Проектирование

Подсистема «Проектирование» системы АСУ «ПБР» обеспечивает поддержку полного комплекса работ по автоматизации процесса разработки проектной документации на строительство скважин на единой корпоративной информационно-нормативной базе с поддержкой поэтапного контроля и электронного согласования со стороны основных участников строительства скважин в соответствии с их ролевыми функциями. Работами по автоматизации разработки проектной документации охватываются:

  • все этапы строительства скважины: подготовительные и вышкомонтажные работы, бурение и крепление, испытание и освоение;
  • основные типы скважин: наклонно-направленные (ННС), многозабойные (МЗС), многоствольные (МСС), горизонтальные (ГС), боковые стволы (БС), боковые горизонтальные стволы (БГС), скважины малого диаметра (СМД), а так же битумные скважины;
  • основные участники строительства: центральный аппарат управления компании, Заказчик (НГДУ), проектный институт, буровой и сервисный подрядчики


Состояние автоматизации разработки проектной документации


Успех строительства скважины во многом определяется качеством ее проектной документации на строительство скважин, отличительной особенностью которой является большая номенклатура реквизитного состава и параметров, требующие расчетов по специализированным алгоритмам и методикам.

Повышение качества подготовки ПД в условиях усложнения строительства скважин требует индивидуализации проектных решений, адресованных не на группу скважин (куст), а конкретную из них с учетом ее геологических и конструктивных особенностей, что в свою очередь, связано со значительным увеличением объемов проектных работ, особенно при массовом строительстве скважин.

Вместе с тем, используемый на практике в большинстве крупных нефтегазовых компаний функциональный подход к автоматизации проектной документации, не только не предусматривает целостного решения по всему спектру проектной документации в рамках сквозного технологического цикла строительства скважин, но и не обеспечивает разработку основных разделов базового проектного документа в полном объеме (РД 39-0148052-537-87). Это обуславливает высокие совокупные непроизводительные затраты (прямые и косвенные) по разработке проектной документации, несмотря на то, что для этого привлекаются программные продукты известных зарубежных и российских производителей.

Состав проектной документации


  • Техническое задание на проектирование (ТЗ на проектирование)
  • Групповой рабочий проект (ГРП)
  • Проектно-сметная документация (ПСД) в составе:
    • Индивидуальный рабочий проект (ИРП с приложением «Привязка к ГРП»)
    • Наряд на производство буровых работ (нормативная карта)
    • Смета строительства скважин
  • Рабочая документация для обеспечения ведения работ на буровой (РД):
    • Схема разбурки куста;
    • Программа бурения скважины;
    • Геолого-технический наряд (ГТН);
    • Режимно-технологическая карта (РТК с приложением «Графика проходки»);
    • Профиль скважины (с приложением проекций профиля)

Подготовка рабочей документации сервисных подрядчиков (Долотная программа, Растворная программа и т.д.) так же может осуществляться в рамках сквозного технологического цикла строительства скважин с использованием базовой проектной документации, доступной им в электронном виде соответствии с их ролями при раздельном сервисе.

Процессная автоматизация разработки проектной документации


Процессный подход, используемый в АСУ «ПБР» к автоматизации разработки проектной документации, позволяет сместить акценты от множества информационно разорванных и не состыкованных между собой этапов в единый процесс, который пересекает организационные границы, существующие как между структурными подразделениями нефтегазовой компании, так и между различными участниками строительства скважин. Для его обеспечения в системе предусмотрены специализированные программные средства, реализующие:

  • Централизованное ведение единой корпоративной информационно-нормативной базы, накопленной за продолжительное время использования системы ведущими нефтяными компаниями России и Беларуси: справочники, классификаторы, сметные нормы, цены на материалы и оборудование, расценки на услуги, тарифные ставки и фонд оплаты, временные нормативы и др;
  • Сквозную автоматизацию процесса разработки проектной документации в рамках технологического цикла строительства скважин для основных типов скважин: ННС, МЗС, МСС, ГС, СМД, зарезки БС, БГС, а так же битумные скважины;
  • Возможности ролевой подготовки разделов проектного документа с учетом его внутренней бизнес-логики и специализации участников строительства скважин;
  • Регламентация и унификация процессов и документов, централизованный Web-доступ к ним:
    • электронный график подготовки и согласования ПД;
    • электронное согласование;
    • адресное оповещение участников процесса;
    • поддержка внесения оперативных изменений в ПД как при разработке, так и в рамках авторского надзора

Процессный подход основывается на реализации внутренней бизнес-логики разработки каждого раздела проектного документа с учетом ролей участников в сквозном электронном документообороте в рамках технологического цикла строительства скважин, что представлено на рисунке ниже.

Стартовым документом всего сквозного электронного документооборота служит ТЗ на проектирование, являющееся продуктом многоэтапного процесса его подготовки и определяющее геолого-технологические требования на строительство.

Внутренний бизнес процесс подготовки документа из состава ПД, завершается готовым электронным и отчетным документами в требуемом формате, а так же записью соответствующих данных по нему в БД «Проекты» для следующих типов проектных документов:

  • ТЗ на проектирование;
  • ГРП;
  • Индивидуальный рабочий проект (ИРП)

БД «Проекты» является центральным связующим информационно-инжиниринговым звеном на стыке процессов проектирования и бурения. Она обеспечивает хранение всего спектра проектно-производственных данных по каждой скважине. Объем этих данных определяется форматом документов и функциональным наполнением каждого раздела документа. Кроме того, для условий раздельного сервиса, предусмотрено выделение проектных объемов буровых работ по видам сервисов с возможностью расчетов Наряда и Сметы по укрупненным нормам времени и сметным нормативам.

Базовым документом для выработки и принятия сбалансированных решений на всех стадиях технологического цикла производства буровых работ является индивидуальный рабочий проект, на основе которого в системе предусмотрены два вида электронного документооборота:

  • Проектно-сметный документооборот с соответствующим ему комплектом документации
  • Проектно-производственный документооборот с соответствующим ему комплектом документации

Проектно-сметный документооборот

В рамках проектно-сметного документооборота осуществляется процессная автоматизация подготовки комплекта индивидуальной ПСД по всем типам скважин (ННС, МЗС, МСС, ГС, СМД, зарезки БС и БГС, а так же битумные скважины) на основе технического задания (ТЗ) с использованием электронной базы групповых проектов и обоснованием привязки. Реализуются инженерные расчеты для оптимизации проектных решений по выбору конструкции скважины, цементированию колонн, буровым растворам, гидравлики промывки и цементирования. Обеспечивается электронное согласование ПСД (проектный институт, Заказчик, буровой подрядчик), адресное оповещение участников строительства, а так же информационная поддержка авторского надзора за исполнением проектных решений в процессе строительства (профиль, конструкция, буровые растворы и др.).

Реализованный в подсистеме процессный подход к автоматизации разработки единого комплекта ПСД в рамках сквозного технологического цикла положительным образом сказывается на управлении эффективностью строительства скважин, ключевыми моментами которого являются:

  • индивидуализация проектных решений в целях оптимизации технологий строительства обеспечивающих скорейшую окупаемость и эффективность вложений для конкретных горно-геологических условий бурения скважины;
  • централизованное ведение базы сметных норм, расценок и цен в единой системе сметного нормирования и ценообразования; возможности по их мониторингу для дополнения, уточнения и развития с учетом специфики деятельности сервисных подрядчиков с целью оперативного пересчета индивидуальных смет и последующего их анализа;
  • централизованное ведение базы норм времени по всему спектру буровых работ, возможности их уточнения и развития с использованием встроенных в систему программных инструментов по выявлению и оптимизации скрытых временных резервов на основе данных измерений станций ГТИ и укрупненных норм продолжительности выполнения технологических операций;
  • расчеты сметной стоимости строительства скважины ресурсным методом по всему спектру буровых работ по скважине для конкретных геолого-технических условий ее проводки, включая сводный расчет, ресурсные ведомости и расчеты стоимости услуг раздельного сервиса на основе локальных смет (калькуляций) по укрупненным расценкам и текущим ценам;
  • возможности оперативного контроля и перерасчета Заказчиком проектных смет строительства в централизованном режиме с целью их обновления и оптимизации сметной стоимости работ по строительству.

Проектно-производственный документооборот

В рамках проектно-сметного документооборота осуществляется сквозная подготовка рабочей документации для обеспечения ведения работ на буровой (схема разбурки куста, программа бурения, ГТН, РТК, Профиль) в рамках технологического цикла на единой централизованной информационно-нормативной базе с использованием БД «Проекты», с возможностью удаленного электронного согласования и единой формой отчётности.

Авторский надзор исполнения проектных решений

Авторский надзор исполнения проектных решений обеспечивается с использованием оперативных фактических (промысловых) данных, поступающих по каналам связи в электронном виде непосредственно с буровых. Их информационными источниками являются: оперативные сводки бурового и сервисных подрядчиков, первичные измерения параметров станции ГТИ, лабораторные измерения и суточные рапорта (супервайзера, мастера). Процесс автоматизированной подготовки оперативных документов осуществляется с использование проектной информации и данных измерений ГТИ и завершается погружением производственных данных в БД «Производство». Авторский надзор осуществляется по следующим основным разделам проекта:

  • Основные проектные данные
  • Литолого-стратиграфический разрез, возможные осложнения
  • Профиль скважины
  • Конструкция скважины и совмещенный график давлений
  • КНБК и режимы бурения
  • Буровые растворы
  • Крепление и цементирование
  • Испытание и освоение
  • Исследовательские и геофизические работы и т.д.
  • График проходки, БКВ

Оперативные корректировки проектных решений по ходу строительства выполняются в рамках авторского надзора и обусловлены необходимостью их адаптации под фактические условия бурящейся скважины с целью достижения поставленных задач и целей (корректировка профиля, смена долота, КНБК, плотности бурового раствора, последовательности операций и проведения любых незапланированных работ, и т.д.). Процесс внесения значимых изменений по корректировке фактических работ связан с анализом рисков и последствий корректировок и требует проведения оперативных согласований между основными участниками строительства и журнализацию изменений, что обеспечивается встроенными средствами электронного согласования. Таким образом, осуществляется поддержка актуальной и единой документации, необходимой для выработки сбалансированных решений на всех стадиях процесса производства буровых работ.

Автоматизация ввода и контроль данных

По всему спектру проектной документации, в целях предотвращения ввода ошибочных данных и выявления допущенных ошибок на ранних этапах проектирования, предусмотрены средства автоматизации заполнения данных и контроля вводимой информации по основным реквизитам документа.

Отчетность


В подсистеме предусмотрен большой объем регламентированной отчетности в различных форматах, которая обеспечивается встроенными Web-средствами системы, по всем видам проектной документации: ТЗ на проектирование, ГРП, ПСД, рабочая документация для буровой. Эти возможности совместно с механизмом публикации документов позволяет добиться единого документооборота в рамках организационной структуры участников строительства, обеспечивая целостность и актуальность проектных данных с доступом из любого автоматизированного рабочего места (АРМ), подключенного к системе и наделенного соответствующими правами доступа. В системе обеспечивается назначение определенных прав доступа, как к документам в целом, так и к разделам этих документов.

Внедрение программных продуктов подсистемы


Реализация программных решений на основе апробированных программных продуктов обеспечивается в процессе их внедрения на объектах Заказчика, которому специалисты ООО «НВП Модем» уделяет большое внимание. Это обусловлено масштабами проекта и специализированным характером решаемых в нем задач. Используемая технология внедрения предусматривает:

  • проведение предпроектного обследования объекта внедрения (НИПИнефть) в рамках которого выявляются состояние его автоматизации и особенности существующих бизнес процессов;
  • поэтапное внедрение «под ключ» непосредственно в технологический цикл строительства скважин на рабочих местах участников строительства согласно ролевым функциям с учетом существующих технических и организационных условий и требований Заказчика;
  • интеграция (при необходимости) программных комплексов системы с унаследованными программными продуктами и системами

Благодаря практическим знаниям предметной области и большому опыту процесс внедрения происходит безболезненно и с максимальной пользой для специалистов Заказчика, которые в короткие сроки овладевают не только современными инновационными программными решениями АСУ «ПБР», нацеленными на повышение эффективности строительства скважин, но и вникают в специализированные детали и особенности процесса строительства скважин.

Промышленная эксплуатация


Подсистема «Проектирование» промышленно эксплуатируется с 2005 года, может использоваться как автономно, так и в составе АСУ «ПБР» благодаря единой информационно-нормативной базе и методической основе. Подсистема зарекомендовала себя и эксплуатируется на данный момент ведущими нефтяными компаниями Беларуси и России (ПО «Белоруснефть», ПАО «Татнефть»).

Эффективность строительства скважин


Реализованный в системе и апробированный на практике процессный подход к автоматизации разработки проектной документации, позволяет не только безболезненно осуществить переход на индивидуальные проектные решения, но и обеспечить повышение, как операционной, так и системной эффективности проведения всего комплекса проектных работ участниками строительства скважин.

Операционная (производственная) эффективность обеспечивается за счет снижения непроизводительных затрат, а именно:

  • Сокращение затрат ручного труда
  • Исключение дублирования и ошибок ввода данных и документов
  • Быстрый доступ ко всем документам строительства скважин
  • Унифицированные стандарты документов

В то время, как системная эффективность затрагивает уровень принятия оперативных управленческих решений при проведении проектных работ, основными факторами которой являются:

  • Согласованность и контроль действий участников строительства
  • Мониторинг проектных решений в процессе строительства
  • Моделирование и прогнозирование в режиме реального времени
  • Оперативное использование лучших практик эффективного бурения
  • Повышение качества процесса принятия решений

Это положительным образом сказывается повышении качества проектной документации и, как следствие, на снижении рисков строительства скважин, в первую очередь для Заказчика, что нашло отражение в отзыве ТатНИПИнефть, приведенном ниже.

Методическая и нормативная основы


Основные методические и нормативные документы, задействованные в обеспечении автоматизированной разработки проектной документации в рамках подсистемы «Проектирование»:

  • ВСН 39-86 «Инструкции о составе, порядке разработки, согласования и утверждения проектной документации на строительство скважин на нефть и газ»;
  • РД 39-0148032- 537-87 «Макет рабочего проекта на строительство скважин на нефть и газ»;
  • Постановления Правительства РФ от 16 февраля 2008 г. № 87 «Положение о составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию»;
  • «Рекомендации по разработке проектно-сметной документации на строительство скважин», Москва, 1999;
  • Единые нормы времени на бурение скважин на нефть, газ и другие полезные ископаемые. М., НИИ труда, 1987;
  • Единые нормы времени на бурение скважин. Часть 1. М.- 2000. - 376 с.
  • Единые нормы времени на бурение скважин. Часть 2. М.- 2000. - 227 с.

Автоматизация процесса разработки ПСД


В рамках проектно-сметного документооборота осуществляется процессная автоматизация разработки единого комплекта индивидуальной ПСД на основе ТЗ на проектирование строительства скважины с использованием информационно-нормативной базы и электронной базы групповых проектов, что представлено на рисунке ниже:

  • Рабочий проект на строительство;
  • Наряд на производство буровых работ (Наряд);
  • Смета строительства скважины (Смета).

Автоматизированная разработка индивидуального рабочего проекта осуществляется по разделам как в соответствии с макетом РД 39-0148052-537-87, так и в специализированной форме. Важным элементом решения задач проектирования, является использование инженерных расчетов (ИР), нацеленных на эффективный выбор оборудования и оптимизацию параметров бурения скважины с учетом ее геологических и конструктивных особенностей. ИР встроены в сквозной бизнес-процесс подготовки ПСД и адаптируются к условиям Заказчика. При необходимости, они могут использоваться в режиме моделирования (для сложных индивидуальных скважин).

Для обеспечения процессной автоматизация подготовки ПСД в системе предусмотрены специализированные программные средства, реализующие:

  • ведение электронного графика подготовки и согласования ПСД (График ПСД);
  • ролевую подготовку разделов проектного документа специалистами проектной организации с учетом их специализации и внутренней бизнес-логики документа;
  • механизм «соседок», обеспечивающий подбор скважин-аналогов по конструкционным и технологическим характеристикам строительства в заданном поисковом диапазоне (или по заданным горно-геологическим условиям бурения);
  • инженерные расчеты (ИР), встроенные в сквозной бизнес-процесс подготовки проекта и нацеленные на эффективный выбор оборудования и оптимизацию параметров бурения скважины с учетом ее геологических и конструктивных особенностей;
  • электронное согласование ПСД с использованием процедуры «электронного оповещения» пользователей в рамках технологического цикла с участием всех заинтересованных сторон, прежде всего, Заказчика, проектировщика и бурового подрядчика и в сроки, установленные графиком ПСД.

Встроенные средства электронного согласования ПСД позволяют назначать ответственных исполнителей за каждым разделом документа, ответственных рецензентов, организовать утверждение проектной документации на любом уровне организационной структуры Заказчика, с адресным оповещением участников строительства скважин, что позволяет не только обеспечить должный уровень и оперативность автоматизации, но и регламентировать рабочий процесс разработки проектной документации. Средствами системы можно отслеживать степень готовности проектной документации (ИППР - Инструмент поддержки принятия решений).

На основе согласованной ПСД пополняется электронная БД «Проекты», на основании проектных данных которой в автоматизированном виде готовится рабочая документация для обеспечения ведения работ на буровой.

Проектно-производственный документооборот


Электронная БД «Проекты» доступна всем участникам строительства в соответствии с их ролями, предоставляя им возможности по сквозной автоматизированной подготовке рабочей документации для обеспечения ведения работ на буровой (РД на буровую).

В соответствии со сложившейся практикой в подсистеме предусмотрены две схемы подготовка РД на буровую: централизованная, при непосредственном участии структурных подразделений Заказчика, а также осуществляемая автономно, службами бурового подрядчика, либо сервисных подрядчиков (Долотная программа, Растворная программа и т.д,). Вне зависимости от используемой схемы, базовые проектные данные на скважину уточняются и продуцируются в проектно-производственные для нужд бурового и сервисных подрядчиков с учетом геолого-технических условий проведения работ в рамках единой информационно-нормативной базы. В комплект РД для бурового подрядчика входят:

  • Схема разбурки куста;
  • Программа бурения скважины;
  • Геолого-технический наряд (ГТН);
  • Режимно-технологическая карта (РТК с приложением «Графика проходки»);
  • Профиль скважины (с приложением проекций профиля)

Процесс подготовки комплекта РД для буровой завершается пополнением БД «Проекты» электронными проектно-производственными данными на скважину и печатными документами в требуемом формате для обеспечения ведения работ на буровой.

Инженерные расчеты


ПК «Инженерные расчеты» (ИР) включает в себя набор расчетных задач в бурении, являющихся неотъемлемой частью процесса подготовки проектных решений и нацеленных на эффективный выбор оборудования и оптимизацию параметров бурения скважины с учетом ее геологических и конструктивных особенностей. ИР так же используются в задачах оперативного контроля процесса строительства скважин с целью анализа критичных процессов при бурении скважин, определения границ применения режимно-технологических параметров, а так же для проверки возможности замещения оборудования.

Основу ИР составляют методы расчетов, основные из которых описаны в классических учебных и справочных пособиях для студентов нефтяных ВУЗов и широкого круга специалистов, занимающихся бурением скважин. Наряду с этим, ИР адаптированы под отраслевые и корпоративные методики, разрабатываемые для конкретных горно-геологических условий бурения.

Каждый расчет выполнен в виде программного модуля, вызов которого инициируется управляющей программой в процессе подготовки проектного документа. Благодаря единой нормативно-справочной базе, результаты расчетов интегрируются с данными соответствующего раздела проектного документа. Программа может функционировать в многопользовательском сетевом варианте в составе подсистемы «Проектирование», так и автономно в режиме моделирования при проектировании сложных индивидуальных скважин.

В качестве примера приведен «Расчет бурильных колонн» для проектной и оперативной частей, которые одинаковы по функциональному наполнению. При этом, проектная часть расчета нацелена на рациональный выбор конструкционных и технологических параметров, в то время как оперативная – на анализ применимости выбранных решений в конкретной ситуации. Как уже отмечалось, функциональное наполнение расчет.

Расчет глубин

Расчет глубины может быть произведен по скважине в разрезе любого ствола отталкиваясь от абсолютной отметки, отметки по стволу или вертикальной отметки: Помимо расчета глубин также выводится данные по выбранной точке профиля ствола скважины.

расчет бурильных колонн

1 - Проектная часть

Расчет решает задачу рационального подбора секций бурильных труб планируемой к бурению скважины с учетом ее типа, условий и способа бурения.

Программа "Расчет бурильных колонн" обеспечивает выполнение следующих функций:

  • определение расчетных нагрузок для бурильных колонн при бурении с использованием забойных двигателей и роторным способом вертикальных и наклонно-направленных скважин;
  • расчет напряжений и соответствующих им коэффициентов запаса прочности (проверочный расчет);
  • расчет допускаемых размеров секций и ступеней колонны (выбор рационального варианта компоновки колонны) с указанием данных:
    • количество секций КБТ;
    • характеристики бурильных труб каждой секции;
    • типы замкового соединения для каждой секции;
    • допустимые глубины спуска на клиньях КБТ;
    • масса КБТ посекционно и с нарастающим итогом с учетом КНБК.
  • расчет допускаемой длины секций с учетом длины трубы, используемой в буровой установке;
  • расчет веса бурильной колонны (с учетом КНБК) на крюке буровой установки;
  • настройка расчетов на выбор труб, имеющихся в наличии.

Программа может использоваться как автономно, так и в многопользовательском сетевом варианте в составе подсистемы «Проектирование».

2 - Оперативная часть

Позволяет обеспечить проверку колонн бурильных труб на прочность в конкретной ситуации на основе рассчитанных эпюр напряжений от разнородных нагрузок для произвольного участка бурильной трубы, а так же оценить усилия на крюке при подъеме бурильной колонны и при спуске потайных обсадных колонн на бурильных трубах.

расчет обсадных колонн

Программа «Расчет обсадных колонн» предназначена для автоматизированного расчета конструкции скважины, рационального выбора секций обсадных труб с определением действующих на них давлений, нагрузок и вычислением коэффициентов запаса прочности.

Расчет производится в отдельном модуле вызов которого реализован ПК «Проектирование» и благодаря единой базе данных все значения полученные при расчете отображают в разделе с данными по обсадным трубам. Расчет может быть дополнительно адаптирован под требования заказчика.

расчет цементирования

Программа «Расчет цементирования» предназначена для автоматизированного расчета количества тампонажной техники и потребности в цементировочных материалах по интервалам цементирования.

Расчет производится в отдельном модуле вызов которого реализован ПК «Проектирование» и благодаря единой базе данных все значения полученные при расчете отображают в разделе с данными по цементированию обсадных труб. Расчет может быть дополнительно адаптирован под требования заказчика.

расчет гидравлики при цементировании

Программа «Гидравлические расчеты при цементировании» предназначена для автоматизированного расчета гидравлических потерь при цементировании, коэффициентов гидравлических сопротивлений, определения количества цементировочной техники, выбора режимов работы цементировочных агрегатов, расчета продолжительности операций цементирования.

Расчет производится в отдельном модуле вызов которого реализован ПК «Проектирование» и благодаря единой базе данных все значения полученные при расчете отображают в разделе с данными по технологическим операциям при бурении. Расчет может быть адаптирован под требования заказчика.

Предотвращение ввода ошибочных данных

В данном примере показано расхождение между данными по контрольной точке, вход в продуктивный пласт, (азимут и смещение) из документов на буровую и данными службы маркшейдеров. Эта проверка необходима для поддержки актуальных данных по профилю, изменении координат устья требует корректировки смещения и азимута для точки входа в продуктивный пласт, и как следствие необходимо проработать профиль скважины под новые условия. Проверка позволяет обнаружить ошибочные данные на ранних этапах подготовки документов на буровую и принять необходимые меры для ее устранения.

В процессе пользования ПК «Проектирование», специалисты ООО «НВП Модем» анализируют работу заказчика, выявляют слабые места и дорабатывают комплекс для устранения возможных ситуаций по формированию проектной документации с ошибочными данными.


Смотрите также...