Инжиниринг методов эксплуатации скважин. Понятие инжиниринга в нефтегазовой отрасли. Лекция 1

1.

2.

Дисциплина:
Инжиниринг методов эксплуатации
скважин
Лекция 1
Понятие инжиниринга в
нефтегазовой отрасли

3.

Инженерия (engineering) – область человеческой деятельности,
связанная
с
проектирования
творческим
и
применением
разработки
научных
конструкций,
принципов
машин,
аппаратов
для
и
производственных процессов, с работами по их индивидуальному или
комплексному использованию, с их конструированием и применением на
основе исчерпывающего представления об устройстве, с предсказанием их
поведения в определенных условиях эксплуатации.
Термин инженерия происходит от лат. Ingeniosus – «умный».

4.

Различные определения термина «системная инженерия»
Системная инженерия
наука о создании крупных комплексных систем, которые
соответствуют определенному набору экономических и технических требований.
междисциплинарная область технических наук, сосредоточенная на проблемах
создания эффективных, комплексных систем.
междисциплинарный подход, определяющий полный набор технических и
управленческих усилий, необходимых для преобразования совокупности
потребностей клиента, ожиданий и ограничений в решения и для поддержки
этих решений на протяжении их жизни
наука о создании успешных систем, в точности с требованиями заказчика, в рамках
бюджета в установленные сроки.

5.

INCOSE
(International
Council
on
Systems
Engineering)
–
это
интернациональная организация, сосредоточенная на развитии методологии и
практики системной инженерии в интересах промышленности, науки и
образования, а также государственных структур (основана в 1990 г.).
В июле 2009 г. официально было зарегистрировано Русское отделение
INCOSE.
INCOSE
поддерживает
сеть
обучения,
повышения
квалификации
и
сертификации в области системной инженерии, которая оказывает существенное
влияние
на
стандарты,
образовательные программы.
государственную
политику
и
университетские

6.

Без СИ до 70% проектов заканчиваются неудачами, выполняется много
лишней и ненужной работы.
По данным INCOSE: 8% затрат на внедрение сиcтемной инженерии дают
выигрыш в 20% стоимости проектов, и на 50% увеличивают вероятность
окончания проекта в срок.
На следующем слайде представлена зависимость «стоимости» ошибки в
зависимости от стадии ее обнаружения.

7.

Стоимость ошибки в зависимости от стадии обнаружения

8.

Основная роль системной инженерии – объединить смежные
дисциплины и специальности и обеспечить возможность для коллективной
работы по формированию и осуществлению совокупности процессов,
необходимых для построения системы в ее развитии, включая замысел,
реализацию, эксплуатацию и утилизацию.
Системная инженерия объединяет в себе многие дисциплины:
1
2
3
4
5
моделирова
ние систем
программну
ю
инженерию
управление
проектами
управление
требованиям
и
управление
рисками
6
промышленно
е
проектировани
е, включая
систему
конструкторско
й и проектной
документации

9.

Цифровые технологии – это
технологии,
которые
используют компьютеры и/ или
другую современную технику
для записи кодовых импульсов и
сигналов
в
определенной
последовательности
и
с
определенной частотой.
Назначение цифровых технологий в нефтегазовой отрасли

10.

Анализ функционирования
интегрированных
хозяйственных
структур
внутри
ПАО
«НК
«Роснефть», ПАО «Транснефть, ПАО
«Татнефть», ПАО «НК «Лукойл»
выявил четкие тренды использования
инструментов E-management, в числе
которых внедрение искусственного
интеллекта
на
стадиях
сейсморазведки,
моделирования
процессов бурения с параллельным
внедрением
функциональных
модулей в системе управления
производством, а также расширением
накопительной
информационной
базы данных, которые в дальнейшем
могут успешно применяться при
разработке «цифровых двойников»/
Цифровые технологии, применяемые в российских
нефтегазовых корпорациях

11.

Управление проектами – это искусство (говорят также – методология)
планирования, руководства, координации ресурсов, направленное на эффективное
достижение целей проекта.
Методы и средства УП позволяют:
1
2
разработать и
обосновать
концепцию
проекта
оценить
эффективност
ь проекта с
учетом
факторов
риска и
неопределенн
ости
3
4
выполнить
ТЭО (проект)
работ и
разработать
бизнес-план
осуществить
системное
планирование
проекта на
всех фазах его
жизненного
цикла
1
оценить
инвестиционные
качества
отдельных
финансовых
инструментов и
отобрать
наиболее
эффективные из
них
1
разработать
смету и
бюджет
проекта,
соответствую
щие заданным
ограничениям

12.

Принципиальная
управления проектами
модель

13.

Особенностями УП в нефтегазовом производстве, осложняющими его
эффективное использование, являются:
рассредоточенность
объектов
низкий уровень нормативного
обеспечения
повышенные риски
проблемы
квалификации

14.

Интеллектуальная система управления разработкой месторождений углеводородного
сырья представляет себя систему, в которой выработка и реализация управляющих
воздействий на процесс извлечения из продуктивного пласта и подготовки к
транспортировке добываемой продукции (нефти, газа и др. углеводородного сырья),
осуществляется с использованием элементов интеллектуальной поддержки принимаемых
технологических решений и оценки возможных рисков.
Различные компании таким технологиям дают свои собственные корпоративные
названия, например:
1. «Умное» месторождение – Smart Field (Shell);
2. «Интеллектуальное» месторождение – i-field (Chevron);
3. Месторождение «будущего» – Field of the future (BP);
4. «Цифровое» нефтяное месторождение будущего – Digital oil field of the future
DOFF (CERA).

15.

«Интеллектуальный» нефтепромысел представляет собой систему автономного управления
нефтегазовыми добычными операциями, которая способствует непрерывной оптимизации интегральной
модели разработки «виртуального» месторождения и модели управления добычей.
Необходимость создания интеллектуальной системы управления разработкой месторождений
углеводородного сырья была определена при учете следующих обстоятельств:
1. Возрастание неопределенностей и связанных с ними рисков природного (например, в ходе
освоения глубоких залежей месторождений углеводородного сырья или с трудноизвлекаемыми нефтяных
запасов) и рыночного (изменение спроса/предложения и различные колебания цен на углеводородные
ресурсы) характера и рисков, обусловленных человеческим фактором.
2. Появление новых, инновационных технологий и техники для добычи углеводородного сырья, а
также систем обеспечения всестороннего мониторинга разработки нефтегазовых месторождений.
3. Существенный рост объемов геолого-промысловой информации и применение разнотипных
программно-аппаратных комплексов для ее сбора, передачи, обработки, анализа и хранения.

16.

Ядром интеллектуальной системы управления разработкой нефтегазовых
месторождений углеводородного сырья является программно-аппаратный
комплекс, способный обеспечить анализ поступающей в режиме реального
времени довольно объемной промысловой информации, и в результате
которого достигается оперативное выявление любых отклонений от проектных
(установленных)
параметров,
формирование
эффективных
вариантов
управляющих воздействий и вырабатывание для них оптимальных технико-
технологических и логистических решений, а в некоторых случаях и
самостоятельная реализация этих решения(пока еще с разрешения оператора).

17.

«Интеллектуальный»
нефтепромысел
систему
представляет
оперативного
собой
управления
производственными процессами добычи
нефти,
включающую
определенных
набор
бизнес-процессов,
направленных
на
оптимизацию
производства и сокращение финансовых
затрат путём своевременного выявления
возникающих
принятия
проблем
оптимальных
и
быстрого
решений,
на
основе получаемых производственных
данных,
поступающих
реального времени.
в
режиме
Схема формирования функций управления системы
мониторинга и адаптивного управления разработкой
«интеллектуального» нефтепромысла

18.

Обобщенная схема построения и сопровождения цифровой (виртуальной) постоянно
действующей геолого-технологической модели нефтяного месторождения
Поэтому в проектах «интеллектуальных» нефтепромыслов значительное внимание уделяется практическим
работам по построению подобных моделей «виртуальных» месторождений. Эти модели позволяют в режиме
реального времени получать необходимые данные по геологии и геофизики и уже на основе этой промысловой
информации осуществлять более точные прогнозы и принимать оптимальные решения по освоению нефтегазовых
месторождений.

19.

С помощью цифровой (виртуальной) постоянно действующей геолого-технологической
модели нефтяного месторождения возможно обеспечение эффективного решения следующих
задач:
а) уточнения геологического строения месторождений (залежей) в процессе бурения
новых скважин;
б) расчета различных вариантов технологии разработки: определения характера и
степени выработки разведанных запасов (при анализе полей распределения насыщенности
различных флюидов и удельных остаточных запасов углеводородов), а также выявления
особенностей и условий продвижения закачиваемых в пласт технологических вод;
в) прогноза оптимальных темпов отбора флюидов (нефти, газа и воды) в добывающих
скважинах;
г) повышения эффективности режимов работы добывающих скважин;
д) планирования различных геолого-технических мероприятий (ГТМ) и расчета
экономической эффективности их выполнения.

20.

При этом наиболее распространёнными на практике направлениями является:
геологическое,
гидродинамическое,
геофизическое
и
петрофизическое
моделирование. Как правило, это цифровые 3D-модели, основанные на комплексной
базе данных по всему месторождению.

21.

В зависимости от уровня производственного процесса все интеллектуальные
системы
управления
разработкой
месторождений
углеводородного
сырья
предоставляют возможность выбора набора инструментов, которые наиболее
подходящие и необходимы конкретному специалисту для выработки оптимального
решения.
Технология
«интеллектуального»
нефтепромысла в
структуре
информационных потоков
предприятия

22.

В состав «интеллектуального» нефтепромысла входит несколько весьма важных структурных
элементов.
«Интеллектуальная» скважина является комплексом наземного и подземного оборудования, в
котором установлена погружная и наземная телеметрия (датчики, приборы и микропроцессорные
контроллеры),
отвечающий
за
непрерывный
сбор
и
обработку
промысловой
информации
о
работоспособности системы «пласт – скважина – насосная установка» и обеспечивающий функционирование
данной системы в автономном режиме или мануально (изменение режима функционирования и параметров
системы оператором добычных операций).
«Интеллектуальная» кустовая площадка представляет собой комплекс оборудования куста скважин,
в который
включен
ряд компонентов,
в том числе добывающих
и нагнетательных
скважин,
электроцентробежных (ЭЦН) и штанговых глубинных (ШГН) насосов, станций управления насосами,
водораспределительных батарей нагнетательных скважин и блока местной автоматики, в котором содержится
микропроцессорная
аппаратура,
способствующая
непрерывному
сбору,
обработке
технологической информации в центр управления разработкой нефтяного месторождения.
и
передаче

23.

Традиционный подход к автоматизации кустов скважин предусматривает применение
систем телемеханики на основе кустовых контроллеров типа радиомодем. Данная схема
отличается достаточной простотой: непосредственно на кусте скважин устанавливают шкаф
оборудования с контроллером RTU, позволяющий осуществлять сбор данных (от датчиков
давления, температуры на устьях скважин, состояния ЭЦН/ШГН, ГЗУ – обычно Modbus и др.)и
в ряде случаев выполнение запуска/остановки технологического оборудования. При этом связь
между контроллером RTU и диспетчерским пунктом обеспечивается с помощью
установленного радиомодема
Традиционный
автоматизации
скважин
подход
к
кустов

24.

«Интеллектуальный» нефтепромысел является комплексом оборудования
кустов скважин, позволяющий обеспечить подготовку площадок и хранение
углеводородов, поддержать необходимое пластовое давление, осуществлять
отбор углеводородов с последующей их транспортировки посредством
промысловых нефте- и газопроводов, располагающий автоматизированным
диспетчерским пунктом, обладающим коммуникационным и серверным
оборудованием
и
автоматизированными
рабочими
местами
(АРМ)
производственного персонала: геолога, технолога, механика, оператора
добычи и др., а также средствами телеметрии для обеспечения непрерывного
сбора производственной информации и ее передачи по установленной
вычислительной сети в центр управления промыслом (ЦУП) для дальнейшего
мониторинга и анализа.