplified mudou-se para a incubadora de startups Greentown Labs em Somerville.

Mannai diz que construir os sensores de baixo custo alimentados por bateria da empresa foi um enorme desafio. Os sensores executam modelos de inferência de aprendizado de máquina e suas baterias duram 10 anos. Eles também tiveram que ser capazes de lidar com condições extremas, desde o escaldante deserto do Novo México até os pântanos da Louisiana e os invernos gelados da Dakota do Norte.

“Construímos hardware muito robusto e resiliente; é obrigatório nesses ambientes”, diz Mannai. “Mas também é muito simples de implantar, então, se um dispositivo quebrar, é como trocar uma lâmpada: nós enviamos uma nova para eles e eles levam alguns minutos para trocá-la.”

Os clientes equipam cada poço com quatro ou cinco sensores da Amplified, que são conectados aos cabos e tubos do poço para medir variáveis como tensão, pressão e amperagem. Grandes quantidades de dados são então enviadas para a nuvem da Amplified e processadas por seu mecanismo de análise. Métodos de processamento de sinais e modelos de IA são utilizados para diagnosticar problemas e controlar os equipamentos em tempo real, ao mesmo tempo que geram notificações para os operadores quando algo dá errado. Os operadores podem então ajustar remotamente o poço ou desligá-lo.

“É aí que a IA é importante, porque se você simplesmente registrar tudo e colocar em um painel gigante, você cria muito mais trabalho para as pessoas”, diz Mannai. “A parte crítica é a capacidade de processar e compreender esses dados recém-registrados e torná-los prontamente utilizáveis no mundo real.”

O painel do Amplified é personalizado para diferentes pessoas na empresa, para que os técnicos de campo possam responder rapidamente aos problemas e os gerentes ou proprietários possam ter uma visão de alto nível de como tudo está funcionando.

Mannai diz que muitas vezes, quando os sensores da Amplified são instalados, eles começam imediatamente a detectar problemas que eram desconhecidos pelos engenheiros e técnicos da área. Até o momento, a Amplified evitou derramamentos de água salgada no valor de centenas de milhares de galões, que são particularmente prejudiciais à vegetação circundante devido ao seu alto teor de sal e enxofre.

Prevenir esses derramamentos é apenas parte do impacto ambiental positivo da Amplified; a empresa está agora voltando sua atenção para a detecção de vazamentos de metano.

A nova Taxa de Emissões de Resíduos proposta pela EPA para empresas de petróleo e gás começaria em US$ 900 por tonelada métrica de emissões de metano relatadas em 2024 e aumentaria para US$ 1.500 por tonelada métrica em 2026 e além.

Mannai diz que a Amplified está bem posicionada para ajudar as empresas a cumprir as novas regras. Seu equipamento já mostrou que pode detectar vários tipos de vazamentos em campo, puramente com base na análise dos dados existentes.

“A detecção de vazamentos de metano normalmente exige que alguém percorra cada válvula e pedaço de tubulação com uma câmera térmica ou farejador, mas esses operadores geralmente têm milhares de válvulas e centenas de quilômetros de tubos”, diz Mannai. “O que vemos no campo é que muitas vezes as pessoas não sabem onde estão os tubos porque os poços de petróleo mudam de proprietário com muita frequência ou perderão um vazamento intermitente.”

Em última análise, Mannai acredita que um back-end de dados forte e equipamentos de detecção modernizados se tornarão a espinha dorsal da indústria e são um pré-requisito necessário para melhorar a eficiência e limpar a indústria.

“Estamos vendendo um serviço que garante que seu equipamento funcione sempre de maneira ideal”, diz Mannai. “Isso significa muito menos multas da EPA, mas também significa equipamentos com melhor desempenho. Há uma mudança de mentalidade acontecendo em todo o setor e estamos ajudando a tornar essa transição o mais fácil e acessível possível.”