Комплексное моделирование и интегрированные операции в нефтяной пром

2. МОНИТОРИНГ ТЕКУЩЕГО СОСТОЯНИЯ: СУЩЕСТВУЮЩИЕ ИНСТРУМЕНТЫ, ПРАВИЛА ВНЕДРЕНИЯ

С началом внедрения интегрированных операций в рабочий процесс были объединены в одно целое стратегии контроля, планы обслуживания и данные датчиков в реальном времени. Все это с целью улучшения контроля над планированием обслуживания, своевременного мониторинга всех влияющих факторов, увеличения обслуживания, опирающегося на условия состояния оборудования (CBM), и достижения более быстрой и точной оценки рисков. За прошедшее десятилетие интегрированные операции были признаны важным инструментом для увеличения уровня эффективности и безопасности операций в нефтегазовой промышленности.

Широко использующийся термин «конец эпохи легкой нефти» создает беспрецедентные проблемы в сфере управления запасами углеводорода. Для того чтобы успешно справиться с такими задачами, нефтегазовая промышленность полагается на многие факторы, одним из которых является освоение новых технологий.

Технологии, часто упоминаемые как Smart или Intelligent, предлагают новые возможности дистанционного зондирования (например, датчики ствола скважины, сейсмоисследования 4D) и стимулирования (например, используя клапаны внутреннего контроля) скважин.

Главная ценность дистанционного зондирования и стимулирования заключается в том, что они являются критическими компонентами для осуществления основанного на обратной связи цикла принятия решений, где собраны данные, приняты решения и соответствующие меры. Однако истинное значение этих действий не может быть осознано в полной мере, если все это не объединено с соответствующими методами принятия решений.

31

Незаменимая помощь при принятии решений – математическое моделирование, а именно способность предсказать, точно или приблизительно, будущий результат действий. Это, в свою очередь, создает проблему выбора конкретной модели, критериев и способов ее применения. Главная трудность состоит в том, что такое многоуровневое разложение проблемы само собой требует различного моделирования (и принятия соответствующего решения) парадигмы, берущей начало, например, от крупномасштабных симуляторов источников, используемых в сложной алгоритмической оптимизации, к простым эмпирическим моделям потока жидкости. Моделирование парадигмы может быть основано на первых принципах, эмпиризме или их комбинации.

Кроме того, выбор соответствующей парадигмы обусловлен техническими и экономическими критериями. Фактически дополнительная стоимость и сложность инфраструктуры решений Smart или Intelligent обычно должна быть возмещена увеличением конечной стоимости. Когда у должного образа отобранных и осуществленных умных технологий есть возможность получения дополнительной прибыли, то во многих случаях эти способы могут стать единственным путем решения проблемы для определенного типа скважины.

Главная особенность методологии управления месторождением заключается в многоуровневой иерархии различных операций по освоению нефтяных месторождений, которая разделяет принятие решений в реальном времени по поводу общих проблем для всего месторождения на серию меньших задач в установленной шкале времени. Отдельные проблемы в вычислительном отношении легко поддаются решению в связи с относительно небольшим объемом задач, но в то же время они имеют отношение к общей проблеме оптимизации всего нефтяного месторождения. Эта методология доказала свою ценность в нефтеперерабатывающей промышленности и продемонстрировала свой потенциал при дальнейшем применении.

В то время как моделирование – это обычное явление в нефтегазодобывающей промышленности, определение того, что пред-

32

ставляет собой действительно полезную модель, направленную на принятие конкретного решения, не так очевидно и может оказать огромное влияние на то, как принимаются решения в реальном времени. Точность такой модели должна быть уравновешена простотой и непринужденностью ее использования. Фактически оценка этих качеств модели особенно важна для принятия решения. Даже при том, что это может быть применено в различных формах и временных рамках, обратная связь обязательно должна быть учтена при принятии решения.

Модели, которые подходят для основанной на обратной связи стратегии принятия решений, должны быть развиты на всех уровнях иерархии операций на нефтяных месторождениях (рис. 2.1).

Чтобы продемонстрировать возможности предложенного подхода, мы представляем исследование конкретной ситуации относительно взаимодействия между уровнями принятия решения, включающими в себя этапы планирования, супервизии контроля / прогнозирующей модели контроля (MPC) и регулирующего контроля. На уровне MPC мы реализуем схему прогнозирующей модели контроля, которая лежит в основе этапа оптимизации планирования. Модель, используемая на уровне MPC, полуэмпирическая, в то время как модель, использованная при планировании, основана целиком на анализе данных. Для этого исследования был развит прототип программного обеспечения, который был проверен на коммерческом месторождении и виртуально смоделирован.

Были произведены тематические исследования с целью продемонстрировать предложенную методологию. Эти исследования были основаны на данных о моделировании от коммерческого симулятора, который был выверен с использованием исторических производственных данных. В одном тематическом исследовании применение предложенного метода показало, что значительное сокращение объема закачанной (55 %) и выведенной (80 %) воды с одновременным увеличением общего восстановления нефти (5 %) возможно через 2200 дней (рис. 2.2).

33

троль и техническое обслуживание обычно основываются на контроле рисков (RBI) и анализе, сосредоточенном на надежности обслуживания (RCM) соответственно (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Оценка рисков

ИО может стать инструментом для повышения эффективности и взаимодействия между дисциплинами и персоналом, принимающим решения, вне зависимости от их географического положения, посредством широкого применения данных, получаемых в режиме реального времени, и коммуникационных технологий. Таким образом, непрерывный поток оперативных данных между морскими и береговыми объектами привносит новые возможности для тесного сотрудничества между отдаленными географическими областями. Кроме того, ИО способствует образованию новых способов работы, которые создают условия для значительных сокращений затрат.

Стоит упомянуть, что внедрение современных информацион- но-коммуникационных технологий обусловило значительное развитие сферы технического обслуживания, эксперты имеют возможность контролировать морские установки в режиме реального времени с берега, тем самым улучшая качество поддержки персонала и проводимых операций. ИО и современные ICT предоставляют новые возможности для режимов традиционного профилактического обслуживания и подталкивают промышленность к следованию

36

стратегий обслуживания по принципу «предсказывания и предотвращения», основанных на анализе объективных условий.

На сегодняшний день системы мониторинга условий обычно применяются только к тяжелому сменному оборудованию, так как это считается исключительно важным с точки зрения безопасности и производственной доступности. Например, очень мало технологий онлайн-мониторинга условий применяется к статическому оборудованию на объектах Statoil, только для осуществления ограниченного контроля над коррозией. Некоторые пилотные проекты были запущены онлайн с целью наблюдения за клапанами, но не привели к значительному развитию этой сферы.

Однако было признано, что потенциал в этой области не был полностью раскрыт на сегодняшний день, зачастую по причине затрат на внедрение такой системы и отсутствие инфраструктуры ин- формационно-коммуникационных технологий. Тем не менее наличие полноценной инфраструктуры ICT может стать основным условием для осуществления максимально оперативного контроля за морскими объектами.

Следует предположить, что влияние инфраструктуры ICT на Норвежском континентальном шельфе значительно расширится, когда появится потребность в увеличении качественного наблюдения на новых проектах. Инфраструктура ICT становится всё более и более доступной, и начальная стоимость для применения технологий контроля за условиями становится значительно ниже.

Внедрение новых технологий всегда будет сводиться к оценке затрат и выгод, но так как цена постепенно уменьшается, а опыт использования и ощутимые результаты оперативного контроля условий растут, то можно предположить, что у таких систем большое будущее и со временем они станут применяться повсеместно. Таким образом, стандартизация данного аспекта является важным шагом для продвижения таких технологий.

Были представлены некоторые промышленные инициативы, разработанные для стандартизации и «унифицирования» информации и протоколов обмена данными между технологиями контроля

37

над условиями и основной системой. Это было сделано исключительно для того, чтобы извлечь максимум пользы от применения таких технологий, ведь стандартизированные протоколы связи предоставляют более широкий выбор продуктов, доступных потребителю, и позволяют выбирать между наиболее подходящими технологиями. Это может поспособствовать понижению цен и помочь сфокусироваться на развитии и оптимизации новых возможностей обслуживания вместо того, чтобы затрачивать энергию на поиск совместимости между устройствами. Дополнительным преимуществом стандартизации будет появление конкуренции, основанной на различиях функционирования продукта.

За последнее десятилетие признание интегрированных операций привело к увеличению использования информационно-коммуни- кационных технологий на Норвежском континентальном шельфе, что позволило переводить огромное количество оперативных данных в режиме реального времени по высокоскоростным каналам с морских объектов на береговые. Таким образом, значительно возросло качество контроля за условиями и появилась техническая возможность для операторов выявлять повреждения на ранних стадиях.

Благодаря постоянному стремлению найти более безопасный, надежный и экологичный способ решения задач, встающих перед нефтегазовой индустрией, были разработаны новые методы работы

иподдержки деятельности предприятий.

Сцелью развития более эффективных способов управления

иконтроля за техническим состоянием оборудования Aker Solutions

заключили союз с SKF и IBM, представив новый продукт –

Technical Integrity Management Services (TIMS).

TIMS – это мультидисциплинарный вариант обслуживания, в котором Aker Solutions выступает как специалист по контролю за статистикой состояния технического оборудования, SKF – ведущий поставщик систем контроля состояния для сменного оборудования, IBM предоставляет свою технологию Integrated Information Core (IIC), позволяя осуществлять передачу информации между различными базами данных, системами управления и инструментами контроля состояний (рис. 2.4).

38

количеству доступных данных о технических условиях – один из основных двигателей развития портала обслуживания TIMS, основной целью которого является оптимизация обслуживания и процессов контроля для того, чтобы добиться улучшения технического состояния оборудования и снижения затрат на его обслуживание.

Сегодня у инженеров и операторов, занимающихся техобслуживанием, есть доступ к обширным техническим и рабочим данным в режиме реального времени, однако они разбросаны между отдельным системами и базами данных. Например, в Statoil инженеры просматривают данные контроля условий для всего оборудования каждые 24 часа с целью выявления отклонений или других отрицательных факторов.

Обработка данных не всегда систематически включается и проверяется в этом установленном порядке, однако обнаруженные отклонения (например, увеличение колебаний) обычно включаются в оценку общего технического состояния оборудования. При отсутствии комплексного системного решения, которое объединяет информацию из всех необходимых источников в одном интерфейсе, трудоемкая ручная работа неизбежна для того, чтобы собрать и обработать все соответствующие данные. По этой причине было признано, что, использовав интегрированные системы, обеспечивающие своевременный и эффективный доступ к множеству исходных данных о техническом обслуживании, можно значительно сэкономить инженерам время, сокращая потребность в работе в разных системах и базах данных.

Портал TIMS предназначен для того, чтобы применить логику бизнеса к обработке полученных данных о техническом обслуживании и помочь сформировать представление о возможности отрицательных событий. Было признано, что будущее – за применением систем, которые включают в себя контроль за условиями, обработку данных для оценки технического состояния оборудования со способностью к автоматизированному обнаружению отклонений, при которой потребность в просмотре огромного количества данных в ручном режиме будет значительно уменьшена.

40