Преимущества цифровой трансформации нефтегазовой отрасли: проект «Интеллектуальное месторождение»

В современных кризисных условиях на рынке энергоресурсов, в частности на рынке углеводородного сырья, для нефтегазодобывающих компаний на первое место выходит вопрос повышения эффективности производства, в том числе за счет автоматизации производственного процесса. Мы живём в эпоху глобальной цифровизации, то есть применения современных цифровых технологий в различных сферах жизни и производства. Глобальное внедрение и использование цифровых технологий — это основная часть 4-ой промышленной революции. На конкурентном нефтяном рынке, где важен каждый процент экономии, такие технологии как большие данные, машинное обучение и искусственный интеллект способны значительно увеличить эффективность всех бизнес-процессов компании — от добычи и переработки, до сбыта произведенной продукции конечному потребителю.

Технология «Интеллектуальное месторождение» является новаторством, которое набирает в последние годы значительную популярность среди мировых лидеров, широко применяется в ряде успешных компаний.Технология «Интеллектуальное месторождение» не значит построение полностью автоматизированного процесса разведки и добычи нефти и газа. Это объединение в одну общую систему различных датчиков, сенсоров, мобильных устройств и так далее, для того чтобы иметь возможность анализировать получаемые с них данные и управлять этой системой из одного оперативного центра, реагируя почти моментально на меняющиеся параметры или отклонения. Революционность технологии в том, что если раньше все собранные в ручную данные обрабатывали спустя некоторое время, то сегодня это происходит в онлайн режиме, что позволяет оптимизировать процесс нефтегазодобычи практический на любой стадии путём моментальной обратной связи.

Ключевые слова: интеллектуальное месторождение, цифровизация производства, автоматизация системы управления производства, АСУП, добыча нефти и газа.

In the current crisis conditions in the energy resources market, in particular in the hydrocarbon raw materials market, the issue of increasing production efficiency, including through automation of the production process, comes to the fore for oil and gas companies. We live in the era of global digitalization, that is, the use of modern digital technologies in various spheres of life and production. Comprehensive implementation and use of digital technologies is an integral part of the 4th Industrial Revolution. In a competitive and volatile oil market, where every percentage of savings is important, technologies such as big data, machine learning and artificial intelligence can significantly improve the efficiency of all business processes of the company — from production and processing to the sale of manufactured products to the end consumer.

The «smart oilfield» technology is an innovation that has been gaining significant popularity among world leaders in recent years, and is widely used in a number of successful companies. The «Smart oilfield» technology does not mean building a fully automated process of oil and gas exploration and production. This is the integration into one system of different sensors, mobile devices, and so on, in order to be able to analyze the data received from them and control this system from one operational center, reacting almost instantly to changing parameters or deviations. The revolutionary nature of the technology is that if previously all the data collected manually was processed after some time, today it happens online, which allows you to optimize the process of oil and gas production at any stage by instant feedback.

Keywords : Smart Oilfield, digitization of production, oil and gas production.

Учитывая, что объем добычи трудноизвлекаемых запасов увеличивается и падает коэффициент извлечения нефти, становится очевидной необходимость изменения методов поиска и добычи нефти. Необходимы новые технические решения и теоретические разработки. Найти более оптимальный, технико-экономически обоснованный вариант разработки и эксплуатации нефтегазового актива в таких условиях возможно только при интегрированном комплексном подходе к решению текущих задач производства. Такое решение заложено в концепции «Интеллектуальное месторождение», которое позволяет вести непрерывную оптимизацию разработки месторождения за счет чего значительно повышает рентабельность освоения запасов углеводородов.

Основная часть:

1. Что представляет собой проект «Интеллектуальное месторождение»?

«Цифровое месторождение» позволяет управлять процессом добычи так, чтобы с одной стороны, увеличить объем производства нефти и газа, а с другой — оптимизировать затраты на потребляемые энергоресурсы.

Важная часть концепции интеллектуального месторождения — сбор данных и управление ими в целях более точного и быстрого принятия решений. Это позволяет превращать данные в знания, которые сотрудники, процессы и технологии могут использовать для принятия решений в реальном времени. Например, с помощью датчиков, установленных на оборудовании на месторождении, система интеллектуального месторождения может собирать эксплуатационные данные и анализировать ключевые параметры скважин. Это помогает управлять эксплуатацией в более упреждающем режиме, планируя профилактическое обслуживание и избегая отказов оборудования. В построении интеллектуального месторождения есть и свои проблемы. Если на многих новых месторождениях устанавливается современное контрольное оборудование, более старые зачастую предоставляют лишь ограниченный набор данных. Фактически часть ключевой информации по-прежнему собирается в бумажном виде. И даже если данные собираются в электронном виде, большинство компаний хранят их в изолированных компьютерных системах, которые зачастую с трудом «общаются» между собой. Решение состоит в том, чтобы найти способ интегрировать все системы и сделать технологическую инфраструктуру источником прибыли, а не разочарования. Для эффективного анализа данные должны храниться в одном месте и в стандартизованном виде. Это позволяет избежать противоречий, возникающих при хранении данных в разрозненных системах. Анализ данных каждой скважины вручную — сложная задача. Однако анализ, непосильный для человека, вполне доступен интеллектуальным компьютерным системам. Основываясь на результатах таких анализов, сотрудники компании могут определить, на каких скважинах стоит повысить мощность насосов, а какие проявляют признаки старения. Приросты производительности отдельных скважин суммируются в солидный итог, что может существенно повысить продуктивность старых месторождений. Для эффективной работы действующих скважин время от времени нужно проводить работы по повышению продуктивности. Интеллектуальный анализ данных позволяет прогнозировать вероятность возникновения проблем с продуктивностью, играя роль своего рода системы «раннего предупреждения» для технического обслуживания скважин. Оборудование, проявляющее признаки износа, можно заменять заранее, исключая дорогостоящие простои.

2. Этапы внедрения проекта «Интеллектуальное цифровое месторождение»

Рис. 1. Этапы внедрения проекта

1. Автоматизция

– приборы КИПиА;

– сигнализции и системы защиты;

– расходомеры (система учета);

2. Телемеханизация

– ТМ АГЗУ;

– Диспетчеризация технических объектов;

– Телемеханизация скважин

3. Цифровизация

– Оцифровка производственных данных;

– Аналитика и моделирование процессов;

4. Интеллектуальное месторождение

– Предиктивная аналитика с применением нейронных сетей и искусственного интеллекта;

– Экспертные и интегрированные системы технического и экономического анализа;

3. Эффект от внедрения «Интеллектуальное месторождение»?

Рис. 2. Эффект от внедрения проекта

– Оптимизация производительности оборудования и продуктивности скважин за счет анализа данных телеметрии, замеров давлений и дебитов на замерных установках, акустического шума, температур, данных типовых и специальных гидродинамических и геофизических исследований, результатов освоения скважин после подземных и капитальных ремонтов, данных о проведенных геолого-технических мероприятиях и простоев, описания событий в наземных трубопроводных системах, результатов диагностики оборудования и других данных;

– Централизованное управление большим количеством скважин с помощью систем дистанционного мониторинга;

– Планирование в упреждающем режиме профилактического обслуживания оборудования, точно и быстро принимать решения, в том числе в реальном времени;

– Снижение эксплуатационных затрат, сокращение расходов на электроэнергию от 12 до 25 %.

– Предсказывать на основе прошлых данных сроки исчерпания скважин, а данные старых скважин с богатой историей добычи использовать для прогнозирования поведения новых скважин;

– Увеличение добычи на 7–10 % за счет увеличения качества выявления причин потерь и составления более точного списка корректирующих действий, повышения эффективности работы добывающего и нагнетательного фонда.

4. Эффект от внедрения проекта «Интеллектуальное месторождение» на месторождениях компании ХХ.

В компании ХХ в ряде месторождении с 2017 года (рисунок 3) были проведены работы по внедрению проекта «Интеллектуальное месторождение» (в целях сохранения конфиденциальности название компании и месторождения были переименованы (ХХ). Внедрение началось с телемеханизации и автоматизации систем управления производства (скважин, АГЗУ, цехов).

Рис. 3. Этапы реализации проекта

Внедрение проекта «Интеллектуальное месторождение» уже на данном этапе позволило сократить потери нефти от простоев, вести мониторинг работы скважин и производственных объектов в режиме реального времени, оперативно реагировать на их отклонения от заданного технологического режима. Сократили потери (недоборы) с 4734 тонн в 2016г. до 1381 тонн в 2021г.

Таблица 1

Фактические потери нефти (от несвоевременного реагирования на остановы скважин)

*Простой скважины при отсутствии телеметрии составлял в среднем 5–6 часов

Рис. 4. График изменений потерь нефти

Выводы. Что же получают в итоге нефтегазовые компании, внедрившие на месторождениях «умные технологии»? В первую очередь снижение эксплуатационных затрат от 5 до 15 %. Независимые эксперты предполагают, что с развитием интеллектуальных технологий удастся увеличить общемировую нефтеотдачу на 4–10 %, а в перспективе, с переходом на технологии следующего поколения на 20–30 %.

Литература:

1. Ерёмин Н. А. Современная разработка месторождений нефти и газа. Умная скважина. Интеллектуальный промысел. Виртуальная компания. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2008. — 244 с.

2. http://controlengrussia.com/bezopasnost/reshenija-honeywell-dlja-sozdanija-intellektualnykhcifrovykh/

3. Фактические промысловые материалы месторождения.