Как IT-сервисы повышают эффективность при строительстве нефтяных и газовых скважин

Россия и государства Персидского залива занимают ведущие позиции на рынке по добыче углеводородов. Бурение скважин ― одно из наиболее сложных и многогранных направлений сектора upstream нефтегазовой отрасли, развитие которого неразрывно связано с развитием цифровых инженерных систем. Сегодня появилось решение на рынке бурового инжиниринга — система автоматизированных расчётов WellPro. О том, как с помощью эффектов цифровизации снизить себестоимость процессов, исключить эффекты человеческого фактора, с разработчиками беседовал генеральный директор ООО «Авангард Нефтесервис» Сухраб Хадиев

Сухраб Хадиев

Генеральный директор ООО «Авангард Нефтесервис»

В эпоху высокой конкуренции и постоянного роста капитальных затрат на буровые работы особенно важно проводить работы по оптимизации бурения, так как они являются своего рода Кайдзен в бурении и позволяют на постоянной основе существенно снижать стоимость процесса, предотвращать нештатные ситуации и аварии в скважине. Экономический эффект в течение года может приближаться к 25‑30 %, и при масштабировании на соседние месторождения, как и лучшие практики, составляет десятки миллионов долларов.

Россия и арабские государства Персидского залива — ведущие страны по добыче углеводородов. Для извлечения максимальной прибыли необходимо снижать себестоимость строительства и ремонта скважин. Основными проблемами, возникающими при строительстве скважин, являются низкие показатели скорости бурения, частые осложнения и аварии при выполнении работ, и как следствие— высокая доля непроизводительного

времени, увеличивающая

себестоимость.

Для снижения себестоимости применяются различные техники и технологии, в том числе и информационные. Начиная со стартового периода освоения нефтегазовых месторождений бурение непрерывно оцифровывалось, получая все необходимые эффекты для наращивания глубины / протяженности бурения, увеличения удельной эффективности работ при одновременном усложнении конструкций

и траекторий скважин.

На сегодняшний день степень цифровизации достигла того уровня, когда ее результаты в чистом виде начинают перегружать работников, принимающих решение как по объему, так и по необходимой скорости реакции на ситуацию. Это все приводит к нейтрализации плюсов цифровизации минусами эффекта человеческого фактора (низкое качество аналитики, скорость ответа на проблему и т. д.).

Сегодня наша компания предлагает рынку бурового инжиниринга решение указанной проблемы— систему автоматизированных инженерных расчетов WellPro, внедрение которой позволяет исключить эффекты человеческого фактора и усилить эффекты чистой цифровизации. Мы создаем систему, которая позволяет не только делать проекты, программы и модели бурения, но и с помощью постоянной верификации данных с фактическими значениями физических датчиков получать максимально близкие к реальной ситуации расчетные данные. Благодаря этому появляется возможность эффективно проводить постоянную переоценку текущей ситуации, рекомендовать необходимые варианты оптимизации, предупреждать о возможных проблемах процесса бурения в единой интеграции с Автоматизированной системой управления буровой установки. Это позволит сократить время на принятие решений, увеличить скорость выполнения работ и повысить безопасность производства путем предупреждения аварий.

Таким образом, применение WellPro возможно в двух вариантах:

1. Стандартное применение — для выполнения оффлайн расчетов, например, в инженером офисе или центре управления бурением при планировании строительства скважины и корректировках модели.

2. Нестандартное применение, обусловленное несовершенством первичной программы бурения и наличием существенных геологических неопределенностей, что создает риск пробурить скважину не в срок, с повышенной вероятностью осложнений и аварий, а это в свою очередь — дополнительные затраты. Данную проблему решает проведение расчетов в режиме онлайн. Онлайн расчеты проводятся путем подключения системы измерения буровой установки к ядруWellPro и выполнения актуализации ключевых параметров по скважине в режиме реального времени.

Мы предлагаем каждую секунду получать данные ГТИ, обрабатывать их в нашем ядре и передавать сервису бурения или ремонта актуализированные безопасные коридоры для выполнения работ, реальные забойные режимы, текущую картину по гидравлическому анализу и очистке скважины с учетом утечек по пластам. То есть все, что актуально на данный момент бурения и важно для принятия решений.

Отдельным этапом будущего применения WellPro является интеграция с системами автоматического бурения, что позволит большинство рутинных действий без дополни- тельных рисков переложить на строгую систему. Кроме того, данный тандем систем позволит минимизировать потери ценного времени на оперативную аналитику и принятие решений, что имеет критически важное значение в условиях сложной геологии и неустойчивости стенок

стволов скважин.

Из отраслевых партнеров инициативы WellPro по цифровизации бурения и ремонта скважин активно поддерживает ООО «ФракДжет-Волга» — российская многопрофильная нефтесервисная группа компаний, предоставляющая высокотехнологичный сервис и широкий спектр научно-технических услуг лидерам нефтегазовой отрасли в России и за рубежом.

Для решения столь непростой и комплексной задачи мы на одном из первых этапов погрузились в философию целеполагания, что позволило нам выделить три по‑настоящему значимых принципа цифровизации бурения:

1. Безопасность. Система должна обеспечивать наивысший уровень безопасности процесса (в реальном времени рассчитывать и устанавливать безопасные коридоры изменения параметров режима работ, оценивать риски возникновения осложнений и аварий, формируя своевременные уведомления и рекомендации).

2. Взвешенность. Система должна обеспечивать возможность непрерывной оптимизации процесса бурения и диагностирования факторов, этому препятствующих.

3. Наглядность. Система должна демонстрировать в реальном времени то, что сейчас происходит в скважине, обеспечивая полное воспроизведение картины бурения с необходимой инфографикой в 3D динамике на основе измерений и расчетов.

Несомненно, что подобная система способна изменить парадигму процесса бурения и в целом кардинально изменить степень вовлеченности ключевого персонала, что однозначно обеспечит уже в среднесрочной перспективе раскрытие значительного технико-экономического потенциала и его масштабирования под 

эгидой неиссякаемой силы тренда цифровизации.

Ключевым онлайн-модулем WellPro является алгоритм оптимизации, отвечающий за увеличение эффективности бурения. Его главная задача — методом «следящей» оптимизации, используя и учитывая текущие и трендовые изменения различных параметров, определить наибольшую скорость бурения при наименьших энергетичес-

ких затратах.

Параллельно алгоритму оптимизации работает алгоритм определения осложнений и прочих отклонений от нормального технологического процесса.

С помощью взаимосвязанного влияния ключевых параметров выявляются аномальные изменения в системе, что позволяет их классифицировать для своевременного принятия решения по их устранению.

Применение WellPro позволит обеспечить высокоуровневую интеграцию системы в режиме реального времени:

— Определять оптимальные и безопасные параметры режимов проведения технологических операций;

— Выявлять риски отказа инструмента и потери контроля над стволом скважины, а также риски возникновения осложнений в процессе бурения с применением машинного обучения;

— Обеспечивать качественный контроль вскрытия пласта с фик-

сацией поглощений;

— Предоставлять прогнозы результативнстина основе верифицированного цифрового двойника скважины;

В результате мы планируем получить следующие эффекты:

— Повышение механической скорости проходки благодаря непрерывной оптимизации режимов с применением алгоритма оптимизации;

— Минимизация рисков осложнений и аварий с инструментом (область ошибки и человеческого фактора снижается до минимума);

— Обеспечения непрерывного мониторинга за исполнением реальных забойных режимов бурения, установленных в программе бурения, так как мы их каждую секунду считаем и передаем.

Очевидно, что эти технологические эффекты прямо и положительно влияют на себестоимость строительства скважины, ускоряя выполнение цикла работ и сводя к минимуму риски возникновения непроизводительного времени, осложнений и аварий.

Применение WellPro позволит обеспечить высокоуровневую интеграцию системы в режиме реального времени