Технология получения информации о процессе бурения скважин с помощью автоматических аппаратно-программных комплексов сбора данных (далее - АПК), работающих на скважинах без оператора, основана на замещении функций оператора станции геолого-технологических исследований (далее - ГТИ) по информационному обеспечению процесса строительства скважин автоматизацией работы АПК.
Успешное применение такого вида обслуживания стало возможным благодаря тому, что используемые АПК ГЕОТЕК, были построены по сетевому принципу, когда все, входящие в их состав датчики и устройства выполнены в виде микропроцессорных модулей, обменивающихся между собой по информационной сети цифровыми данными,в программных комплексах имелась система автоматического распознавания причин неисправностей, что значительно сократило время, затрачиваемое персоналом на оценку работоспособности и устранение сбоев в работе АПК.
В настоящее время стремление применить технологию получения информации о процессе бурения скважин с помощью автоматических АПК, работающих на скважинах без оператора, вызвано общемировой тенденцией расширения сфер использования автоматизированных технологий в связи с осложнившейся ситуацией по привлечению квалифицированной рабочей силы, наличием влияния человеческого фактора, который может приводить к сбоям в сложных технологических процессах, одним из которых является строительство скважин. Помимо вышеизложенного, применение автоматизированных технологий на опасных объектах, к которыми относятся и скважины, снижает риски в области охраны труда и промышленной безопасности (далее ОТ и ПБ) за счет сокращения персонала, присутствующего в опасных зонах [1].
Ранее, в 2023 году, в АО «Оренбургнефть» была опробована технология получения информации о процессе бурения скважин с помощью АПК, работающих на скважинах без оператора. По плану работ было организовано одно рабочее место оператора мониторинга данных (далее – оператор МДБ). Опытно–промышленные испытания (далее – ОПИ) проводились на трех скважинах последовательно в соответствии с утвержденной программой ОПИ. Дополнительно к программе ОПИ проводилась оценка возможности удаленного мониторинга за несколькими скважинами одновременно. Новые скважины для проведения мониторинга с применением данной технологией добавлялись до тех пор, пока оператор мониторинга данных (далее – оператор МДБ) был в состоянии управлять ими. Параллельно учитывался объем работ службы эпизодического обслуживания оборудования АПК без оператора и вводились в работу необходимое количество мобильных отрядов выполнения профилактических и регламентных работ, достаточное для успешного функционирования испытываемой технологии.
В процессе ОПИ решались следующие вопросы:
- опробование технологии «цифровой помощник» (предиктивная система помощи принятия решений, основанная на сопоставлении математической модели скважины, сформированной с учетом исторического архива данных с реальными данными процесса строительства скважины);
-опробование технологии единое цифровое пространство (все участники процесса строительства скважины посредством специализированного программного обеспечения, передают и получают технологическую информацию о процессе строительства скважины в формализованном виде, что позволяет производить оперативный контроль, анализ, иметь целостную картину технологического процесса в реальном времени);
- опробование технологии получения информации о процессе бурения скважин с помощью автоматических АПК, работающих на скважинах без оператора;
- поиск методов, приемов и порядка наиболее эффективного применения испытываемой технологии с целью обеспечения качества, полноты и своевременности получения информации о процессе бурения, позволяющих производить информационное обеспечение строительства скважин на уровне не хуже, чем при работе станции ГТИ с оператором;
- определение степени участия в формировании информации о процессе бурения скважин удаленного оператора МДБ при перераспределении функций оператора ГТИ, вызванном его исключением из технологии информационного обеспечения;
- опробование блоков ПО, обеспечивающих в достаточном объеме замещение оператором МДБ функций участия в процессе информационного обеспечения строительства скважин оператора станции ГТИ;
- опробование службы эпизодического обслуживания АПК, работающих на скважинах без оператора, определение периодичности, длительности и объема работ по обслуживанию;
- определение эффективности и экономической целесообразности выполнения в испытываемой технологии действии оператора стации ГТИ, не требующих его профессиональных знаний и квалификации (профилактических и регламентных работ), специалистом невысокой квалификации (техником), входящим в состав оперативного отряда (техник и водитель), находящегося круглосуточно в поле в постоянном перемещении на технологическом транспорте между объектами, на которых реализуется испытываемая технология;
- опробование службы мониторинга данных бурения, разработка проектов документов, регламентирующих ее работу;
- создание и совершенствование временного регламента по взаимодействию между Заказчиком, исполнителями отдельных видов работ (сервисов) на скважине и участниками испытываемой технологии при ее реализации на объектах АО «Оренбургнефть»;
- сравнение результатов информационного обеспечения строительства скважин с использованием испытываемой технологии и информационного обеспечения с использованием станций ГТИ;
- выявление недостатков испытываемой технологии, определение путей их устранения и направлений совершенствования технологии;
- определение объема затрат на эксплуатацию испытываемой технологии, и оценка стоимости испытываемой услуги;
- формирование предмета обсуждения целесообразности и условий замещения услуги ГТИ на услугу, использующую испытываемую технологию.
В результате проведения ОПИ было определено, что АПК позволяет осуществлять ГТИ без оператора на уровне не ниже стандартного ГТИ, с наименьшими затратами, с учетом того, что при данном подходе повышаются требования к оборудованию (требуются высококлассное спутниковое оборудование, технологические датчики, прошедшие усиленный метрологический контроль и технологическую отбраковку, высокопроизводительное компьютерное оборудование). Также в процессе проведения ОПИ были выявлены некоторые сложности и разработаны рекомендации по улучшению технологии. В целом испытания были завершены успешно – применение АПК позволило сократить расходы на строительство скважин на 13% за счет сокращения потребности в специалистах ГТИ, а также в оборудовании и помещениях для их работы [2].
В 2024 году, после доработки ПО «Информационная аналитическая система «ГЕОТЕК» (далее ИАС «ГЕОТЭК»), проводятся ОПИ современного варианта технологии получения информации о процессе бурения скважин с помощью АПК, работающих на скважинах без оператора. Развитие средств цифровой связи, внедрение технологии цифровой помощник, использование единого цифрового пространства для всех участников процесса строительства скважины, модернизация технологий удаленного доступа к данным информационных сетей и управления их работой позволило возложить функции непосредственного управления АПК, построенного по сетевому принципу, на удаленного сетевого пользователя. Причем, возросший за прошедшее время уровень автоматизации работы АПК ГЕОТЕК, анализа и обработки получаемых им данных позволяет одному удаленному пользователю одновременно управлять несколькими АПК специально обученным много объектному управлению оператором МДБ, что было предварительно опробовано при ранее проведенных испытаниях.
Профилактические и регламентные работы выполняются специалистом техником, входящим в состав оперативного отряда (техник и водитель), которые базируются на одной из скважин с необходимым ЗИП, находящегося круглосуточно в поле в постоянном перемещении на технологическом транспорте между объектами, на которых реализуется испытываемая технология, по графику и по необходимости под управлением оператора МДБ.
Выполнение функций оператора станции ГТИ по монтажу, демонтажу и техническому обслуживанию аппаратно-программного обеспечения АПК в данном варианте технологии производятся аналогично предыдущему варианту эпизодически (периодически или по необходимости) персоналом службы эпизодического обслуживания АПК, оснащенным средствами мобильной связи и всем необходимым для производства работ, выезжающим на технологическом транспорте на объекты, на которых реализуется технология под контролем оператора МДБ.
Современный вариант технологии дополнительно к ранее имеющемуся функционалу позволяет:
- Оперативно управлять АПК удаленно за счет снижения требований к качеству и скорости спутниковой и сотовой связи. Это стало возможным за счет внедрения клиент-серверного ПО ИАС «ГЕОТЕК» и ухода от программ, использующих в работе удаленный рабочий стол, которые в процессе работы используют большие объемы передаваемых данных.
- Повысить стабильность работы АПК за счет исключения внешних воздействий на датчики комплекса путем оснащения их защитными кожухами.
- Осуществлять полный автоматический мониторинг за техническим состоянием всех датчиков АПК. ИАС «ГЕОТЕК» самостоятельно контролирует техническое состояние каждого датчика, входящего в комплекс (температуру, напряжение, отклик, наличие сбоев и ошибок измерения) и незамедлительно сообщает об этом удаленному оператору в виде голосовых и текстовых сообщений.
- Автоматически рассчитывать вес инструмента (с учетом профиля скважины, коэффициентов трения, параметров промывочной жидкости, информация по бурильным трубам и элементам КНБК из паспортов и т.д.), сравнивать его с показаниями датчика веса и сообщать о несоответствиях оператору.
- Автоматически определять, оповещать и протоколировать наличие осложнений (затяжки/посадки и проявления/поглощения) с меньшим количеством ложных срабатываний за счет доработанной системы фильтрации.
В случае успешного завершения ОПИ будет рассматриваться вопрос о промышленном внедрении данной технологии на объектах АО «Оренбургнефть».
Литература
1. Арутюнян А.А. «Автоматический комплекс сбора, анализа и обработки данных, работающий на скважинах без оператора», Нефть.Газ.Новации, №10, 2023, стр.26-29
2. Сундеев, С.Ю., Арутюнян А.А. «Аппаратно-программный комплекс для сбора, анализа и обработки данных на скважинах, работающих без оператора», Инженерная практика №1-2, 2024, стр.42-44
Успешное применение такого вида обслуживания стало возможным благодаря тому, что используемые АПК ГЕОТЕК, были построены по сетевому принципу, когда все, входящие в их состав датчики и устройства выполнены в виде микропроцессорных модулей, обменивающихся между собой по информационной сети цифровыми данными,в программных комплексах имелась система автоматического распознавания причин неисправностей, что значительно сократило время, затрачиваемое персоналом на оценку работоспособности и устранение сбоев в работе АПК.
В настоящее время стремление применить технологию получения информации о процессе бурения скважин с помощью автоматических АПК, работающих на скважинах без оператора, вызвано общемировой тенденцией расширения сфер использования автоматизированных технологий в связи с осложнившейся ситуацией по привлечению квалифицированной рабочей силы, наличием влияния человеческого фактора, который может приводить к сбоям в сложных технологических процессах, одним из которых является строительство скважин. Помимо вышеизложенного, применение автоматизированных технологий на опасных объектах, к которыми относятся и скважины, снижает риски в области охраны труда и промышленной безопасности (далее ОТ и ПБ) за счет сокращения персонала, присутствующего в опасных зонах [1].
Ранее, в 2023 году, в АО «Оренбургнефть» была опробована технология получения информации о процессе бурения скважин с помощью АПК, работающих на скважинах без оператора. По плану работ было организовано одно рабочее место оператора мониторинга данных (далее – оператор МДБ). Опытно–промышленные испытания (далее – ОПИ) проводились на трех скважинах последовательно в соответствии с утвержденной программой ОПИ. Дополнительно к программе ОПИ проводилась оценка возможности удаленного мониторинга за несколькими скважинами одновременно. Новые скважины для проведения мониторинга с применением данной технологией добавлялись до тех пор, пока оператор мониторинга данных (далее – оператор МДБ) был в состоянии управлять ими. Параллельно учитывался объем работ службы эпизодического обслуживания оборудования АПК без оператора и вводились в работу необходимое количество мобильных отрядов выполнения профилактических и регламентных работ, достаточное для успешного функционирования испытываемой технологии.
В процессе ОПИ решались следующие вопросы:
- опробование технологии «цифровой помощник» (предиктивная система помощи принятия решений, основанная на сопоставлении математической модели скважины, сформированной с учетом исторического архива данных с реальными данными процесса строительства скважины);
-опробование технологии единое цифровое пространство (все участники процесса строительства скважины посредством специализированного программного обеспечения, передают и получают технологическую информацию о процессе строительства скважины в формализованном виде, что позволяет производить оперативный контроль, анализ, иметь целостную картину технологического процесса в реальном времени);
- опробование технологии получения информации о процессе бурения скважин с помощью автоматических АПК, работающих на скважинах без оператора;
- поиск методов, приемов и порядка наиболее эффективного применения испытываемой технологии с целью обеспечения качества, полноты и своевременности получения информации о процессе бурения, позволяющих производить информационное обеспечение строительства скважин на уровне не хуже, чем при работе станции ГТИ с оператором;
- определение степени участия в формировании информации о процессе бурения скважин удаленного оператора МДБ при перераспределении функций оператора ГТИ, вызванном его исключением из технологии информационного обеспечения;
- опробование блоков ПО, обеспечивающих в достаточном объеме замещение оператором МДБ функций участия в процессе информационного обеспечения строительства скважин оператора станции ГТИ;
- опробование службы эпизодического обслуживания АПК, работающих на скважинах без оператора, определение периодичности, длительности и объема работ по обслуживанию;
- определение эффективности и экономической целесообразности выполнения в испытываемой технологии действии оператора стации ГТИ, не требующих его профессиональных знаний и квалификации (профилактических и регламентных работ), специалистом невысокой квалификации (техником), входящим в состав оперативного отряда (техник и водитель), находящегося круглосуточно в поле в постоянном перемещении на технологическом транспорте между объектами, на которых реализуется испытываемая технология;
- опробование службы мониторинга данных бурения, разработка проектов документов, регламентирующих ее работу;
- создание и совершенствование временного регламента по взаимодействию между Заказчиком, исполнителями отдельных видов работ (сервисов) на скважине и участниками испытываемой технологии при ее реализации на объектах АО «Оренбургнефть»;
- сравнение результатов информационного обеспечения строительства скважин с использованием испытываемой технологии и информационного обеспечения с использованием станций ГТИ;
- выявление недостатков испытываемой технологии, определение путей их устранения и направлений совершенствования технологии;
- определение объема затрат на эксплуатацию испытываемой технологии, и оценка стоимости испытываемой услуги;
- формирование предмета обсуждения целесообразности и условий замещения услуги ГТИ на услугу, использующую испытываемую технологию.
В результате проведения ОПИ было определено, что АПК позволяет осуществлять ГТИ без оператора на уровне не ниже стандартного ГТИ, с наименьшими затратами, с учетом того, что при данном подходе повышаются требования к оборудованию (требуются высококлассное спутниковое оборудование, технологические датчики, прошедшие усиленный метрологический контроль и технологическую отбраковку, высокопроизводительное компьютерное оборудование). Также в процессе проведения ОПИ были выявлены некоторые сложности и разработаны рекомендации по улучшению технологии. В целом испытания были завершены успешно – применение АПК позволило сократить расходы на строительство скважин на 13% за счет сокращения потребности в специалистах ГТИ, а также в оборудовании и помещениях для их работы [2].
В 2024 году, после доработки ПО «Информационная аналитическая система «ГЕОТЕК» (далее ИАС «ГЕОТЭК»), проводятся ОПИ современного варианта технологии получения информации о процессе бурения скважин с помощью АПК, работающих на скважинах без оператора. Развитие средств цифровой связи, внедрение технологии цифровой помощник, использование единого цифрового пространства для всех участников процесса строительства скважины, модернизация технологий удаленного доступа к данным информационных сетей и управления их работой позволило возложить функции непосредственного управления АПК, построенного по сетевому принципу, на удаленного сетевого пользователя. Причем, возросший за прошедшее время уровень автоматизации работы АПК ГЕОТЕК, анализа и обработки получаемых им данных позволяет одному удаленному пользователю одновременно управлять несколькими АПК специально обученным много объектному управлению оператором МДБ, что было предварительно опробовано при ранее проведенных испытаниях.
Профилактические и регламентные работы выполняются специалистом техником, входящим в состав оперативного отряда (техник и водитель), которые базируются на одной из скважин с необходимым ЗИП, находящегося круглосуточно в поле в постоянном перемещении на технологическом транспорте между объектами, на которых реализуется испытываемая технология, по графику и по необходимости под управлением оператора МДБ.
Выполнение функций оператора станции ГТИ по монтажу, демонтажу и техническому обслуживанию аппаратно-программного обеспечения АПК в данном варианте технологии производятся аналогично предыдущему варианту эпизодически (периодически или по необходимости) персоналом службы эпизодического обслуживания АПК, оснащенным средствами мобильной связи и всем необходимым для производства работ, выезжающим на технологическом транспорте на объекты, на которых реализуется технология под контролем оператора МДБ.
Современный вариант технологии дополнительно к ранее имеющемуся функционалу позволяет:
- Оперативно управлять АПК удаленно за счет снижения требований к качеству и скорости спутниковой и сотовой связи. Это стало возможным за счет внедрения клиент-серверного ПО ИАС «ГЕОТЕК» и ухода от программ, использующих в работе удаленный рабочий стол, которые в процессе работы используют большие объемы передаваемых данных.
- Повысить стабильность работы АПК за счет исключения внешних воздействий на датчики комплекса путем оснащения их защитными кожухами.
- Осуществлять полный автоматический мониторинг за техническим состоянием всех датчиков АПК. ИАС «ГЕОТЕК» самостоятельно контролирует техническое состояние каждого датчика, входящего в комплекс (температуру, напряжение, отклик, наличие сбоев и ошибок измерения) и незамедлительно сообщает об этом удаленному оператору в виде голосовых и текстовых сообщений.
- Автоматически рассчитывать вес инструмента (с учетом профиля скважины, коэффициентов трения, параметров промывочной жидкости, информация по бурильным трубам и элементам КНБК из паспортов и т.д.), сравнивать его с показаниями датчика веса и сообщать о несоответствиях оператору.
- Автоматически определять, оповещать и протоколировать наличие осложнений (затяжки/посадки и проявления/поглощения) с меньшим количеством ложных срабатываний за счет доработанной системы фильтрации.
В случае успешного завершения ОПИ будет рассматриваться вопрос о промышленном внедрении данной технологии на объектах АО «Оренбургнефть».
Литература
1. Арутюнян А.А. «Автоматический комплекс сбора, анализа и обработки данных, работающий на скважинах без оператора», Нефть.Газ.Новации, №10, 2023, стр.26-29
2. Сундеев, С.Ю., Арутюнян А.А. «Аппаратно-программный комплекс для сбора, анализа и обработки данных на скважинах, работающих без оператора», Инженерная практика №1-2, 2024, стр.42-44