Использование «Умных технологий» в нефтегазовой отрасли

Благодаря концепции «умного месторождения» нефтегазовая отрасль может оказаться на новом уровне, обеспечивая конкурентоспособность компаний, занимающихся добычей трудноизвлекаемых запасов, в сочетании со снижением негативного воздействия на состояние окружающей среды.

Интерес к внедрению интеллектуальных технологий в нефтегазовой сфере обусловлен  наличием  не модных веяний, а реальных проблем, с которыми сталкиваются добывающие компании. Только у единичных месторождений в мире имеются фонтанирующие скважины, актуальность увеличения эффективности на которых не так велика. Во многих регионах, особенно отечественных, времена, связанные с легкой нефтью, остались позади. Разработка уникальных месторождений, ведущаяся свыше пятидесяти лет, оказалась на этапе «падающей нефти». Усиление этой тенденции будет продолжаться.

Интеллектуализация является путем к достойному будущему

Все сегодня понимают, что уже в ближайшей перспективе необходимо приступать к освоению новых месторождений. Иначе на российской территории ни добывать, ни экспортировать будет нечего. А категория перспективных запасов геологии пластов в большинстве относится к трудноизвлекаемой. Для разработки новых участков приходится осваивать экстремальные климатические зоны, шельф, другие места, удаленные от существующих объектов инфраструктуры, что повышает стоимость разработок.

Учитывая резкое падение стоимости нефти, себестоимость ее добычи начала обладать решающей ролью. Еще недавно даже при не эффективности деятельности компаний, занимающихся нефтегазодобычей, она частично перекрывалась высокой стоимостью, в ближайшей перспективе о подобном мечтать не приходится.

Для сохранения рентабельности участники рынка должны помнить о сокращении издержек и повышении своей эффективности. И добиться решения такой задачи можно с помощью интеллектуальных технологий.

Что называют smart field  или «умным месторождением»?

«Умным месторождением» называют технические и программные средства в комплексе, способствующие управлению нефтяным пластом для увеличения параметров добычи углеводородов. Система основана на идее бережного использования месторождения, способствующего максимальному продлению времени эксплуатации. Речь идет о разумном повышении объемов добычи, а не хищнической эксплуатации недр.

Важнейшей задачей SF является увеличение энергоэффективности как технологических процессов, так и оборудования. Благодаря внедрению данной технологии компаниям удается добиться сокращения затрат, связанных с энергоресурсами, что совокупно снижает выбросы в атмосферу углекислого газа.

В систему SF входит несколько компонентов, занимающихся выполнением различных функций. Компания Schneider Electric предлагает решение, состоящее из комплексной автоматизации, технических средств для анализа и сбора данных. Также в систему входят компоненты для осуществления мероприятий, связанных с повышением эффективности различных аспектов деятельности, ведущейся нефтегазовой компанией.

В систему «умного месторождения» входит в качестве составной части решение Foxboro NetOil&Gas, использующееся для непосредственного измерения дебита скважины в устье и определения показателей расхода газа, нефти и воды.

SF можно использовать для управления конкретной скважиной, вернее, кустами скважин и работой насосов ЭЦН и ПШГН, посредством кустовой телемеханики. Она может управлять системами подготовки газа и нефти, в том числе дожимными насосными станциями, факельными системами и т. д.

SF используется для управления системами, поддерживающими пластовое давление, включая системы водозаборных станций, узлов учета воды, нагнетательных скважин; а также для контроля нефтеперекачивающих станций и резервуарных парков.

Использование системы сочетается с различными интеллектуальными и многопараметрическими датчиками. Благодаря «Умным» технологиям удается добиться обеспечения удаленного доступа ко всему комплексу полевого оборудования, диагностики его состояния и при необходимости конфигурации.

Важным элементом SF является интеллектуальное электроснабжение, подразумевающее организацию гибких систем распределения электроэнергии, детального учета, возможности управления потребляемой мощностью.

Данная концепция сочетается с внедрением информационной безопасности (систем видеонаблюдения, контроля доступа, пожаротушения).

На верхнем уровне SF организация автоматизированного управления всеми производственными процессами MES (Manufacturing Execution System), способствующими увязыванию добычи и остальных процессов, протекающих на предприятии.

Главной задачей является оптимизация

Среди основных задач, решаемых с помощью SF, упомянем об увеличении объемов добычи газа и нефти, продлении жизненного цикла углеводородных пластов и оптимизации издержек производства.

Благодаря внедряемым на месторождении интеллектуальным технологиям удается двигаться вперед в соотношении с традиционными системами автоматизации. Внедрение «умной системы» помогает ответственному персоналу компании получать всю необходимую информацию в онлайн режиме, что способствует адекватной и практически моментальной реакции на возникновение изменений параметров, а также гибкой подстройке при изменении условий и увеличению объемов нефти после проведения корректировок.

Среди важных функций SF отметим прогнозирование краткосрочной перспективы и моделирования ситуации. Построение системы «умного месторождения» строго соответствует географической и геологической модели месторождения, способствует аккумулированию данных в отношении его текущего состояния. Это дает возможность для разработки различных сценариев и получения достаточно точных выводов в отношении поведения пластов при различных воздействиях со стороны людей, как в реальном времени, так и в перспективе. Подобный подход позволяет не столкнуться в работе с ошибками, аварийными ситуациями, добиться значительной экономии средств, времени и повышения эффективности принимаемых мер.

Большой спектр решений предлагается компанией Schneider Electric, которая считается экспертом в сфере управления промышленной автоматизацией и электроэнергией. Эти предложения способствуют оптимизации энергопотребления на нефтегазовых месторождениях.

Прежде всего, рекомендуется использовать частотные преобразователи в качестве оснащения приводов насосов в сочетании с другими мощными потребителями. Данная мера способствует обеспечению 30% экономии потребляемой данным оборудованием электроэнергии и внесению весомого вклада в получение общей экономии.

Среди предложений компании Schneider Electric системы, с помощью которых осуществляется диспетчеризация энергопотребления на добывающих площадках, обладающих обширным функционалом. Накануне всякого энергосбережения необходимо заняться детальным учетом и анализом используемой электроэнергии. Благодаря учету отдельных участков, оборудования, сезонов и времени суток удается выявить те места, которые являются источником происхождения потерь, добиться устранения их причин, проконтролировать достигаемый проведенными мероприятиями эффект.

Благодаря использованию детальных данных, связанных с потреблением, возникает возможность для заключения более выгодных для компаний контрактов при приобретении электроэнергии, перераспределения нагрузки, сглаживания пиков или компенсации их с помощью собственной генерации. Компенсация коэффициентов мощности позволяет компании избежать штрафов, связанных с реактивной мощностью.

Использование «умных решений» при управлении распределяемой электроэнергией осуществляется в едином центре, отвечающем за параметры техобслуживания, модернизации, текущего контроля (отслеживания потребления, контроля гармоник в сочетании с другими качественными характеристиками электроснабжения), а также управляющем всеми системами.

При наличии нестабильного энергоснабжения на месторождении актуально создавать собственные системы бесперебойного питания. Благодаря интеллектуальному управлению можно оперативно переключаться на использование резервного источника энергии, сохраняя объем производства.

Важно понимать, что внедрение концепции SF («умного месторождения») предполагает наличие тесной взаимосвязи между системами автоматизации и системами, управляющими энергоснабжением. Внутреннее устройство решений, в соответствии с конкретными условиями и пожеланиями заказчика, может быть построено на использовании либо традиционных клиент-серверных технологий, либо облачных, которые являются более современными. Еще недавно благодаря «облакам» изменилась отрасль информационных технологий, сегодня наступила очередь сферы автоматизации.

Одновременно с этим, невозможно реализовать концепцию «умного месторождения», если не воспользоваться и другими ИТ-достижениями: безопасными открытыми протоколами передачи данных, служащими для обеспечения легкой интеграции оборудования, произведенного разными производителями; скоростными, в том числе беспроводными, каналами связи, специализированным программным обеспечением.

Параметры надежности smart field

Руководители нефтегазовых компаний должны понимать, достижение каких бизнес-эффектов возможно благодаря внедрению «умных месторождений». Если придется сотрудничать на площадке с несколькими поставщиками и сервисными компаниями, занимающимися внедрением, то настоящей гарантии достижения позитивного результата никто не даст.

Представители отечественных нефтедобывающих компаний считают, что препятствием для широкого внедрения интеллектуальных технологий является наличие недостаточной представленности готовых решений на рынке. В данном контексте Schneider Electric является одной из немногих, обладающих целостной концепцией интеллектуального месторождения. Она выступает, как MAC–MEC (Main Automation Contractor–Main Electrical Contractor), предлагающая сдавать систему автоматизации под ключ для добывающих процессов и готовая к организации эффективного электроснабжения на месторождениях.

Благодаря внедрению упомянутых выше технологий компания может добиться оптимизации процесса добычи, сокращения потребления воды, электроэнергии, пара в сочетании с другими энергоресурсами, что существенно снижает себестоимость добычи газа или нефти.

Экономия может варьироваться на разных объектах. Результаты уже реализованных Schneider Electric проектов, связанных с внедрением систем уменьшения удельного энергопотребления, убедили в возможности достижения экономии до 20–25%. Например, одна добывающая российская компания, объем производства нефти которой достигает 1,15 млн. тонн, активно внедрила программу энергоэффективности, добившись сокращения энергопотребления до 6820 тыс. кВт·ч (сумма экономии составила свыше 22 млн. руб. ежегодно).

Показатели, зафиксированные благодаря управлению углеводородными пластами, следует оценивать по количественным и качественным критериям. SF способствует оптимизации количества газа и воды, закачиваемых в пласт, приводя к снижению расхода электроэнергии, которая обеспечивает работу насосов. Благодаря SF осуществляется профилактика обводнения месторождений, что способствует продлению срока их эксплуатации. Моделирование помогает избежать нецелесообразных денежных вложений, связанных с развитием участка. Внедрение систем автоматизации минимизирует опасность аварийных ситуаций, что говорит о комплексном эффекте, оценку которого одной цифрой дать сложно.

Интерес многих отечественных нефтегазовых компаний, оценивших интеллектуальные технологии, обусловлен разными возможностями использования. Чаще практикуется внедрение отдельных компонентов, но все больше интересуются комплексными проектами, которые обладают максимальным эффектом.

Падение добычи нефти в современных экономических условиях подтверждает необходимость во внедрении «умного месторождения». Благодаря этому важному условию удастся поддерживать конкурентоспособность нефтедобывающих компаний. Интеллектуальные технологии помогут повышению уровня отрасли нефтедобычи. Критика российской экономики обусловлена сегодня сильной зависимостью от сырьевого сектора, но в перспективе добыча углеводородов может превратиться в основу высокотехнологичного инновационного бизнеса, способствующего развитию смежных отраслей. Если же удастся снизить негативное воздействие на состояние окружающей среды, то можно будет достичь «Зеленых» стандартов. Это обеспечит достижение уверенных позиций ископаемого топлива даже в конкуренции с альтернативными источниками энергии.