Процесс строительства скважин, это сложный многоэтапный и длительный технологический процесс с большим количеством внешних сложно учитываемых воздействующих факторов.
Эффективность процесса строительства скважин зависит от качества проектирования, технико-технологической дисциплиной выполнения проекта исполнителями работ, степени их взаимодействия и оперативности реагирования на воздействие внешних факторов, не учтенных в проекте. Проекты скважин разрабатываются на основе имеющейся информации о разбуриваемом разрезе, а затем уточняются по мере получения данных о вскрытых скважинами отложениях и режимно-технологической информации о процессе их строительства. Используя информацию о текущих значениях режимно-технологических параметров процесса бурения, исполнители отдельных видов работ обеспечивают их соответствие проектным значениям. При возникновении в процессе бурения нештатной ситуации определение причин ее возникновения и принятие решений по ее устранению осуществляется на основе анализа информации о значениях режимно-технологических параметров выполнения отдельных операций до возникновения инцидента и в процессе его развития.
Таким образом, эффективность процесса строительства скважин во многом зависит от уровня его информационного обеспечения, который определяется точностью, достоверностью и полнотой получаемой информации, оперативностью ее поступления от всех, участвующих в данном процессе исполнителей.
В большинстве случаев режимно-технологическая информация о процессе строительства скважин получается различными исполнителями сервисных услуг на различных этапах данного процесса, хранится у них в различном виде, что значительно затрудняет, а в большинстве случаев исключает получение и использование кем-либо полного объема данных. Кроме того, только данные измерений технологических параметров бурения (ГТИ) и геофизическая информация (ГИС) формируются в виде баз цифровых данных, а вся остальная информация формируются в виде вручную заполненных текстовых и табличных форм в формате текстовых и табличных редакторов, чаще всего Microsoft Word и Excel (это проекты на скважину, режимно-технологические карты, программы работ, программа по буровым растворам, вахтовые и суточные сводки супервайзеров, суточные отчеты растворщиков, инклинометрия и т. п.). Такому информационному обеспечению присущи следующие объективные недостатки:
- низкая достоверность исходных данных о процессе из-за большого влияния человеческого фактора на их формирование вручную;
- трудности при обмене данными между исполнителями работ, вызванная необходимостью доставки бумажных копий информации или большого объема информации в виде графических образов и документов в формате текстовых и табличных редакторов;
- успешность использования информации только при высокой квалификации участвующих в процессе специалистов и контроле их работы;
- очень малые возможности по автоматизации контроля, управления и оптимизации процесса, так как любая автоматизация возможна только с использованием программных обрабатывающих комплексов, а они оперируют только цифровой и формализованной цифровой информацией.
Устранение вышеперечисленных недостатков информационного обеспечения процесса строительства скважин, а, следовательно, повышение эффективности этого процесса, осуществляется путем применения цифровых информационно-аналитических системы (ИАС). Единственной подобной системой в России является многоуровневая система контроля, управления и оптимизации процесса строительства скважин ГЕОТЕК (далее система ГЕОТЕК). В ней вся информация о процессе строительства скважин формируется в цифровом виде (числовом и формализованном), хранится в базах данных в едином формате, обрабатывается анализируется и представляется для пользования всем исполнителям работ. Это позволяет использовать для контроля, управления и оптимизации процесса прикладные программные комплексы для ПК. В систему ГЕОТЕК входят устанавливаемый на буровой комплекс по сбору и обработке и анализу данных о процессе строительства скважин ГЕОТЕК (далее комплекс ГЕОТЕК), программный комплекс формализации, обработки, анализа, хранения данных и система приема – передачи информации. ПО формализации данных, не регистрируемых в автоматическом режиме комплексом ГЕОТЕК разрабатывалось и совершенствовалось в течение 15 лет. В настоящее время оно обеспечивает поступление в ИАС всех значимых данных, необходимых для работы программного обрабатывающего комплекса автоматизации контроля, управления и оптимизации процесса строительства скважин. Формализация данных с помощью ПО системы ГЕОТЕК осуществляется с использованием дружественных интерфейсов включающих тщательно проработанные меню, обеспечивающие простоту и удобство ввода данных с контролем представительности вводимой информации.
Устанавливаемый на скважине комплекс ГЕОТЕК включает в себя систему контроля параметров бурения состоящую из устройств и датчиков, выполненных в виде микропроцессорных устройств, работой которых управляет установленное на них прикладное программное обеспечение, и специализированное программное обеспечение (ПО). Устройства объединены в информационную сеть. Прикладное программное обеспечение и все настройки устройств записаны в их внутренней энергонезависимой памяти. Такая конфигурация системы соответствует современным представлениям о системах информационного обеспечения технологических промышленных процессов. Настройки и калибровки устройств и датчиков системы сохраняются после их отключения, что позволяет включать их в работу и заменять без дополнительных операций настройки и калибровки. Кроме того, в процессе работы системы производится автоматическая диагностика состояния устройств, датчиков и в целом системы с выдачей речевых сообщений об отклонениях от нормы в их функционировании. Это обеспечивает успешную эксплуатацию комплекса персоналом с относительно низким уровнем технической подготовки, позволяет моментально реагировать на сбои в работе устройств, датчиков и в целом комплекса, быстро, без потери информации, заменять вышедшие из строя устройства, датчики и устранять причины сбоя в работе комплекса. Датчики и устройства имеют малый размер и массу, выполнены удобными для их установки и демонтажа. Монтаж датчиков на буровой производится за несколько часов. ПО комплекса ГЕОТЕК получает информацию датчиков о значении технологических параметрах бурения, обрабатывает ее, анализирует и записывает в базу данных. Комплекс ГЕОТЕК - единственная в России система, которая в течение 15 лет автоматически подразделяет процесс бурения по данным измерений его технологических параметров на отдельные операции, которые и протоколируются путем ведения электронного журнала бурения. На основании информации из базы данных и электронного журнала ПО автоматически формирует рейсовые и суточные отчеты о процессе бурения, составляются баланс времени строительства скважины, объединенная сводка показателей и средних технологических параметров бурения, карточки отработки долот, формируется отчетная документация супервайзера (вахтовые и суточные сводки). Кроме того, с помощью ПО комплекса формируется в формализованном цифровом виде и поступает в базу данных следующая информация о процессе бурения, поступающая от исполнителей отдельных видов работ: данные забойной инклинометрии и суточная сводка инженера по буровым растворам, на основании которой составляется сводная таблица параметров раствора и сводная таблица по расходу хим. реагентов.
Система приема – передачи информации включает в себя средства связи и специальное ПО, обеспечивающее передачу удаленным пользователям в реальном времени со скважины всей информации из базы данных комплекса ГЕОТЕК (в момент ее поступления в базу данных) и передачу на скважину проектных данных и управляющих команд от удаленных пользователей.
У удаленных пользователей по мере поступления информации со скважины программное обеспечение системы ГЕОТЕК осуществляет ее прием и хранение (формирует банк данных из баз данных, аналогичных базам данных комплексов ГЕОТЕК на буровой), производит обработку, отображение, сопоставление и анализ, автоматически составляет сводную отчетную документацию такую как суточный отчет о бурении группы скважин (суточный отчет по бизнес – единице) и т. п. Кроме того, ПО системы ГЕОТЕК, установленное у удаленных пользователей, обеспечивает ввод и хранение в базе данных в формализованном виде проектной и нормативной информации и исходных данных для осуществления мероприятий по предупреждению аварий и осложнений в процессе бурения. Эта информация по мере появления в базе данных удаленного пользователя передается системой передачи данных на скважину, где поступает в базу данных комплекса ГЕОТЕК.
Система ГЕОТЕК осуществляет автоматический контроль отклонения технико-технологических параметров выполнения отдельных операций, измеренных и рассчитанных комплексом ГЕОТЕК от проектных данных, вводимых удаленным пользователем, с ведением протокола выявленных отклонений. Этот контроль осуществляется как на скважине, так и у удаленного пользователя, получающего с буровой данные в реальном времени. По выявленным отклонениям принимается решение, либо с помощью материальных санкций заставить исполнителей работ привести режимно-технологические параметры процесса в норму, либо признать эти отклонения необходимыми с технологической точки зрения и внести соответствующие изменения в проектные данные. В последнем случае измененные проектные данные вносятся в базу данных удаленного пользователя, автоматически поступают в базу данных ГЕОТЕК на скважине, тем самым, закрывая ведение протоколов отклонений у удаленного пользователя и на буровой. В результате последние проектные данные со всеми, внесенными в процессе строительства скважины изменениями являются уточненным проектом для строительства следующей скважины на данном месторождении. Таким образом, эта работа ИАС ГЕОТЕК позволяет значительно уменьшить влияние «человеческого фактора» на контроль выполнения проектного задания, своевременно применив штрафные санкции, заставить исполнителя работ достигать проектных показателей и автоматически скорректировать проект следующих скважин по результатам строительства законченной скважины.
Кроме того, система ГЕОТЕК позволяет удаленному пользователю вносить в базу данных временные нормы выполнения отдельных операций процесса строительства скважины, которые автоматически поступают в базу данных ГЕОТЕК на скважине. После этого ПО системы осуществляет контроль исполнения временных норм выполнения отдельных операций, длительность которых автоматически определена по данным измерений технологических параметров и запротоколирована в электронном журнале бурения. Выявленные отклонения протоколируются на скважине и у удаленного пользователя. По выявленным отклонениям принимается решение, либо обязать исполнителей работ привести длительность выполнения операций процесса в норму, либо признать эти отклонения необходимыми с технологической точки зрения и внести соответствующие изменения в нормативы. Превышение нормативных времен может быть отнесено к непроизводительному времени с возложением на исполнителей работ соответствующей материальной ответственности. Автоматический контроль за соблюдением временных нормативов выполнения операций позволяет ускорить процесс строительства скважин. Анализ времен выполнения отдельных операций в 72 скважинах показал наличие превышения длительности выполнения отдельных операций над их даже не нормативными, а средними значениями которое в сумме эквивалентно времени бурения семи скважин. Так анализ длительности выполнения такой, казалось бы, незначительной и трудно контролируемой вручную операции как наращивание, в этих скважинах привел к суммарному превышению времени строительства скважин более чем на 640 часов.
Сокращение сроков строительства скважин выгодно не только в силу собственно ускорения этого процесса за счет получения дополнительных объемов продукта и соответствующих средств от их реализации, но оно так же уменьшает вероятность возникновения аварий и осложнений. Быстрое проведение и обсадка скважины зачастую нивелирует незначительные отклонения в технологии бурения, в то время как при длительном оставлении ствола скважины в открытом состоянии эти отклонения вызывают возникновение осложнений и аварий.
Частичное использование ИАС ГЕОТЕК при бурении вышеуказанных 72 скважин парком станков, доходящим до 24 единиц обеспечило уменьшение коэффициента аварийности бурения в два раза. Анализ данных из сформированного банка данных позволил сравнить эффективность работ отдельных исполнителей и выбрать из них наиболее достойных для выполнения работ в следующем году.
Таким образом, ИАС ГЕОТЕК обеспечивает:
- высокую достоверность исходных данных ввиду максимального исключения влияния человеческого фактора при их формировании,
- постоянный контроль корректности исходных данных и отсеивания явно неверной информации;
- постоянный контроль своевременности поступления информации;
- легкость обмена данными между исполнителями работ на скважине и удаленными пользователями;
- наличие всего объема информации в едином формате в базах данных на буровой и у удаленных пользователей с сетевым доступом всех специалистов, которым разрешен этот доступ;
- автоматизированный контроль, управление и оптимизацию процесса с использованием программных обрабатывающих комплексов;
- уменьшение трудозатрат специалистов на механическое решение «рутинных» задач, обеспечивающее возможность большей концентрации внимания этих специалистов на основных вопросах протекания процесса, освоении прогрессивных методов работы и повышении квалификации;
- успешное функционирование ИАС при средней квалификации участвующих в процессе специалистов ввиду того, что специальное ПО, обрабатывая информацию из базы данных, выдает рекомендации и обращает внимание на отклонения от требований проекта и других нормативных документов, предоставляя время и возможность обратиться за консультацией к специалисту более высокой квалификации, так же обладающему всем объемом информации;
- возможность дистанционного управления процессом с использованием меньшего числа специалистов.
В настоящее время на основе ИАС ГЕОТЕК с использованием системы обмена в реальном времени информацией между скважиной и удаленными пользователями организована служба дистанционного одновременного управления процессом строительства 44 скважин с круглосуточным дежурством одного специалиста на пять-семь бурящихся скважин. Эта служба обеспечивает функционирование ИАС ГЕОТЕК в полном объеме. Шесть специалистов работая в вахтовом режиме, своевременно и в полном объеме вводят проектную и нормативную информацию, контролируют на мониторах весь объем исходных данных системы, результатов их обработки и анализа, а так же автоматическое составление сводной отчетной документации. Специалисты находятся в одном помещении и обеспечивают непрерывную работу службы в полном объеме даже при кратковременном отсутствии одного из них. По данным автоматического контроля отклонений от требований проекта и других нормативных документов они оперативно связываются с ведущими специалистами и совместно принимают решение, либо обязать исполнителей работ привести значение режимно-технологических параметров в норму, либо признать эти отклонения необходимыми с технологической точки зрения и внести соответствующие изменения в нормативы, оперативно доводят это решение до исполнителей и контролируют введение в отношении исполнителей штрафных санкций за допущенные нарушения, ели таковые предусмотрены договорными условиями. Кроме того, эти специалисты консультируют удаленных пользователей при возникновении у них вопросов по использованию данных ИАС ГЕОТЕК.
По предварительным оценкам, наряду с неизбежным повышением качества выполняемых исполнителями работ и снижения коэффициента аварийности на 15-20% в год, функционирование ИАС ГЕОТЕК позволило сократить сроки строительства скважин на 5-7%, ускорить их ввод в эксплуатацию, получить дополнительные объемы продукта и соответствующие дополнительные средства от их реализации.
Таким образом, использование ИАС ГЕОТЕК обеспечивает повышение эффективности процесса строительства скважин за счет улучшения контроля, управления и оптимизации этого процесса.
