К вопросу разработки модели данных процесса мониторинга бурения поисково-разведочных скважин при создании общей информационной системы контроля буровых работ недропользователя

Размещено на http://www.allbest.ru/

К вопросу разработки модели данных процесса мониторинга бурения поисково-разведочных скважин при создании общей информационной системы контроля буровых работ недропользователя

Shpilman A.V., Korotkov S.A., Spirina O.V. «SibGeoProyekt»

Аннотация

Одним из приоритетных направлений деятельности любой нефтегазовой компании является развитие ресурсной базы на основе управления и контроля процесса строительства поисковых и разведочных скважин с возможностью оперативного использования накопленной информации с помощью современных информационных технологий. Следовательно, актуальной является разработка интегрированной информационной системы, обеспечивающей оперативный контроль и мониторинг буровых работ при строительстве поисковых и разведочных скважин месторождений углеводородного сырья.

Создание такой системы позволит объединить в едином информационном пространстве проектные решения и их текущую реализацию с учетом накопленного опыта проведения геологоразведочных работ (ГРР) в исследуемом районе, осуществлять эффективное планирование работ и оптимизацию их выполнения. Авторами статьи проведен анализ функционала применяемых в геологоразведочной отрасли информационных систем мониторинга буровых работ, разработана своя модель данных процесса мониторинга бурения, позволяющая наиболее полно учитывать и оперативно анализировать информацию о процессе бурения, как в пространстве, так и во времени. В дополнение к традиционным предложен ряд новых, в том числе кумулятивных показателей, позволяющих повысить эффективность оперативного управления процессом бурения.

Abstract

One of the priority areas of activity of any oil and gas company is the development of the resource base on the basis of management and control of the process of construction of prospecting and exploratory wells with the ability to quickly use the accumulated information using modern information technologies. Therefore, it is urgent to develop an integrated information system that provides operational control and monitoring of drilling operations during the construction of prospecting and exploration wells for hydrocarbon deposits. The creation of such a system will make it possible to combine design solutions and their current implementation in a single information space, taking into account the accumulated experience of conducting geological exploration in the studied area, to carry out effective work planning and optimization of their implementation.

The authors of the article analyzed the functionality of information systems for monitoring drilling operations used in the exploration industry, developed their own model of data for the drilling monitoring process, which allows for the most complete accounting and operational analysis of information about the drilling process both in space and in time. In addition to the traditional ones, a number of new ones were proposed, including cumulative indicators, which make it possible to increase the efficiency of operational management of the drilling process.

информационный бурение скважина мониторинг

Как известно, одной из основных статей затрат на добычу в деятельности современных нефтегазодобывающих компаний и источником наиболее точной геологической информации является поисково-разведочное бурение скважин [1-3]. Для контроля и мониторинга, сбора единой геолого-технической информации, способности правильно и быстро принять те или иные инженерные решения, выявить производительное время и сроки простоев, дать недропользователю оценку строительства скважин по этапам нужны разработка рациональной модели данных процесса мониторинга этих работ, создание оптимальной информационной системы контроля бурения поисковых и разведочных скважин. Нами проведен анализ функционала применяемых в геологоразведочной отрасли информационных систем мониторинга буровых работ [4-13], который показал узкую специализацию задач, отсутствие во многих используемых технологиях компоненты, содержащей проектные решения по строительству скважин.

Распространенная стратегия передачи максимального объема работ на аутсорсинг привела к тому, что для работ по строительству скважин привлекается большое количество узкоспециализированных проектных и сервисных компаний. Как правило, все подрядчики имеют собственные, порой слабо согласованные между собой формы отчетности, отличающиеся по формату, наборам передаваемых данных, периодичности. В результате для контроля исполнения проекта, стоимости и качества работ, выполняемых подрядчиками по строительству скважин, компании организовывают внутри себя инфраструктуры, занимающиеся супервайзингом буровых работ.

Необходимым условием для успешного функционирования подобных подразделений является бесперебойный доступ к оперативной и достоверной информации о состоянии строящейся скважины. Как следствие возник серьезный спрос на программные комплексы, позволяющие как получать подобную информацию в режиме реального времени, так и производить ее первичную обработку, комплексный анализ и долговременное хранение.

Авторами разработана и успешно апробирована [14] информационная модель мониторинга буровых работ на этапах технического проектирования строительства скважины, анализа результатов и уточнения геологической модели с выделением групп контролируемых технических и технологических параметров:

* общие данные по скважине;

* вид работ;

* конструкция скважины;

* компоновка бурильной/обсадной колонны;

* параметры бурового раствора;

* расход химических реагентов;

* интервалы и объем отбора керна и шлама;

* ГИС;

* испытание (перфорационное).

Определены основные требования к информационной системе мониторинга, контроля и анализа выполнения поисково-разведочного бурения. Основными функционально-технологическими требованиями к информационной системе являются следующие:

* обеспечить унификацию собираемой информации;

* обеспечить оперативный сбор информации, имеющий минимальные требования к используемым компьютерам и генерирующий выходной файл в общераспространенном формате (например, XML);

* обеспечить мониторинг всех необходимых показателей, контролирующих выполнение проектных решений, как при строительстве, так и при испытании поисково-разведочных скважин;

* агрегировать различные показатели и обеспечить возможность их анализа, как по глубинной, так и временной шкале.

Основной целью такой системы являются оперативный сбор на скважине и обработка информации о строительстве и испытаниях, сравнение полученных данных с проектными. Система должна обеспечивать загрузку и хранение проектных и фактических данных по поисковым и разведочным скважинам, включая координаты, конструкцию, буровой инструмент и растворы, интервалы и методы геофизических исследований скважин, отбора керна, перфораций и испытаний, параметрическое описание всех проведенных исследований на скважине.

Нами проанализированы данные по 120 проектам и пробуренным по ним скважинам за период 2010 - 2019гг., спроектирована форма супервайзерской отчетности с набором показателей.

Разработан модуль сбора и ведения проектных показателей строительства скважин геолого-технического наряда (ГТН) [15]. Модуль ведения ГТН является самостоятельным программным продуктом, для работы с которым достаточно установленного Microsoft Office Access (рис. 1).

Рис. 1 Фрагмент формирования ГТН по разработанной программе

Анализ показателей строительства скважины можно проводить как по времени, так и по стволу скважины. Возможность отслеживать текущее состояние работ, сравнение проектных и фактических показателей позволяет оптимизировать процесс.

Разработанный модуль ведения проектных показателей строительства скважин коренным образом отличается от существующих на сегодняшний день программ-аналогов. В нем, например, впервые введены такие табличные показатели, как:

- скорость подъема свечи (количество свечей на скорость);

- предполагаемые осложнения при бурении;

- движение ГСМ;

- справочники «горизонт» и «подгоризонт».

Эти элементы-классификаторы позволяют повысить достоверность исходной информации и нагляднее представить общую картину проектных данных, что необходимо для сравнительной характеристики и анализа фактической информации суточных рапортов.

Кроме того, в таблице «Анализ геохимических исследований» появился такой показатель, как «привязка к ГТН». Этот же показатель ввели в таблицы «Угол падения пласта» и «Скорость подъема свечи», что ускоряет процесс консолидации и сравнения проектных и фактических данных, оптимизирует их обработку в аналоговом режиме.

Анализ показателей строительства скважины можно проводить как по времени, так и по стволу скважины. Возможность отслеживать текущее состояние работ, сравнение проектных и фактических показателей позволяет оптимизировать процесс.

К таблице «Список долот и режимов их работы» теперь привязана ссылка на справочник долот, чего раньше не было нигде. Это облегчает поиск и выбор оптимального типа и марки долота с рациональным режимом, позволяет пользоваться постоянно обновляемой базой данных и отслеживать самую свежую информацию о выпущенных заводами-изготовителями элементах компоновки низа бурильной колонны (КНБК).

В таблицу «Технико-экономические показатели», в которой внесены такие типовые показатели, как проходка (Н), время на СПО (Тспо), время бурения (Тбур), время на предварительно-заключительные работы (ПЗР) (Тпзр) и др., авторами предложены новые показатели - коммерческая скорость бурения (Vком), цикловая скорость строительства скважины (Vц) и коэффициент эффективности бурения (Кэф). Расчет этих показателей производится по формулам (Vком=Н/Тбур и Vц=Нобщ/Тобщ), а расчет Кэф (Кэф=Vком.проект/Vком.факт). Все эти три величины позволяют в оперативном порядке сравнить фактическую скорость бурения с проектной, рассчитать результативность работы буровой бригады, оценить ее производительность почасово, посуточно, помесячно или поциклово, а заказчику учитывать при выборе бурового подрядчика.

В формуле расчета коммерческой скорости величина Н может учитывать как проходку для отдельной обсадной колонны, так и всю проходку на скважину (все обсадные колонны). При этом, соответственно, варьируется величина Тбур, охватывающая следующее время, затраченное на этап «бурение»: Тпзр, Тспо, Тбур, Тпроработки, Тотбор, Тгис, Тпростои. Тпроработки включает расширку и промывку ствола скважины, Тотбор - отбор шлама, керна, боковых проб, Тпростои - ремонт, ликвидацию брака и осложнений, форс-мажор. Коммерческую скорость можно рассчитать и в м/станкомесяц.

В формуле расчета цикловой скорости величина Нобщ учитывает проходку (метраж) всей скважины (все обсадные колонны). При этом берется в расчет все производительное и непроизводительное время, затраченное на строительство скважины Тобщ, охватывающее: Твмр, Тпр, Тбур, Ткрепление, Тиспытание. Твмр включает вышкомонтажные (строительно-монтажные) работы. Тпр - время на подготовительные работы. Ткрепление - Тпзр, Тпростои, Тспо, Тцементирование, Тозц, Топрессовки, Тгис. Тиспытание включает Тпзр, Тперфорации, Тспо, Тпромывки, Топз, Тосвоение, Тгди, Тгис, Тцеммост, Тпростои.

В процессе работы такой системы для каждой скважины месторождения возникает возможность систематизировать и анализировать геолого-технические и технико-экономические условия работ по этапам (бурение, крепление, освоение (испытание) скважин) и давать сравнительную характеристику исходных проектных и фактических промысловых данных с дальнейшей оценкой качества работ.

Отличительной особенностью аналитического блока мониторинга бурения скважин является возможность не только контролировать текущие параметры бурения скважины, но и проводить их сравнительный анализ с проектными показателями, а также (при необходимости) с данными, полученными при бурении скважин-аналогов.

Разработанная технология обеспечивает оперативный доступ ко всей накопленной информации по геологоразведочным работам, ведение в электронном виде проектных документов по выполнению бурения, оперативный контроль выполнения физических объемов работ с соблюдением сроков и технологических параметров, автоматизацию формирования регламентированной и аналитической отчетности. Система позволяет собирать, структурировать и обобщать результаты бурения поисково-разведочных скважин, вести комплексный анализ проводимых работ [14, 15].

Модуль сбора суточных рапортов в составе общей информационной системы контроля и мониторинга буровых работ (рис. 2) создан для ежедневного заполнения и отправки полевым исполнителем на сервер почты СМГРР. Модуль сбора суточных рапортов по бурению скважин позволяет заносить информацию о выполненных работах на скважине, компоновке бурильной колонны, использовании материалов, проводимых профилактических работах, осложнениях, авариях и ремонтах и другую информацию. Кроме этого, данный модуль системы дает возможность включать информацию об интервалах перфорации, результатах испытания объектов, составлять баланс времени. Сбор суточных рапортов по бурению и испытанию скважин осуществляется в автоматическом режиме по каналам связи на сервер компании в режиме реального времени. Это дает возможность оперативного контроля за выполняемыми на скважине работами.

Рис. 2 Скрин фрагмента работы модуля сбора электронных форм суточных сводок

Считая необходимым подытожить вышесказанное, целесообразно отметить, что система мониторинга процессов бурения поисково-разведочных скважин позволяет повысить результативность обработки геологической и технологической информации за счет унификации и оперативного получения информации, возможности ее детальной проработки, систематизации, быстрой и качественной оценки. И результаты этой работы в виде корпоративной системы и банка данных апробированы в группе компаний ПАО «Газпром» и ПАО «Газпром нефть».

Литература

1. Антонов В.А. Структура целей и задач геоинформационного обеспечения в прогнозировании и планировании на горном предприятии // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2006. № 2. С. 9-12.

2. Аленичев В.М. Особенности горно-геологических информационных систем // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2013. № 5. С. 19-24.

3. Бабиков В.Н., Денисов А.В., Каширин Ю.Н., Комаров Ю.Г., Королев С.Н. Новый подход к проектированию поисково-оценочных скважин - резерв повышения эффективности геолого-разведочных работ // Интернет-журнал Neftegaz.ru. 2008

4. Бергер А.Б., Щербинин В.А., Степаненко В.П., Горбач И.В., Меломед Э.Л. Microsoft SQL Server 2005 Analysis Services. OLAP и многомерный анализ данных. СПб.: БХВ-Петербург, 2007. 928 с.

5. Геоинформационная система «КАРТА 2005 ВЕРСИЯ 12» (ГИС «Панорама x64») / Руководство оператора ПАРБ.00046-033401. 2018. 138 с.

6. ГИС в меняющемся мире // ArcReview 4 (55). 2010

7. Грачев А.В., Орлов В.Ю., Базлов Д.А. Геоинформационные системы / метод. указания. Ярославль: ЯрГУ, 2010. 43 с.

8. Егорова А.А. Структуры данных и методы обработки информации: уч. пос. М.: МГТУ ГА, 2011. 80 с.

9. Кирпичников А.В., Крекнин С.Г., Лаптев А.А., Шкунова С.Ю., Санькова Т.Л., Затырко В.А., Литвинова Е.А., Шмидт Т.Т., Шпильман А.В., Маклаков С.С. Использование современных компьютерных технологий для повышения эффективности геологоразведочных работ // Бурение и нефть. 2016. № 4. С. 20-22.

10. Кульчицкий В.В., Ларионов А.С., Гришин Д.В., Александров В.Л. Методическое и информационное обеспечение бурового супервайзера / уч. пос. М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2010. 252 с.

11. Линейка программных продуктов ArcGIS: справочный раздел // Геоматика. 2013. № 1. С. 92-96.

12. Михайлов А.К., Тихонов И.В. Построение, внедрение и сопровождение информационной системы «Контроль и управление строительством скважин» в ОАО «НК «Роснефть». Уфа, 2011. С. 52.

13. Панченко И.Е. Postgres Pro // Отечественная система управления базами данных. 2018

14. Шпильман А.В., Чикишева А.В. Геоинформационные технологии для реализации веб-решений в области проектирования и мониторинга геологоразведочных работ // Геоматика. 2015. № 4 (29). С. 67-69.

15. Шпильман А.В., Кирпичников А.В., Крекнин С.Г., Лаптев А.А., Шкунова С.Ю., Санькова Т.Л., Затырко В.А., Литвинова Е. А., Шмидт Т.Т., Маклаков С.С. Использование современных компьютерных технологий для повышения эффективности геологоразведочных работ // Бурение и нефть. 2016. № 4. С. 20-22.

Размещено на Allbest.ru