Внедрение принципов бережливого производства невозможно без применения цифровых технологий. Поэтому в рамках реализации стратегии цифровой трансформации в АО «Зарубежнефть» была разработана и уже прошла апробацию на производстве информационная система «Автоматизированное рабочее место технолога». ИС «АРМ технолога» направлена на повышение эффективности бизнес-процесса «Механизированная добыча» за счет внедрения экспертно-аналитической системы. Данная статья посвящена результатам внедрения и развития этой системы.
В настоящий момент АО «Зарубежнефть» осуществляет проект по внедрению систем цифрового месторождения на своих активах, цель которого – оптимизация всех работ на предприятиях за счет «цифровых помощников» на каждом этапе обработки данных.
Компания запустила цифровую трансформацию производств в 2018 году, дочернее общество (ДО) «Зарубежнефть-добыча Харьяга» («ЗНДХ») является одним из первых предприятий Группы, на котором разрабатываются и внедряются инструменты цифрового месторождения. В рамках стратегии в 2018–2020 гг. сотрудниками «ЗНДХ» обработано более 17 тыс. файлов и визуализировано 30 тыс. единиц оборудования, которые легли в основу цифрового ландшафта месторождения.
Над реализацией проекта ИС «АРМ технолога» работают: Управление по добыче нефти и газа в качестве бизнес-заказчика и дизайнера оцифровки процесса механизированной добычи, Управление метрологии и автоматизации как методолог IT-процессов и инфраструктуры, экспертную поддержку по моделированию работы установки электроприводного лопастного насоса (УЭЛН) оказывает РГУ нефти и газа им. Губкина, в качестве разработчика программного обеспечения выступает ООО «ИНТАС Компани».
Основными предпосылками к созданию программы являются потери. В первую очередь это потери, связанные со временем работы специалистов. Анализ рабочего времени показал, что 70 % приходится на необходимую, но не приносящую ценности работу. Высококвалифицированные инженеры занимаются тем, что собирают из разных источников различного рода данные, формируют сводки, таблицы, презентации аналитические материалы и т.п. И лишь 30 % приходится на то, что мы называем полезной работой, анализ процессов, выработку решений, «полевую работу». Безусловно, мы обратили внимание и на то что, несмотря на наличие регламентов и инструкций, каждый специалист реагирует на изменения в процессе с разной эффективностью и за различный период времени, что негативно сказывается на показателе внутрисменных потерь нефти. Кроме того, в основе цифровизации процесса лежит автоматизация, и с ее ростом значительно повышается объем данных к обработке, увеличивается сложность анализа, ручная обработка данных требует все больше времени, как следствие, увеличивается количество ошибок, а это для нас потери нефти и отказ погружного оборудования. Анализ данных потерь показал, что, несмотря на довольно высокие показатели по межремонтному периоду скважин (МРП) и наработки на отказ (НнО) УЭЛН (1114 и 1152 суток соответственно в среднем за 2016–2018 г.), повышение качества работы с фондом скважин за счет сокращения этих потерь может привести к значительному эффекту.
При создании программного продукта основное внимание уделялось следующим задачам:
· стандартизации инструментов принятия решений (сокращение потерь, связанных с «человеческим фактором»);
· цифровизация бизнес-процесса «Механизированная добыча»;
· создание единого информационного поля от оператора ДНГ до руководства ДО и КЦ;
· доступ к оперативной, структурированной и достоверной информации;
· повышение точности планирования и скорости принятия решений за счет технологий BigData;
· сокращение рутинного труда, повышение времени полезной работы.
Фундаментом данного решения является автоматизация месторождения. Она подразумевает оснащение погружного и наземного оборудования скважины, инфраструктуры кустовой площадки необходимым оборудованием и датчиками для передачи показаний работы УЭЛН (давление и температура на устье и на приеме / выкиде насоса, дебит, обводненность, газовый фактор, токовые характеристики и т.д.), оснащение запорно-регулирующей арматуры с возможностью дистанционного управления, в том числе и на замерном устройстве, и самое главное – организация высокоскоростной передачи данных.
ИТ-инфраструктура представлена двумя блоками – закрытой промышленной сетью, позволяющей управлять механизированным фондом скважин (критическая информационная инфраструктура отделена физически), локальной сетью и непосредственно самим автоматизированным рабочим местом. ИС «АРМ технолога» представляет многоуровневую распределенную web-платформу, доступную из любой точки мира. Она обеспечивает интеграцию с сервером хранения, со смежными системами необходимыми для импорта и консолидации данных.
На текущий момент ИС «АРМ технолога» состоит из семи модулей. Первые четыре отвечают за работу как с фондом скважин, так и с каждой скважиной в отдельности.
Модуль «Дашборд» отвечает за визуализацию основной производственной информации в динамике суток (добыча, фонд, внутрисменные потери, ТиКРС, вывод скважин на режим) и исполнения КПЭ технологической службы (МРП, НнО, ВСП.
Модуль «Мониторинг фонда» дает возможность осуществлять мониторинг всего фонда скважин, в том числе осложненного фонда и скважин на ВНР, выявлять отклонения в технологическом режиме скважин. Данный модуль состоит из 6 подмодулей:
· Оперативный мониторинг фонда – структурная таблица, отображающая технологический режим работы скважин (параметры автоматически собираются с устьевых датчиков, смежных программ), которая позволяет строить и выгружать отчеты по заданным параметрам (фильтры).
· Журнал событий – уставки по технологическим параметрам скважин; Квитирование/отклонение; «Алармы» по скважинам, формирование и контроль исполнения мероприятий.
· Осложненный фонд(ОФ) – визуализация ОФ, продвинутая аналитика (определение приоритета, автоматическое формирование графика, контроль исполнения работ)
· Отклонения – Визуализация скважин с отклонениями от технологических параметров, планирование мероприятий (УВЧ, промывка и т.д.).
· ВНР – автоматическое формирование карты ВНР, отправка по списку рассылки, интеллектуальные алгоритмы контроля ВНР (мониторинг отклонений, выдача рекомендаций), подсчет отобранной жидкости/нефти.
· Матрица Мэриленда – визуализация скважин по отклонениям от режимных параметров.
Модуль «Скважины», состоящий из 6 подмодулей, хранит полную историю по работе скважины от момента бурения до ТиКРС:
· ИНФОРМАЦИЯ О РАБОТЕ СКВАЖИНЫ – визуализация внутрискважинного оборудования, технологические параметры скважины, мероприятия (план/факт), интеллектуальные алгоритмы градации по степени осложнений, хронология остановок по скважине, расчет РНХ.
· АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ СКВАЖИНЫ – построение трендов основных технологических параметров.
· ДЕЛО СКВАЖИНЫ – история работы скважины с начала бурения, банк документации (акты, план-заказы и т.д.).
· ИНКЛИНОМЕТРИЯ – 3D-модель скважины, выделение зон подвески УЭЦН.
· Электронный паспорт на УЭЦН (весь цикл от отгрузки с завода до разбора), электронные подписи, выгрузка в Excel, PDF. Совместная работа с подрядчиком по сервисному обслуживанию УЭЛН.
Подмодуль «Расчет ЭПО» представляет собой программное средство, позволяющее автоматически рассчитывать рабочие характеристики для выбранной скважины в режиме реального времени.
Разработка данного модуля производилась совместно с РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина и представляет собой глубоко переработанный программный продукт «Автотехнолог». К «АРМ технолога» подключена внешняя библиотека, которая используется системой для расчетов РНХ погружного оборудования. В программе реализовано четыре типа расчетов:
- Текущий расчет и деградация – выводит на экран графики РНХ УЭЛН, позволяет оценить РНХ на текущие параметры, определить деградацию в режиме реального времени по выбранной скважине.
- Моделирование работы – позволяет провести моделирование режима работы УЭЛН на выбранной скважине при изменении какого-либо параметра (дебит жидкости, частота, давление на приеме, линейное давление и т.д.).
- Ручной подбор (оборудование выбирает специалист) – позволяет провести полноценный подбор всей системы УЭЛН (насос, погружной электродвигатель, гидрозащита, кабельная линия, НКТ, глубина спуска). Реализованы рекомендации при подборе с целью исключения «человеческого фактора» (глубина, минимальный зазор в ЭК, мощность ПЭД).
- Автоматический подбор (оборудование выбирает программа) – позволяет автоматизировать процесс подбора УЭЛН за счет внедрения интеллектуальных алгоритмов подбора. Выполняется пакетный подбор оборудования по скважине по заранее заданным алгоритмам: максимальное КПД, минимальное УРЭ, оборудование из наличия, составление нескольких дизайнов УЭЦН, выдача рекомендаций.
Модуль «Аналитика» предназначен для консолидации данных из смежных нефтепромысловых систем и подготовки регламентной отчетности по механизированному фонду скважин. Модуль автоматически формирует пользовательские отчеты по любым данным, имеющимся в системе, аналогично функционалу сводных таблиц в Microsoft Excel и презентаций Power Point. Отчеты формируются по следующим направлениям: внутрисменные потери, динамика МРП и НнО, фонда, Кэксп, Котк, анализ удельного расхода электроэнергии, статистика отказов УЭЦН, анализ осложненного фонда скважин, отчетная регламентная презентация с возможностью выгрузки в формате Power Point.
Также в ИС «АРМ технолога» внедрены 3 модуля для учета оборудования, мониторинга в режиме онлайн за работой канатных партий и калькуляторы для расчета основных технологических операций.
Модуль «Оборудование» дает возможность производить учет движения погружного и наземного оборудования. В табличном виде хранится информация по оборудованию в скважине: признак (нов./рем.), серийный номер, наработка и др. технические характеристики, реализован учет за движением оборудования.
Модуль «Осложненный фонд (АСПО)» позволяет осуществлять контроль в режиме онлайн за проведением депарафинизации скважины (контроль глубины, скорости спуска скребков, натяжения проволоки и т.д.), таблица с обозначенными плановыми и оперативными мероприятиями по скважинам, а также с данными по факту их выполнения. Разработан механизм автоматического формирования графика скребкования, автоматическое определение приоритета.
Модуль «Калькуляторы» – включает в себя стандартные формы по расчету подвески НКТ, станции управления, трансформатора, притока, внедрены формулы «закона подобия».
ИС «АРМ ТЕХНОЛОГА» – интеллектуальная цифровая система отечественного производства, охватывающая весь цикл эксплуатации механизированного фонда скважин. За 2018–2020 гг. в «АРМ технолога» реализовано 7 модулей, 14 статистических и 11 аналитических отчетов, разработано и внедрено 10 интеллектуальных алгоритмов. Экономический эффект в два раза превышает затраты на разработку, период окупаемости 1 год. На 17 % увеличен межремонтный период по скважинам. На 15 % снижены потери по нефти.
По итогам внедрения достигнута главная цель – снижение непроизводительного рабочего времени специалистов за счет стандартизации принимаемых решений и роботизации процессов в едином программном продукте: одно рабочее место – один программный продукт. Обеспечена возможность работы специалистов технологической службы и руководства в едином информационном поле при решении бизнес-задач по управлению фондом скважин и технологическими режимами. Большую часть времени технологов занимает анализ и разработка мероприятий, принятие решений и «полевая» работа!
В ближайшей перспективе в рамках развития ИС «АРМ технолога» запланирована доработка функциональных особенностей информационной системы, в т.ч. внедрение принципов искусственного интеллекта (предиктивная аналитика), основанная на прогнозировании показателей работы скважины с целью принятия оптимальных решений и диагностики работы УЭЛН в режиме реального времени. Планируется разработка и внедрение модулей: автоматизированное формирование пакета документов на текущий и капитальный ремонт скважин, виртуальный расходомер, система уведомлений и подсказок, прогнозирование осложнений интеллектуальный подбор методов защиты, прогнозирование аварийных ситуаций.
