К вопросу разработки модели данных процесса мониторинга бурения поисково-разведочных скважин при создании общей информационной системы контроля буровых работ недропользователя

Как известно, одной из основных статей затрат на добычу в деятельности современных нефтегазодобывающих компаний и источником наиболее точной геологической информации является поисково-разведочное бурение скважин [1 – 3]. Для контроля и мониторинга, сбора единой геолого-технической информации, способности правильно и быстро принять те или иные инженерные решения, выявить производительное время и сроки простоев, дать недропользователю оценку строительства скважин по этапам нужны разработка рациональной модели данных процесса мониторинга этих работ, создание оптимальной информационной системы контроля бурения поисковых и разведочных скважин. Нами проведен анализ функционала применяемых в геологоразведочной отрасли информационных систем мониторинга буровых работ [4 – 13], который показал узкую специализацию задач, отсутствие во многих используемых технологиях компоненты, содержащей проектные решения по строительству скважин. Распространенная стратегия передачи максимального объема работ на аутсорсинг привела к тому, что для работ по строительству скважин привлекается большое количество узкоспециализированных проектных и сервисных компаний. Как правило, все подрядчики имеют собственные, порой слабо согласованные между собой формы отчетности, отличающиеся по формату, наборам передаваемых данных, периодичности. В результате для контроля исполнения проекта, стоимости и качества работ, выполняемых подрядчиками по строительству скважин, компании организовывают внутри себя инфраструктуры, занимающиеся супервайзингом буровых работ.
Необходимым условием для успешного функционирования подобных подразделений является бесперебойный доступ к оперативной и достоверной информации о состоянии строящейся скважины. Как следствие возник серьезный спрос на программные комплексы, позволяющие как получать подобную информацию в режиме реального времени, так и производить ее первичную обработку, комплексный анализ и долговременное хранение.
Авторами разработана и успешно апробирована [14] информационная модель мониторинга буровых работ на этапах технического проектирования строительства скважины, анализа результатов и уточнения геологической модели с выделением групп контролируемых технических и технологических параметров:
• общие данные по скважине;
• вид работ;
• конструкция скважины;
• компоновка бурильной/обсадной колонны;
• параметры бурового раствора;
• расход химических реагентов;
• интервалы и объем отбора керна и шлама;
• ГИС;
• испытание (перфорационное).
Определены основные требования к информационной системе мониторинга, контроля и анализа выполнения поисково-разведочного бурения. Основными функционально-технологическими требованиями к информационной системе являются следующие:
• обеспечить унификацию собираемой информации;
• обеспечить оперативный сбор информации, имеющий минимальные требования к используемым компьютерам и генерирующий выходной файл в общераспространенном формате (например, XML);
• обеспечить мониторинг всех необходимых показателей, контролирующих выполнение проектных решений, как при строительстве, так и при испытании поисково-разведочных скважин;
• агрегировать различные показатели и обеспечить возможность их анализа, как по глубинной, так и временной шкале.
Основной целью такой системы являются оперативный сбор на скважине и обработка информации о строительстве и испытаниях, сравнение полученных данных с проектными. Система должна обеспечивать загрузку и хранение проектных и фактических данных по поисковым и разведочным скважинам, включая координаты, конструкцию, буровой инструмент и растворы, интервалы и методы геофизических исследований скважин, отбора керна, перфораций и испытаний, параметрическое описание всех проведенных исследований на скважине.
Нами проанализированы данные по 120 проектам и пробуренным по ним скважинам за период 2010 – 2019гг., спроектирована форма супервайзерской отчетности с набором показателей.
Разработан модуль сбора и ведения проектных показателей строительства скважин геолого-технического наряда (ГТН) [15]. Модуль ведения ГТН является самостоятельным программным продуктом, для работы с которым достаточно установленного Microsoft Office Access (рис. 1).
Анализ показателей строительства скважины можно проводить как по времени, так и по стволу скважины. Возможность отслеживать текущее состояние работ, сравнение проектных и фактических показателей позволяет оптимизировать процесс.
Разработанный модуль ведения проектных показателей строительства скважин коренным образом отличается от существующих на сегодняшний день программ-аналогов. В нем, например, впервые введены такие табличные показатели, как:
– скорость подъема свечи (количество свечей на скорость);
– предполагаемые осложнения при бурении;
– движение ГСМ;
– справочники «горизонт» и «подгоризонт».
Эти элементы-классификаторы позволяют повысить достоверность исходной информации и нагляднее представить общую картину проектных данных, что необходимо для сравнительной характеристики и анализа фактической информации суточных рапортов.
Кроме того, в таблице «Анализ геохимических исследований» появился такой показатель, как «привязка к ГТН». Этот же показатель ввели в таблицы «Угол падения пласта» и «Скорость подъема свечи», что ускоряет процесс консолидации и сравнения проектных и фактических данных, оптимизирует их обработку в аналоговом режиме.

К таблице «Список долот и режимов их работы» теперь привязана ссылка на справочник долот, чего раньше не было нигде. Это облегчает поиск и выбор оптимального типа и марки долота с рациональным режимом, позволяет пользоваться постоянно обновляемой базой данных и отслеживать самую свежую информацию о выпущенных заводами-изготовителями элементах компоновки низа бурильной колонны (КНБК).
В таблицу «Технико-экономические показатели», в которой внесены такие типовые показатели, как проходка (Н), время на СПО (Тспо), время бурения (Тбур), время на предварительно-заключительные работы (ПЗР) (Тпзр) и др., авторами предложены новые показатели – коммерческая скорость бурения (Vком), цикловая скорость строительства скважины (Vц) и коэффициент эффективности бурения (Кэф). Расчет этих показателей производится по формулам (Vком=Н/Тбур и Vц=Нобщ/Тобщ), а расчет Кэф (Кэф=Vком.проект/Vком.факт). Все эти три величины позволяют в оперативном порядке сравнить фактическую скорость бурения с проектной, рассчитать результативность работы буровой бригады, оценить ее производительность почасово, посуточно, помесячно или поциклово, а заказчику учитывать при выборе бурового подрядчика.
В формуле расчета коммерческой скорости величина Н может учитывать как проходку для отдельной обсадной колонны, так и всю проходку на скважину (все обсадные колонны). При этом, соответственно, варьируется величина Тбур, охватывающая следующее время, затраченное на этап «бурение»: Тпзр, Тспо, Тбур, Тпроработки, Тотбор, Тгис, Тпростои. Тпроработки включает расширку и промывку ствола скважины, Тотбор – отбор шлама, керна, боковых проб, Тпростои – ремонт, ликвидацию брака и осложнений, форс-мажор. Коммерческую скорость можно рассчитать и в м/станкомесяц.
В формуле расчета цикловой скорости величина Нобщ учитывает проходку (метраж) всей скважины (все обсадные колонны). При этом берется в расчет все производительное и непроизводительное время, затраченное на строительство скважины Тобщ, охватывающее: Твмр, Тпр, Тбур, Ткрепление, Тиспытание. Твмр включает вышкомонтажные (строительно-монтажные) работы. Тпр – время на подготовительные работы. Ткрепление – Тпзр, Тпростои, Тспо, Тцементирование, Тозц, Топрессовки, Тгис. Тиспытание включает Тпзр, Тперфорации, Тспо, Тпромывки, Топз, Тосвоение, Тгди, Тгис, Тцеммост, Тпростои.
В процессе работы такой системы для каждой скважины месторождения возникает возможность систематизировать и анализировать геолого-технические и технико-экономические условия работ по этапам (бурение, крепление, освоение (испытание) скважин) и давать сравнительную характеристику исходных проектных и фактических промысловых данных с дальнейшей оценкой качества работ.
Отличительной особенностью аналитического блока мониторинга бурения скважин является возможность не только контролировать текущие параметры бурения скважины, но и проводить их сравнительный анализ с проектными показателями, а также (при необходимости) с данными, полученными при бурении скважин-аналогов.
Разработанная технология обеспечивает оперативный доступ ко всей накопленной информации по геологоразведочным работам, ведение в электронном виде проектных документов по выполнению бурения, оперативный контроль выполнения физических объемов работ с соблюдением сроков и технологических параметров, автоматизацию формирования регламентированной и аналитической отчетности. Система позволяет собирать, структурировать и обобщать результаты бурения поисково-разведочных скважин, вести комплексный анализ проводимых работ [14, 15].
Модуль сбора суточных рапортов в составе общей информационной системы контроля и мониторинга буровых работ (рис. 2) создан для ежедневного заполнения и отправки полевым исполнителем на сервер почты СМГРР. Модуль сбора суточных рапортов по бурению скважин позволяет заносить информацию о выполненных работах на скважине, компоновке бурильной колонны, использовании материалов, проводимых профилактических работах, осложнениях, авариях и ремонтах и другую информацию. Кроме этого, данный модуль системы дает возможность включать информацию об интервалах перфорации, результатах испытания объектов, составлять баланс времени. Сбор суточных рапортов по бурению и испытанию скважин осуществляется в автоматическом режиме по каналам связи на сервер компании в режиме реального времени. Это дает возможность оперативного контроля за выполняемыми на скважине работами.

ВЫВОДЫ
Считая необходимым подытожить вышесказанное, целесообразно отметить, что система мониторинга процессов бурения поисково-разведочных скважин позволяет повысить результативность обработки геологической и технологической информации за счет унификации и оперативного получения информации, возможности ее детальной проработки, систематизации, быстрой и качественной оценки. И результаты этой работы в виде корпоративной системы и банка данных апробированы в группе компаний ПАО «Газпром» и ПАО «Газпром нефть».