Ответы. 1. Роль и значение информационного обеспечения в бурении
 Скачать 4.14 Mb.
|
|
54. Программные продукты для проектирования строительства скважин и инженерных расчетов в бурении: сравнительный анализ, основные функциональные возможности программный комплекс «Инженерные расчеты строительства скважин» представляетсобой интегрированный пакет программных модулей, позволяющий решать инженерныезадачи и задачи оперативного контроля процесса строительства скважин, оперативноанализировать процессы, протекающие в ходе строительства скважины, накапливатьданные о построенных скважинах. В качестве методической базы программногокомплекса используются утвержденные отечественные руководящие документы. В составпрограммного комплекса входят следующие модули: Профиль. Обсадная колонна. Цементирование. Бурильная колонна. Гидравлика промывки. Нормативно-справочная информация. Отчетность. Модули «Обсадная колонна», «Бурильная колонна», «Гидравлика промывки»обладают возможностью проводить проектные расчеты и получать оптимизированныерешения по конструкции обсадной колонны, компоновке колонны бурильных труб,программе промывки.Комплекс проектных расчетов позволяет на базе Группового проекта провестипроектные расчеты для индивидуальной скважины с учетом ее геологических иконструктивных особенностей https://docplayer.ru/68092923-Ooo-bursoftproekt-programmnyy-kompleks-inzhenernye- raschety-stroitelstva-skvazhin.html 55. Применение мобильных приложений в буровой промышленности: перспективы и проблемы. Диалоговые системы Mesh сети это локальная сеть которая связана непрерывной сетью вайфая, если про бур. установку то это облегчит решение некоторых вопрос, есть свои сложности это требует настройки и помехи от различного промышленного оборудования ( все электроприводы или электродуговая сварка) Диалоговые системы - Окей гугл, Алиса, это некоторые голосовые помощники которые могут ответить на ваши вопросы в зависимости от алгоритмов которые в них заложены В буровой промышленности : они буду помогать при решение ключевые задачи, например база данных по паспортам оборудования, технические характеристики, номер телефона сотрудника или электронный адрес Сегодня назрела необходимость создания единой автоматизированной информационной системы, охватывающей этапы разведки, построения моделей, проектирования, строительства и эксплуатации скважины. В нее должны входить средства автоматизированного проектирования строительства скважины, связанные каналами реального времени с подсистемами технолога-супервайзера, находящимися непосредственно на буровом объекте и со станциями ГТИиЗТС, оперативно собирающим и информацию. Для сбора и анализа значений параметров бурения используется информация, получаемая от оператора станции геолого-технологических измерений (ГТИ), которая круглосуточно и без перерывов записывает значения измеряемых параметров бурения в компьютерный банк данных и на бумажный носитель в графическом виде. Станция ГТИ состоит из: –комплекта технологических датчиков; –модуля сбора данных (МСД); –системы отображения данных (СОД); –программного и аппаратного обеспечения рабочих мест пользователей. В процессе проведения исследований процессов бурения скважины аппаратура станции ГТИ регистрирует и записывает следующие параметры: −Wкр – вес на крюке. −Рвх – давление на манифольде. −Nx – число ходов насосов. −Nрот – число оборотов ротора в минуту. −Mрот – момент на роторе. −Qвых – индикатор потока на выходе. −Нкр – положение тальблока. −Vемк – объёмы БР в рабочих емкостях. −Vдол – объём БР в доливочной емкости. −Гсум – суммарное содержание газа в растворе. −Твых- температура БР на выходе. −Т – время бурения. Регистрация и визуализация параметров производится с привязкой по глубине и по времени. На рынке представлены различные варианты исполнения станций ГТИ: –АМТ –Сириус – ИМС –Леуза –Геосфера –Волга. Существуют примеры создания интегрированных станций ГТИ для комплексной автоматизации технологических, навигационных и геофизических процессов строительства скважины. Далее будут описаны основные принципы работы АПК «Волга». Геолого-технологическая информация от наземных датчиков на буровой и забойной телеметрической системы поступает на контроллер сбора и первичной обработки данных, после чего передается на компьютер инженера по проводке искривленных скважин (геонавигатора) на буровой. Проектные данные на строительство скважины, предоставленные заказчиком, данные ГИС по скважинам также вносятся в базу данных компьютера геонавигатора. АПК «Волга» обеспечивает обмен информацией между компьютером, УСО, телесистемой, пультом бурильщика, редактирование информации, привязку данных измерений к глубине, визуализацию информации на экране монитора, обработку и вывод в цифровом и графическом виде на принтер, передачу информации по каналам связи для контроля и принятия управляющих решений с использованием САПР, проекта на бурение скважины и накопленной базы знаний по бурению. Вся полученная и внесенная информация обрабатывается специальными программными модулямии в реальном масштабе времени, с помощью средств связи поступает на сервер данных, где хранится и доступна неограниченному числу авторизованных пользователей. При этом каждый пользователь имеет свой уровень доступа к информации. АПК «Волга» позволяет не только наблюдать за процессом бурения в реальном масштабе времени, получать полную и объективную информацию со скважин, контролировать процесс бурения, но и оперативно принимать геонавигационные решения по оптимизации строительства скважин, находясь даже на значительном удалении от буровой. Уникальность технологии заключается в том, что АПК «Волга» является самообучающейся системой, накапливающей базу знаний по аварийным ситуациям и непредвиденным осложнениям на скважине и на основе экспертной оценки текущего состояния скважины выдающей готовые управленческие решения, что позволяет минимизировать нарушения технологии, повысить технико-экономические показатели строительства скважин, сократить расходы на привлечение высококвалифицированного управленческого персонала на буровой. Аналогичные задачи решает станция «Сириус» (Система Измерения, Регистрации Информациии Управления). Технология интегрированных исследований реализована на основе единого аппаратно-программного комплекса включающего станцию ГТИ с геологической кабиной, забойную телеметрическую систему и аппаратурно-методический автономный комплекс «АМАК» для геофизических исследований горизонтальных скважин. Забойная телесистема (ЗТС) предназначена для измерений в процессе бурения с целью контроля направления бурения и литологического расчленения разреза скважины. Телесисистема включает: –забойную часть; –наземную панель; –табло кривильщика. Наземная часть телесистемы может использоваться как станция контроля бурения и газового каротажа. В зависимости от комплектации датчиками контроля бурения и газового каротажа, наземная система позволяет решать такие задачи как предупреждение аварийных ситуаций, прогноз зон АВПД и АНПД, построение ствола скважины по режимно- технологической карте, расчёт гидравлического рапорта, расчёт геонавигационных параметров, передача данных по каналу связи любых расчётных и измеряемых параметров. Также возможно составление отчётов за рейс, по скважине, суточные сводки, отработку долот, учёт наработки забойных двигателей и др. 56. Понятие цифрового двойника. Примеры применения в буровой промышленности Цифровые двойники это - наиболее полная модель чего-либо: предприятий, филиалов, бизнес-процессов, технологического оборудования. Важно понимать все этапы строительства скважины Они дают возможность протестировать оборудования, смоделировать на сколько оно будет работать в реальных условия прежде, чем вкладывать деньги в строительства скважины В нефтегазовой отрасли это - геологическая и гидродинамические модели скважин Лаборатория компьютерной графики United 3D Labs предлагает создание реалистичных интерактивных 3D моделей (цифровых копий) предприятий, в том числе нефтегазового комплекса. В качестве исходных материалов используются чертежи, CAD файлы, BIM модели. А случае необходимости, специалисты Лаборатории выезжают в экспедицию на объект, где проводят лазерное сканирование, осуществляют фотограмметрическую и воздушную съемки. На основании исходных данных создаются низкополигональные 3D модели зданий, сооружений и объектов предприятия, которые затем переносятся в среду риалтайм визуализации. Дальнейшая разработка осуществляется с использованием систем визуализации в режиме реального времени Unreal Engine и Unigine. Unreal – общепризнанный лидер среди игровых движков, позволяющий добиться высочайшего качества визуализации. Unigine – российская разработка, обладающая непревзойденной точностью позиционирования 3D объектов и способностью отображать огромные территории в десятки тысяч квадратных километров. Полученная интерактивная модель может демонстрировать как внешний вид объектов на предприятии — корпуса, сооружения, так и внутренние устройство цехов и зданий, вплоть до отдельных станков и установок. Используемые специалистами United 3D Labs информационные решения позволяют сопроводить все виртуальные объекты дополнительной информацией, получаемой как из баз данных, так и от АСУ ТП предприятия в режиме реального времени. Отображение интерактивной модели (цифровой копии) может осуществляться на мониторах компьютеров или экранах коллективного пользования (например, на видеостене ситуационного центра), на мобильных устройствах, а также с использованием очков виртуальной или дополненной реальности. Управления моделью осуществляется при помощи тачпанелей, планшетов или специализированных контроллеров. Компания Transocean также занимается процессом внедрения цифровых двойников для оптимизации строительства скважин. Для того, чтобы определить масштаб задач, инженеры компании Transcocean поделили процесс строительства скважины на три основных этапа: бурение, обсадка и цементирование скважины. Они отметили, что на всех перечисленных этапах строительства совершаются спуско-подъемные операции, которые занимают порядка 20-30% от общего времени подготовки скважины к эксплуатации. Спуско-подъемные операции включают циклически повторяющиеся в определённой последовательности действия, некоторые из которых выполняются одновременно. Весь процесс был разделён на иерархическую систему из четырёх основных операций, которые также были разбиты на функциональные элементы, вплоть до самых простых уровней. В результате инженеры создали модель в виде диаграммы состояний. Эту модель совместили с дискретно-событийной моделью. В итоге была разработана имитация всего процесса спуско-подъемных операций со встроенной логикой из 4-5 устройств. AnyLogic позволил в режиме реального времени встраивать машинные данные в модель и получать наборы визуализированной информации для анализа состояний техники и технологических операций, изменения критического времени операций, а также для сбора описательной статистики. Модель позволяет выгружать результаты моделирования в базу данных SQL, которая интегрирована с BI-платформами. Это помогает лучше анализировать полученные результаты и эффективнее управлять процессом. Внедрение AnyLogic позволило инженерам смоделировать спуско-подъемные операции в цифровой среде. Анализ информация с датчиков на оборудовании в реальном времени и детальное представление операций позволили создать цифровой двойник для мониторинга работ по созданию буровой скважины. Поскольку менеджеры буровой установки имели доступ к данным, полученным в результате работы модели, они смогли оценить качество работы бригад и определить реальные причины простоев. Также было отмечено, что применение подобных решений может сэкономить более 20% от всех потерь времени. 57. Понятие цифровой платформы. Примеры возможного применения в буровой Промышленностиц Лекция 5.2. (14мин) Цифровая платформа это обеспеченная высокими технологиями бизнес-модель, которая создает стоимость, облегчая обмены между двумя или большим числом взаимозависимых групп участников, по факту это избавление от посредников в экономическом процессе, также это некоторая совокупность программно-аппаратных решений на которых базируется наша компания: все оборудование, датчики, серверы, все что используется в области автоматизации В бурении это логистика и стандартизация всего оборудования, планировка доставки оборудования на месторождения, также возможность подключения к цифровой платформе если оборудования если оно подходит, но сложность в том что безопасность высокая и никто не хочет рисковать потерей ресурсаи + во многих странах монополизированных рынок на нефть Например Landmark…Для проектирования расчет, логистика и тд 58. Применение сетей распределенной топологии в буровой промышленности: интернет вещей, блокчейн, адаптивные системы безопасности Адаптивные системы безопасности – можно рассматривать как отдельно кустовую площадку, офисное подразделение или всю компанию целиком Если про кустовую площадку это – про систему ограничения доступа персонала, пропускной режим, различные доступу в определенные места, система видео наблюдения 2 вида камер , которые не требую подключение к интернету и подключении у них сложнее чем у обычной IP камеры Информационная безопасность - это шифрование при различных алгоритмах и ключевой момент в том чтобы сделать как можно сильнее. Также адаптивная система включает в себя зданий системы безопасности : электробезопасности, пожаробезопасности Адаптивные системы безопасности подразумевает помимо традиционных вещей есть еще и настройка архитектуры системы в зависимости от потенциальных угроз система перенастраивается и дает возможность быстрее защитить свои ресурсы. Принцип блокчейна заключается в объединении цифровых записей в блоки. Сложные математические алгоритмы связывают эти блоки между собой в хронологическую криптографическую цепочку – новые блоки находятся в конце этой цепочки. Переставить блоки местами невозможно – система отвергнет такое действие по причине несоответствия временной метки и структуры. Схематическое описание работы системы блокчейн показано на рисунке ниже. 59. Обзор современных и перспективных роботизированных систем в бурении Большая часть неосвоенных запасов углеводородов расположена в глубоководных и подледных областях Мирового океана и удаленных районах без развитой инфраструктуры в северных широтах и за Полярным кругом. В последние годы научно-технический прогресс в технологии бурения связан с развитием бурения в подводных, подледных и морских условиях. Автоматизированные системы бурения сменяются автоматическими и роботизированными буровыми системами. В 1999 г. инженер Сигмунд Стокк (Sigmund Stokka) из Норвегии задался вопросом, возможно ли создать буровой инструмент без буровой установки для открытия и разведки глубоководных и сверхглубоководных нефтяных залежей. Инновационный буровой инструмент получил название Badger Explorer (Барсук-разведчик). С точки зрения петророботики, Badger Explorer – это буровой робот, который проводит безлюдное бурение в горных породах без использования буровой установки. Внедрение роботизированного бурового инструмента в практику бурения революционизирует нефтегазовую отрасль, делает поисково-разведочные работы менее трудоемкими и дорогостоящими, снижает уровень риска и уменьшает временные затраты на бурение скважин. Одноразовый буровой инструмент Badger Explorer спускается по забуриваемому стволу на шлангокабеле, который соединен с энергоустановкой. Буровой шлам в процессе бурения не выносится за пространство буримой скважины, а сжимается и утилизируется в специальные контейнеры, расположенные за буровым инструментом. После окончания бурения и проведения геофизических измерений, роботизированная буровая установка Badger Explorer, контейнеры с буровым шламом и шлангокабель на поверхность не поднимаются, а оставляются в скважине навсегда. Многие детали и характеристики данного одноразового бурового инструмента пока остаются конфиденциальными. Одним из удачных примеров конверсии аэрокосмических технологий в нефтегазовые технологии является создание роботизированных систем бурения на нефть и газ. Первая роботизированная система автоматического бурения в аэрокосмической промышленности была создана в 2013 – 2014 гг. с целью снижения эксплуатационных затрат и повышения скорости и эффективности бурения. Через год данная система была конвертирована в нефтегазовую систему автоматического бурения компанией Robotic Drilling Systems AS (RDS) из Норвегии. Роботизированная система компании Robotic Drilling Systems состоит из 4 главных компонентов: бурового робота Drill-floor Robot DFR-1500; мультиразмерного элеватора Multi-size elevator MSE-350 на базе антропоморфного манипулятора FANUC M- 2000iA/2300L с грузоподъемностью 2300 кг; трубоукладчика Robotic Pipe Handler RPH- 3500 и электрического ключа Robotic Iron Roughneck RIR-270. С помощью этого оборудования предоставляется возможность полной автоматизации работ на буровой площадке морской платформы. Преимуществами системы являются снижение затрат на установку, обслуживание и малолюдная эксплуатация. Буровой робот (Drill-floor Robot) DFR-1500 позволяет в безлюдном режиме осуществлять все производственные операции с трубами и инструментами на буровой площадке. Буровой робот оснащен необходимыми инструментами – захватами, ключами, зажимными инструментами и другими средствами для осуществления полного цикла спускоподъемных работ. Буровой робот проводит смену различных инструментов в течение нескольких секунд. Он имеет следующие характеристики: грузоподъемность – 1500 кг; количество автоматически управляемых осей – 7; точность позиционирования – высокая; система замены инструмента – секунды. Основное преимущество – отсутствие ручных операций. Роботизированный буровой ключ Robotic iron roughneck RIR-270 – это первый в мире полностью автоматический электрический ключ. Роботизированный буровой ключ – устройство, предназначенное для таких спуско-подъемных операций при бурении нефтяных и газовых скважин, как свинчивание (развинчивание) труб с контролем и автоматическим ограничением крутящего момента, наращивание низа бурильной колонны и других сложных операций. Мультиразмерный элеватор Multi-Size Elevator MSE-350 на базе антропоморфного манипулятора FANUC M-2000iA/2300L предназначен для захвата колонны труб и удержания их на весу в процессе спускоподъемных операций, а также для перемещения всех необходимых труб разного диаметра в процессе бурения. Вставки, необходимые для труб различного диаметра, заменяются в автоматическом режиме. Система управления обеспечивает безукоризненное взаимодействие мультиразмерного элеватора с роботизированным манипулятором труб Robotic Pipe Handler RPH-350 для обеспечения быстрой и безопасной передачи труб. Роботизация бурения или буророботика окажет большое влияние на охрану и безопасность труда при бурении, повысит эффективность и снизит общую стоимость операций бурения. Использование робототехники для сокращения производственных издержек часто приводит к увеличению числа сотрудников из-за стремления компаний к высоким производственным показателям. Нефтяные компании будут стремиться бурить больше дешевых скважин для удовлетворения растущей потребности в углеводородах в мире. Увеличение добычи углеводородов будет способствовать росту количества высокотехнологичных рабочих мест в отрасли. Компании с разработкой роботизированных БУ: Schramm, MD Cowan, BenTec, Drillmec, WEI Пример роботов манипуляторов :Robotic Drilling Systems – 1500 кг подъем точность 1-2мм МБУ в сборе, без монтажа СВП, поднимается за счет гидроцилиндров, требуется меньшая буровая площадка, емкости охлаждения тормозов. Сборка райзера, Robo Spader Дистанционно управляемые аппараты ROV (подводный аппрата) выполнений операций расстановка и поправление акустических маяков, расстановка взрывных зарядов, 60. Этапы и проблемы внедрения цифровых технологий в буровой компании Этапы цифровизации компании 1)Ближнесрочная перспектива (1-2 года) 2)Среднесрочная перспектива (2-5 лет) 3)Долгосрочная перспектива(5-15 лет) Исходя из сложности процессов, числа участников и влияния решений стандартизации и автоматизации на уровень операционных расходов компания EY выделяет пять наиболее перспективных областей для компрессии процессов, включая следующее: 1. оптимизация системы управления производственными процессами- оптимизация производственных процессов возможна при относительно небольших затратах за счет объединения в сети оборудования и производственных цехов, источников данных и физических объектов. Это способствует принятию грамотных решений на основании аналитической информации в режиме реального времени. 2. профилактическое техническое обслуживание и ремонт- проведение в авральном режиме ремонта уже отказавшего оборудования сопряжено с перерасходом средств, избыточными запасами и неоптимальной загрузкой ремонтного персонала. современные системы мониторинга запасов и мобильные приложения по диагностике оборудования позволяют оптимизировать графики планово-предупредительных работ с целью обеспечения бесперебойной деятельности предприятия и минимизации затрат на ремонт. 3. бизнес-процессы вспомогательных подразделений- многочисленные операции, выполняемые вручную на основе бумажного документооборота, зачастую при-водят к ошибкам и дополнительным операционным затратам (до 7-15 %). с помощью цифровых решений можно автоматизировать процессы выставления и оплаты счетов за счет интеграции финансовых систем с мобильными приложениями, облачными и интеграционными решениями. анализ работы вспомогательных подразделений и расходов предприятия в режиме реального времени позволяет повысить точность и оперативность расчетов и в результате выявить скрытые резервы в области минимизации оборотного капитала. 4. интегрированное планирование и реализация. Директора компаний, управляющие активами, и руководители работ на буровых площадках зачастую не имеют полного представления о текущей ситуации. при низком уровне взаимодействия в ходе согласова- ния и интеграции изменений сложно обеспечить единое видение всех процессов, целей и задач. устаревшие операционные модели не способствуют распространению передовых инженерных наработок отдельных под-разделений в масштабах всей организации, что идет вразрез с требованиями нового взаимосвязанного мира. цифровые инструментальные средства, например системы коллективной разработки процессов и анализа данных, позволяют выполнять задачи с участием разных структурных подразделений компании и принимать оперативные решения на основе всего комплекса накопленных знаний. 5. транспорт, логистика, управление складами. Для обеспечения максимальной производительности предприятия большое значение имеет мониторинг маршрутов и состояния транспорта, работоспособности оборудования и складских остатков, необходимых для обслуживания наиболее важных активов, а также взаимосвязь этих систем с учетными и вспомогательными системами. отсутствие надлежащего контроля ведет к нарушению сроков поставки, низкой загрузке и неудовлетворительному качеству транспортных и складских услуг внутри предприятия, к высокой стоимости эксплуатации и обслуживания. |