Эффективный запуск процессов предиктивного управления нефтегазодобывающим активом на базе цифровых сервисов AVIST Oil&Gas в центре управления добычей (ЦУД)
Описан инновационный подход к реализации функций центра управления добычей (ЦУД) нефтегазодобывающего актива с помощью цифровых инструментов интегрированных операций на базе российского решения AVIST Oil&Gas, разработанного группой компаний ITPS. Представленная методика и инструментарий обеспечивают поддержку сквозных рабочих сценариев, дают возможность выполнять многовариантные расчеты на интегрированной модели актива (ИМА), оценивать потенциалы узлов, гибко управлять производственными планами. В совокупности эти методы и инструменты позволяют реализовать концепцию «Интеллектуальное месторождение», при которой все компоненты производственной цепочки взаимосвязанно работают на реализацию потенциала месторождения и достижение максимальной эффективности производства на среднесрочном и оперативном горизонтах. Подход реализован на основе сервисной модели – данная технология не требует капитальных затрат на внедрение и сопровождение дорогостоящей прикладной и технической архитектуры.
На фоне нестабильной экономической ситуации и изменений в налоговой политике РФ нефтегазовый сектор особенно нуждается в новых инструментах, технологиях и передовых методах управления. Стремительные перестановки на рынке, снижение стоимости углеводородного сырья, развитие технологий в области глобальной декарбонизации – эти и другие факторы заставляют нефтегазовые компании мобилизоваться и активнее брать на вооружение передовые технологии «Индустрии 4.0», чтобы гибко подстраиваться под изменения и действовать в сложившихся условиях экономичнее, эффективнее и быстрее.
Сегодня главные потребности акционеров сводятся к здоровой экономии, высокой адаптивности и управляемости бизнеса. Самый разумный подход к решению этих задач – комплексный. Как показывает практика, точечные улучшения на предприятии не приводят к ощутимым эффектам. Ведущие игроки рынка реализуют масштабные программы цифровой трансформации, направленные на повышение эффективности добывающих активов с помощью передовых методов управления операционной деятельностью. Конечная цель этой большой и многоэтапной работы – добиться устойчивости и стабильности бизнеса на каждом этапе жизненного цикла актива, начиная с развития сырьевой базы и разработки имеющихся запасов и заканчивая управлением добычей на текущих мощностях на основе непрерывного мониторинга данных реального времени, моделирования различных сценариев добычи с помощью цифровых двойников. Предлагаем рассмотреть основные задачи и преимущества этого подхода.
ЦЕНТР УПРАВЛЕНИЯ ДОБЫЧЕЙ – КОНКУРЕНТНОЕ ПРЕИМУЩЕСТВО
Согласно предлагаемому подходу, полномочия по управлению добычей на существующих мощностях сосредоточены в центре управления добычей (далее ЦУД), который управляет технологическим потенциалом актива. ЦУД представляет собой защищенное цифровое пространство, внутри которого сосредоточены все данные и сквозные процессы предприятия. Для принятия решений в ЦУД создается интегрированная модель актива, которая описывает взаимовлияние пласта, скважин, наземной инфраструктуры, системы подготовки, экономики и т.д.
ЦУД связывает между собой деятельность смежных подразделений предприятия и позволяет уйти от проблемы функциональных «колодцев» – устаревшей модели, при которой различные службы работают без комплексного понимания технологического процесса. ЦУД упорядочивает эти взаимоотношения и ставит целью достижение экономического эффекта в соответствии с параметрами целевой модели и производственными планами. Это критично для нефтедобывающей отрасли, где все основные процессы – управление разработкой и добычей, процесс долгосрочного планирования проекта по разработке месторождения и другие – сквозные, пронизывающее все функциональные подразделения.
Нефтегазовое производство – живое и пребывает в постоянной динамике. Внутри него все время происходят изменения, которые влияют на планы, требуют внесения корректировок и принятия оперативных мер. В результате бурного развития цифровых технологий скорость и эффективность управления предприятием стали главными конкурентными преимуществами. Раньше компании могли строить планы, например, на месяц. Сам процесс принятия решения о корректировках мог быть запущен не раньше подведения итогов этого месяца. При этом цикл принятия управленческих решений, требующих согласования аспектов и передачи информации между «колодцами», тоже мог быть длинным и долгим. Сегодня это недопустимо, поскольку в сложившихся рыночных условиях такие «медленные» решения – это тонны недополученного сырья и миллионы рублей упущенной выгоды.
Именно поэтому в отрасли назрела потребность в создании структурного подразделения, которое может управлять добычей на горизонте до одного года (реже до трех лет), разделенном на малые горизонты (день, неделя, месяц, 90 дней), собирать, накапливать и анализировать данные от представителей сразу всех дисциплин. Приход к такому пониманию можно считать началом движения от «точечных» улучшений к формированию нового стратегического подхода, который до неузнаваемости изменит отрасль. Его ключевой принцип – системность, он характерен для всех современных программ цифровизации, которые, несмотря на разные названия – «Интеллектуальное месторождение», «Актив будущего», «Цифровое месторождение» (i-Field) и т.д. – решают схожие задачи по организации гибкого и эффективного управления на основе сквозных процессов и интегрированного ИТ-ландшафта.
ФУНДАМЕНТ «УМНОГО» МЕСТОРОЖДЕНИЯ
На протяжении многих лет проектный опыт ITPS в той или иной мере выстраивался вокруг ЦУД. Для успешной оптимизации нужна органичная среда, внутри которой создаются прозрачные и взаимосвязанные процессы управления добычей углеводородов. Реализовать ее лучше всего как единый интегрированный комплекс, охватывающий все бизнес-процессы предприятия и все элементы производственной цепочки. В этом случае результат оптимизации становится наиболее заметным. Эффект формируется за счет синергии использования цифровых инструментов и интегрированных операций (интегрированное моделирование, интегрированное планирование, управление потенциалами и др.) и выражается в максимизации добычи, ликвидации «узких мест» в инфраструктуре, снижении недоборов и других убытков на производстве. Эффективность и скорость принятия управленческих решений строятся на точных расчетах, выполняемых на модели с учетом взаимовлияния всех элементов производственной системы (пласта, скважин, системы сбора и пр.).
За годы практики группа компаний ITPS многократно выступала комплексным партнером крупнейших нефтегазовых компаний, успешно решая такие задачи, как разработка образа информационных систем управления производством, выработка технических требований к программным и аппаратным решениям ЦУД с учетом целевого функционала и особенностей актива (стадия жизненного цикла, геофизические условия, уровень телемеханизации фонда и др.) и многих других. Вслед за внедрением цифровых инструментов интегрированных операций обычно следует передача компетенций по их использованию в повседневной работе актива. На сегодняшний день ITPS располагает собственной методологией реализации процессов ЦУД и достижения заданных бизнес-эффектов на уровне лучших мировых практик.
В качестве платформы для консолидации всех прикладных программных инструментов и данных различных инженерных и промысловых систем, а также для выполнения задач в области аналитики и прогнозирования предполагается использование комплексного решения AVIST Oil&Gas разработки ITPS, которое на сегодняшний день обладает достаточным функционалом для реализации концепции «Интеллектуальное месторождение». Само решение было создано в 2014 году с целью интеграции данных разнородных систем на одном из зарубежных месторождений, а также для реализации функционала интегрированного моделирования с возможностью быстрой автоматической актуализации данных ИМА на фактические. Уже тогда были успешно решены такие задачи, как снижение трудозатрат и повышение эффективности управления предприятием за счет сквозной интеграции специализированного прикладного ПО и данных.
На протяжении последующих шести лет разработка, которая стала своего рода «зонтиком» для компонентов «Интеллектуального месторождения», непрерывно развивалась. Функционал был структурирован на отдельные модули (чтобы было удобнее их совершенствовать и управлять ими), появилась возможность гибкой настройки бизнес-процессов. В прошлом году были добавлены новые аналитические отчеты и компонент интеграции с шиной данных SAP. Значительно расширились возможности блока, отвечающего за управление непрерывным производством. В систему включен механизм на основе алгоритмов обработки больших объемов данных, который позволяет снизить затраты на техобслуживание удаленного скважинного фонда, сократить количество выездов специалистов на скважины.
В текущем году решение дополнилось новым инструментом СИНАПС – программным «ускорителем» целого ряда процессов. СИНАПС выполняет сбор, обработку и анализ производственных данных (например, историю добычи, динамику пластового давления и другие параметры) для автоматизированного формирования моделей-компонент в составе ИМА: пласта, скважин, системы наземной инфраструктуры. Процесс создания и актуализации моделей сейчас занимает вдвое меньше времени, все делается быстрее и точнее, поскольку он полностью автоматизирован, в нем исключены ошибки, возникающие из-за влияния человеческого фактора. Модуль также обеспечивает получение от моделей обратной связи о параметрах сходимости, чтобы инженеры могли оценить, насколько точно модели отображают фактические свойства воспроизводимых объектов на различных этапах эксплуатации.
ПРОЦЕСС УПРАВЛЕНИЯ ДОБЫЧЕЙ
Классический функционал ЦУД включает в себя решение таких задач, как сбор и валидация производственных данных, на основе которых строится модель, оценка потенциала месторождения, расчеты, сравнительный анализ различных сценариев добычи, прогнозирование, мониторинг исполнения планов и т.д. Архитектура AVIST Oil&Gas построена таким образом, что за каждый блок задач отвечает свой модуль. Этот подход одинаково хорошо работает на любых месторождениях вне зависимости от стадии разработки и способа эксплуатации.
Верификация замеров и виртуальная расходометрия на базе интегрированной модели актива осуществляется на основе модуля AVIST.Prediction, который позволяет за меньшее время выполнять большее количество многовариантных расчетов, чтобы найти оптимальный сценарий развития. Этот же инструмент отвечает за актуализацию модели на фактические данные. Расчет и анализ потенциалов, оценка и анализ потенциалов на основе модели ограничений, предоставление доступа к расчетам на ИМА широкому кругу функциональных специалистов осуществляются при помощи модуля AVIST.Choke Modeling. После того как предприятие выберет оптимальный сценарий добычи, составляется план мероприятий на ближайшие месяцы (рис. 1).
Управление интегрированными производственными планами, как на оперативном горизонте, так и в связке с бизнес-планированием, осуществляется в AVIST.Planning. Модуль обеспечивает повышение качества и точности планирования до 25% благодаря снижению самой вероятности ошибки по причине влияния человеческого фактора. Повышается межремонтный период эксплуатации оборудования за счет сокращения остановок скважин до 20%. Операционные затраты на обслуживание оборудования и привлечение ресурсов снижаются до 10 %. Недоборы в добыче можно свести к минимуму, вплоть до нуля.
AVIST.Operation обеспечивает возможность мониторинга исполнения графика добычи и оперативное управление добычей на временном горизонте «сутки-неделя-месяц». Инструмент контролирует десятки тысяч производственных показателей и, помимо вышеуказанных функций, помогает снизить риски возникновения аварий и других нештатных ситуаций. Вся информация доступна профильным специалистам в т.н. «едином окне», за счет чего снижаются: нагрузка на персонал (до 25%), время на реагирование (до 20%) и устранение инцидента (до 8%), размер потенциального ущерба при авариях (до 3%). Отслеживая закономерности в повторяющихся событиях, можно предиктивно управлять рисками и снизить аварийность до 12%.
Таков на сегодняшний день сценарий применения интегрированных инструментов AVIST Oil&Gas в рамках ЦУД нефтегазодобывающего актива. Понятно, что это не исчерпывающий список функций, однако здесь представлен самый необходимый набор, который позволяет повысить суточный уровень добычи, снизить риск ухудшения качества подготовки нефти, оптимизировать затраты на энергоносители и др. Данные интегрированной модели также являются не только обоснованием для оперативного реагирования на события, но и фундаментом для дальнейшего системного управления эффективностью и внедрения новых прорывных технологий, таких как нейронные сети, искусственный интеллект, алгоритмы обработки больших данных, роботизация и т.д.
ЦЕЛЕВЫЕ ЭФФЕКТЫ – БЫСТРО
Важный момент: AVIST Oil&Gas не является т.н. «коробочным» решением, эта платформа требует качественного внедрения, интеграции с существующими производственными процессами в каждом конкретном добывающем обществе с учетом его специфических особенностей (данные, способы эксплуатации месторождения, стадии). По большому счету, создать интегрированную модель и отдать ее под управление ЦУД – это полдела. Модель должна быть качественно встроена в производственную деятельность и работать на достижение целевого результата. Именно поэтому в реализации проектов данного направления критично важны команда и опытные партнеры, которые помогут выстроить сквозной процесс от начала до конца с высокой степенью детализации и четким представлением об измеримых достигаемых эффектах. При этом ИТ-службы предприятия получат все необходимые компетенции по управлению новыми инструментами и методическую основу для дальнейших улучшений.
Сейчас, в свете пандемии и вызванных ею ограничений, проекты по оптимизации могут выполняться удаленно. Интегрированные инструменты предоставляются в виде сервисов, в которые входит создание, актуализация и хостинг моделей, выполнение расчетов, поиск «узких мест», комплексная диагностика производства и многое другое. С помощью этих сервисов ЦУД осуществляет регулярную (ежемесячную) деятельность, результатом которой является реализация планов, мониторинг добычи с суточным регулированием исполнения плана, реагирование на события, которые происходят в рамках плановых мероприятий и запланированных технологических режимов работы скважин. Сокращение капитальных и операционных затрат, по сравнению с результатами «до внедрения», может составить 5–10 %. И главное – все эффекты оптимизации, большие и малые, имеют хорошее свойство суммироваться, накапливаться. Со временем они дают предприятию ощутимую экономию и конкурентные преимущества.
Описанные технологии и методы прошли многократную апробацию на практике, на реальных месторождениях. Работа по созданию сквозных сценариев деятельности ЦУД ведется в тесном сотрудничестве с профильными службами заказчика. Далее происходит подключение модулей и передача компетенций по управлению новым инструментарием в рамках ежедневного рабочего процесса. В отличие от других решений данного класса, AVIST Oil&Gas позволяет проводить большое количество расчетов разными специалистами. Варианты этих расчетов (графики добычи, динамические и статические диаграммы модели ограничений и т.д.) можно сравнивать между собой для выбора оптимального сценария и оптимизации планов функциональных подразделений в соответствии с матрицей совмещения и с ограничениями по ресурсам. Это уникальный функционал, который можно реализовать в ЦУД только на основе AVIST Oil&Gas (рис. 2).
Представленный сервисный подход на сегодняшний день оптимален на фоне экономической «турбулентности» и пересмотра технологических приоритетов в нефтедобывающией отрасли. Сейчас это кратчайший путь к ключевым эффектам «интеллектуального месторождения», которые можно достичь без капитальных инвестиций за считанные месяцы. Это идеальный вариант для тех, кто предпочитает постепенный переход от небольших перемен к более заметным. Какие бы цели ни ставило перед собой предприятие, начинать всегда лучше с правильной постановки задач и нужного инструментария для повышения операционной и экономической эффективности актива.