Ключевые слова: капитальный ремонт скважин, мониторинг, реагирование, нештатная ситуация, надежность.
Организация, которая эксплуатирует скважину, должна обеспечить работу систем оповещения и видеонаблюдения, связи и поддержки в случае нештатных и аварийных ситуаций.
Совершенствование систем мониторинга работ повышенной опасности при капитальном ремонте газовых скважин представляет собой перспективное направление, способное значительно улучшить процессы контроля и анализа в ходе выполнения работ, а также систему реагирования на нештатные ситуации в целом. Использование современных технологий мониторинга и анализа данных позволяет повысить эффективность и качество работ, минимизировать риски.
Средства обеспечения мониторинга, как и сам процесс, можно разбить на две группы: текущий и прогнозный.
Развитие процессов текущего мониторинга связано с развитием систем видеонаблюдения, их новых видов и стандартов связи. Развитие технологий и систем связи оказывает большое влияние на все сферы жизни, это касается и обеспечения безопасности опасных производственных объектов.
Данное направление обуславливает появление современных государственных и корпоративных требований к системам наблюдения и видеофиксации при работе на опасных производственных объектах.
Прогнозный мониторинг характеризуется системами анализа данных о человеко-машинной системе в производственном процессе, способными на основе актуальных данных строить прогнозы и предупреждать о возможных негативных событиях и предпосылках к их возникновению.
Текущий мониторинг
Основная проблематика систем текущего мониторинга КРС, в частности их составляющего элемента – системы реагирования на нештатные и аварийные ситуации, заключается в том, что, несмотря на наличие множества технических средств, они не были объединены в единую технологическую сеть.
При этом нет четких требований к исполнению и характеристикам этих систем:
• качеству передачи изображения;
• скорости передачи данных;
• информационной безопасности систем передачи данных;
• местам установки дополнительных камер;
• средствам и видам связи.
Чтобы оценить эффективность систем текущего мониторинга, необходимо оценить время, в течение которого аварийная ситуация может развиваться без вмешательства.
Время «свободного развития» включает время обнаружения (≈ 43 % для площадных объектов), время сообщения (≈ 14 %), время следования (≈ 29 %), время боевого развертывания (≈ 14 %).
Вместе с тем для процесса реагирования на скважинах, как удаленных объектах, методом экспертных оценок были получены следующие значения (рис. 1).
Как видно из представленных (рис. 1) данных, при КРС на 7 % увеличивается время сообщения, что обусловлено отсутствием стационарных систем связи и сложностями с покрытием мобильной сети. Также на 23 % увеличивается время следования, что обусловлено удаленностью скважин, и на 4 % – время боевого развертывания в виду отсутствия стационарных систем пожаротушения.
В таких условиях необходимость постоянного мониторинга и диспетчеризации процессов капитального ремонта приобретает приоритетный характер, а из‑за сложностей с определением места дислокации привлекаемых сил и средств, проблем с боевым развертыванием на удаленной локации и ненадежных технологий связи развитие систем мониторинга, в частности с обратной связью, является критически важной задачей в повышении безопасности процесса КРС.
Все установки для капитального ремонта скважин ООО «Газпром ПХГ» оснащены системами контроля параметров, видеонаблюдения и архивации данных в соответствии с законодательством [1]. Установлены не менее двух видеокамер для фиксации работ на устье скважины и общего плана производства работ.
В Саратовском управлении аварийно-восстановительных работ и капитального ремонта скважин внедрено решение, при котором диспетчерская служба в режиме реального времени получает видеосигнал и данные о работе установок и бригад.
Авторы провели исследования эффективности действий при нештатных и аварийных ситуациях на площадных опасных производственных объектах. Эти исследования показали, что коллективные решения с выделением роли лидера на 12 % эффективнее единоличных (возрастание показателя правильности выполнения в единицу времени – ППВ (Ʈ) (рис. 2, 3) [2].
Проведены аналогичные исследования на скважинах ООО «Газпром ПХГ». Предварительные результаты показывают эффективность более 80 %. Эти результаты также указывают на необходимость развития современных технологий и средств связи для обеспечения безопасности. Для реагирования на нештатные и аварийные ситуации необходимо разрабатывать и внедрять новые комплексные системы мониторинга.
Они должны обеспечивать не только трансляцию и архивацию данных, но и видео-конференц-связь с возможностью выдачи команд на удаленный объект, оповещения и координации всех задействованных сил и средств. Важно предусмотреть возможность не только стационарного диспетчерского контроля, но и удаленного мониторинга. Также необходимо реализовать систему принятия коллективных решений с выделением роли лидера посредством программных средств.
Существенным стимулом для развития таких систем может стать совершенствование законодательства в части требований по использованию систем видеомониторинга для реагирования на нештатные и аварийные ситуации. Важно закрепить эти законодательные нормы не просто декларативно, а максимально конкретно описать технические требования и возможности их реализации эксплуатирующими организациями.
Прогнозный мониторинг
Системы прогнозного мониторинга включают в себя методические и программные средства по накоплению и анализу данных о состоянии человеко-машинных систем.
Системы прогнозного мониторинга человеко-машинных систем логически можно разбить на два подвида: осуществляющие прогноз на основе мониторинга актуального состояния человека и осуществляющие прогноз на основе мониторинга актуального состояния технической системы.
Системы мониторинга человека в человеко-машинной системе можно охарактеризовать применением методики определения влияния актуального функционального состояния человека на принятие решений в аварийных ситуациях. На основе валидизированных тестов выявляется актуальное функциональное состояние человека, после чего ему предлагается выполнить задание по реагированию. Оценивается время реагирования и правильность выполнения задания, результаты сравниваются со среднестатистической моделью, построенной по данному объекту. По итогам сравнения можно прогнозировать, насколько грамотно и быстро персонал отреагирует на аварийную ситуацию в текущем функциональном состоянии.
На рис. 4 приведен пример модели, построенной по результатам исследования бригад КРС ООО «Газпром ПХГ». Следует пояснить, что значения свыше 75 % физического утомления на сегодняшний день мало изучены ввиду редкости крайних состояний у персонала, поэтому пока их можно считать нерелевантными.
На практике, например, использование методики позволяет оценить эффективность применения новой отечественной техники для капитального ремонта скважин (рис. 5, 6). Исследования показали, что как улучшение функционального состояния персонала при работе на новом оборудовании, так и при приведенных показателях функционального состояния имеет место повышение надежности человека в человеко-машинной системе.
В качестве примера системы прогнозного мониторинга скважинного фонда можно привести систему контроля целостности скважин и программный комплекс «Барьер» ООО «Сахалинская энергия» [3]. Система обеспечивает планирование и выполнение ТО, контролирует состояние скважин, осуществляет мониторинг давлений в затрубных и межколонных пространствах, а также информирует о любых отклонениях от заданных безопасных параметров с возможностью уведомления координаторов по целостности и других ответственных лиц.
Выводы
Синергетический эффект применения систем мониторинга достигается путем использования систем текущего мониторинга, включающего видеонаблюдение, телеметрию и мобильную связь, обеспечивающие удаленное управление процессами локализации и ликвидации, с системами прогнозного мониторинга, способными на основе заложенных моделей и баз знаний давать прогнозы по отказам, возникновению и эскалации нештатных ситуаций, как на основе актуальных данных о технической системе, так и о работающем с ней персонале.
Значительный импульс применению данных систем дает развитие законодательной и нормативной базы. Особую роль здесь, наравне с обязывающими положениями, должны играть положения, гармонизирующие законодательство с точки зрения прав работников и работодателей.
Средства текущего и прогнозного мониторинга технических систем, в том числе отечественные, сделали большой шаг в своем развитии, расширение их применения является актуальной задачей. Системы прогнозного мониторинга на основе актуальных данных о персонале требуют приложения усилий для их дальнейшего развития, наполнения моделей, создания программного обеспечения, с целью необходимого перехода от компетентностного подхода оценки персонала к проактивно-креативной модели, основанной на оценке способности человека применять компетенции и навыки в актуальном функциональном состоянии.
Литература
1. Захарова Ю.И., Захаров Д.Ю., Пискунов А.В. Правовые вопросы применения систем видеонаблюдения на опасных производственных объектах в аспекте обработки персональных данных // Научный журнал Российского газового общества. – 2023. – № 4 (40). – С. 86–91. – EDN NRPZUZ.
2. Захаров Д.Ю., Пискунов А.В., Токарева С.А., Климова И.В. Повышение эффективности реагирования на газонефтеводопроявления и открытые фонтаны путем создания системы видеонаблюдения за процессом капитального ремонта газовых скважин // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. – 2023. – № 2. – С. 36–49. – DOI 10.17122/ogbus-2023-2-36-49. – EDN MLQCZR.
3. Дашков Р.Ю, Олейников А.А., Гафаров Т.Н., Облеков Р.Г., Окишев Р.Н., Моисеенков А.В., Антонец Э.А., Хабаров А.В., Дудочкин А.В., Меньшиков С.Н., Чужмарев С.С. Управление целостностью скважин на проекте «Сахалин-2» // Газовая промышленность. – 2024. – № S2 (866). – С. 118–123. – EDN QHIPRM.
