Безлюдные месторождения: настоящее и будущее

15.05.2020

PROНЕФТЬ. Профессионально о нефти. – 2020 - № 1 (15).

УДК 622.276.012

Е.А. Кибирев, М.И. Кузьмин
Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ»)
А.Ю. Зацепин, Е.В. Клинков
ООО «ИТСК»

Электронные адреса: Kibirev.EA@gazpromneft-ntc.ru, kuzmin.mi@gazpromneft-ntc.ru,
zatsepin.ayu@gazprom-neft.ru, klinkov.ev@gazprom-neft.ru

Ключевые слова: безлюдные месторождения, цифровые технологии, автоматизация, инновации, шельф, на- земная добыча нефти

В статье представлен обзор концепций безлюдных добывающих активов на шельфе, используемых ключевыми международными вертикально интегрированными нефтяными компаниями, и исследованы ключевые технологии для снижения трудозатрат на наземных активах добычи. Проведен анализ процессов и операций по добыче нефти на типовом наземном месторождении, включая их сегментирование по критерию трудозатрат. Сформирован объединенный подход к описанию и организации проведения работ по добыче нефти и газа на наземном активе без непосредственного участия человека, представлены примеры потенциальных технологических и цифровых решений, которые с точки зрения критериев эффективности и готовности к внедрению могут быть приняты для снижения численности обслуживающего персонала на промысле.

Unmanned oil field: present and the future

PRONEFT''. Professional'no o nefti, 2020, no. 1 (15).

E.A. Kibirev, M.I. Kuzmin
Gazrpomneft NTC LLC, RF, Saint-Petersburg
A.Yu. Zatsepin, E.V. Klinkov
ITSC LLC, RF, Saint-Petersburg

E-mail: Kibirev.EA@gazpromneft-ntc.ru, kuzmin.mi@gazpromneft-ntc.ru,
zatsepin.ayu@gazprom-neft.ru, klinkov.ev@gazprom-neft.ru

Keywords: Arctic; offshore; Prirazlomnaya; risk assessment, HSE

This article reviews the concepts of unmanned offshore oil and gas assets used by key international vertically integrated oil companies, explores key technologies to reduce labor costs on typical land-based oil and gas assets. An analysis of the processes and operations of oil production on the onshore field, including its segmentation according to the criterion of labor costs. A joint approach to the description and organization of unmanned operations in oil and gas production on a onshore asset has been formed, examples of potential technological and digital solutions that can be used to reduce the number of service personnel in the field, in terms of performance readiness for implementation.

DOI: 10.24887/2587-7399-2020-1-64-68

Введение

В настоящее время нефтедобывающие компании вынуждены переходить к разработке месторождений, расположенных в крайне суровых условиях, где персоналу физически трудно находиться и выпонять работу. Для освоения таких месторождений необходимы принципиально новые теоретические и технические решения. Целью данной работы являлись поиск оптимального, технико-экономически обоснованного варианта эксплуатации нефтегазового актива, а также первичное формирование интегрированного и комплексного подхода к решению текущих задач производства. Решение заключалось в создании концепции «Безлюдное месторождение». Внедрение принципов концепции направлено на: – реализацию принципиально новых и недоступных проектов; – обеспечение полностью безопасного и практически безремонтного производства; – развитие уникальных отраслевых компетенций мирового уровня; – исключению рутинных операций и создание новых высокотехнологичных рабочих мест.

Определение безлюдного актива добычи

Международные вертикально интегрированные нефтяные компании (ВИНК) активно осваивают безлюдные активы на шельфе и отмечают значительное снижение операционных затрат на их эксплуатацию за счет минимизации присутствия человека: – исключается практически вся инфраструктура жизнеобеспечения, требующая значительных ресурсов; – минимизируются производственные происшествия, связанные с человеческим фактором; – повышается управляемость актива за счет глубокой автоматизации, цифровизации и операционных преобразований бизнес-процессов. Следует отметить, что ВИНК и аналитические компании понимают «безлюдность» по-разному. Мировой опыт эксплуатации морских платформ трактует определение безлюдного актива в зависимости от принципов организации производства: персонал все еще обслуживает актив, но численность персонала и длительность посещений актива для его обслуживания, а следовательно, и трудозатраты, значительно сокращены. Например, под термином «безлюдные платформы» (UWP – Unmanned Wellhead Platforms) одни аналитики понимают условно безлюдные платформы различной конфигурации, которые требуют посещения персонала с определенной периодичностью, ранжированной по типам (рис. 1) [1]: • 0 – до 7 дней; • 1 – до 2-3 недель; • 2 – до 3-5 недель; • 3 – от 6 мес до 2 лет; • 4 – в течение длительного времени. Другие аналитики описывают подход к концепции безлюдных платформ в применении принципа ESSA (Eliminate, Simplify, Standardize and Automate) – Устранение / Упрощение / Стандартизация / Автоматизация [2]. Например, крупная международная ВИНК придерживается схожей концепции при проектировании безлюдных платформ и отмечает следующие ключевые принципы: сокращение функционала, акцент на минимизации обслуживания, Walk-to-Work концепция. Еще одна ВИНК определяет концепцию работы безлюдных платформ преимущественно в предотвращении отказов оборудова- ния и новых подходах к архитектуре платформ для снижения сложности конструкции, однако персонал также может присутствовать на платформе, в зависимости от ее типа [3]: – NNM (Not Normally Manned) — имеется жилая инфраструктура для краткосрочного пребывания; – NUI (Normally Unmanned Installations) — отсутствует жилая инфраструктура, но высока частота посещения; – NUI-1Y – предполагается посещение один раз в год.

38.JPG

Причины неразвитости безлюдных активов на суше

Несмотря на то, что в настоящее время все больше месторождений на шельфе разрабатывается по безлюдной технологии, примеры наземных безлюдных активов добычи отсутствуют. Это обусловлено технологическими особенностями, экономическими и политическими факторами. Технологические особенности: – инфраструктура и дизайн морских установок намного проще, чем традиционных наземных месторождений, даже при возрастающем уровне сложности проектирования оборудования, установленного на морском дне; – при морской добыче основное внимание уделяется размещению высококачественного и высоконадежного оборудования на морском дне; – в море внимание уделяется предотвращению отказов и увеличению сроков межремонтного обслуживания за счет применения новых технологичных и конструкционных разработок; на суше с целью сокращения численности персонала частично переходят к автоматизации части процессов. Экономические факторы: – существенно более высокая стоимость обслуживания морской платформы, чем наземного месторождения, поэтому ВИНК при работе на шельфе заинтересованы в разработке инновационных решений, исключающих участие персонала; – прогресс в развитии подводных технологий в ближайшее время может привести к отказу

39.JPG

от применения морских технологических платформ и широкому использованию подводных добычных систем. Политические факторы: – более широкое развитие добычи на шельфе за рубежом, где создаются передовые технологии в морской добыче [4, 5]

Потенциал развития безлюдных наземных активов

Необходимость развития безлюдных наземных активов в «Газпром нефти» обусловлена следующими предпосылками (рис. 2): – переход к освоению активов в труднодоступных регионах; – динамичное развитие технологий контроля процессов добычи; – технологические цели «Газпром нефти» в стратегии ГПН-2030; – преобразование рынка труда. Работа в направлении формирования наземных безлюдных активов в будущем может дать значительный эффект. Компания активно развивает деятельность в труднодоступных районах и на высокосернистых месторождениях, где персоналу находиться крайне опасно. Кроме того, технологии контроля процессов добычи совершенствуются и могут исключить вмешательство человека. При этом «безлюдность» должна рассматриваться не только с позиции полного исключения промыслового персонала, выполняющего рутинные операции, но и с позиции развития текущих и создания новых высокотехнологичных рабочих мест в отдалении от промысла

Исследование возможности применения безлюдных технологий на добывающем активе «Газпром нефти»

Для формирования технологических решений для безлюдного месторождения операции добычи, выполняемые на единице добывающего актива компании – типовом кусте скважин, были структурированы в укрупненные единицы – бизнес-процессы и функции. Для каждой операции подсчитаны трудозатраты (рис. 3) и выявлено, что 83 % трудозатрат приходится

40.JPG

на технологические процессы и сервисные работы. Наиболее трудозатратными являются бизнес-процессы по обслуживанию инфраструктуры и скважин, мониторинг технологических показателей, управление фондом скважин и работа с технологическими жидкостями. В перспективе все операции добычи имеют потенциал исключения персонала посредством применения автоматизации (АТ), информационных технологий (ИТ) или операционного изменения бизнес-процессов (ОТ). При исследовании текущих процессов определено более 40 сценариев применения технологических решений, исключающих или минимизирующих участие персонала в операциях добычи за счет применения АТ/ИТ/ОТ, при этом многие технологические решения имеют высокий уровень рыночной зрелости и организационной готовности к внедрению. Например, с целью исключения бизнес-процессов, связанных с работой автоматической групповой замерной установки (АГЗУ), можно не использовать данную установку, размещая на устье скважины устьевой анализатор, позволяющий получать данные о составе скважинной жидкости с большой точностью и в режиме реального времени (рис. 4).

41.JPG42.JPG

Однако для реализации концепции безлюдного наземного актива добычи необходим системный, объединенный подход. Описанные выше принципы ВИНК для безлюдных активов на шельфе позволяют сформировать объединенный подход «Газпром нефти» к созданию безлюдного наземного актива добычи, основанного на совокупности следующих технологических принципов: – исключение; – новые материалы и инновационное оборудование; – цифровизация (АТ+ИТ); – новые принципы инжиниринга. Реализация такого подхода дает возможность сократить трудозатраты персонала на активе добычи на 76 %: за счет цифровизации (АТ+ИТ) – на 50 %, исключения операций – на 16 %, применения новых материалов и инновационного оборудования – на 10 %. Таким образом, для реализации концепции безлюдного месторождения в первую очередь необходимо пересмотреть текущие производственные процессы и исключить/заменить устаревшие технологических принципы с последующей автоматизацией «упрощенной» (оптимизированной) инфраструктуры (рис. 5).

Заключение

При разработке концепции безлюдного месторождения ВИНК исходят из частоты посещения объекта для проведения планового технического обслуживания и замены модулей ключевого оборудования. При этом действительно безлюдные активы характеризуются максимальным снижением нагрузки на техническое обслуживание и исключением операционных процессов, которые требуют повышенного внимания человека. Для оценки эффективности внедрения новых технологических решений в рамках концепции безлюдного месторождения необходимо следующее: – анализ задач, которые решает та или иная система; – изучение альтернативных технологий (и инновационных подходов), позволяющих решать эти же задачи, но автоматически / удаленно / в рамках самодиагностируемых систем / другим, более простым и менее трудозатратным способом; – разработка принципиально новых производственных процессов, которые дают возможность исключить целый ряд технологических операций (за счет новых более стойких к агрессивным средам интеллектуальных материалов, а также оборудования с новыми свойствами и функциями и новых конструктивных решений); – оценка ключевых показателей эффективности, таких как уровень сокращения персонала (числа операций, частоты посещения), а также технико-экономическое обоснование; при этом важно учитывать не только прямые операции, которые затрагивает новая технология, но и сопутствующие / связанные с ней процессы; – определение влияния внедрения новых систем на всю цепочку взаимосвязанных операций. Целевые уровни участия человека при создании безлюдного наземного месторождения могут быть следующими: – 0 человек – полное отсутствие людей на объекте в межремонтный период; – один раз в год – периодический осмотр оборудования (доставка бригады персонала вертолетным транспортом); – один раз в 2 года – плановые остановки для проведения технического обслуживания и замены оборудования. Внедрение новых технологических решений в лучшем сценарии должно приводить к увеличению технико-экономической эффективности эксплуатации. Осуществление безлюдных работ на активах добычи возможно в 2025–2030 гг., но для этого необходимо развивать данное направление уже сейчас посредством научно-исследовательских, опытно-конструкторских и опытно-промысловых работ, разрабатывая и внедряя инициативы поэтапно, с отслеживанием промежуточных результатов на коротких временных промежутках. Первые результаты проектов должны объединяться в модульные, масштабируемые и приносящие эффект решения с ориентацией на синергию, которая станет основой для достижения стратегических целей и нового технологического прорыва в отрасли.

Список литературы

    1. Beyko E. Un-manned minimal floating platforms // Proceedings of Offshore Technology Conference, 6-9 May. – Houston, Texas, 2019. – doi.org/10.4043/29648-MS.
    2. Nevin M. Unmanned facilities: The way to $30bn savings // SPE-197302-MS. – 2019.
    3. http://www.total.com
    4. http://www.akerbp.com
    5. Munoz J-M. Normally unattended installations, the new frontier for cost reduction // SPE-197513-MS. – 2019

    Reference

    1. Beyko E., Un-manned minimal floating platforms, Proceedings of Offshore Technology Conference, 6-9 May, Houston, Texas, https://doi.org/10.4043/29648-MS.
    2. Nevin M., Unmanned facilities: The way to $30bn savings, 2019, SPE-197302-MS, https://doi.org/10.2118/197302-MS.
    3. URL: www.total.com
    4. URL: www.akerbp.com
    5. Munoz J-M., Normally unattended installations, the new frontier for cost reduction, SPE-197513-MS, 2019, https://doi.org/10.2118/197513-MS.

Возврат к списку