«Для компаний с большими объемами бурения скважин создание Центра управления бурением дает практически мгновенный эффект»

В 2011 году компания по-новому посмотрела на качество нефтяных запасов своих месторождений. После анализа качества геологических запасов была выявлена новая группа, которую назвали трудноизвлекаемые запасы. Анализ также показал, что разработка данной группы запасов будет экономически невыгодна, если не перейти к полномасштабному бурению сложных высокотехнологичных скважин. Суммарный объем строительства таких скважин к 2020 г. по оценкам должен был превысить 3000 единиц. Поэтому развитие собственных компетенций по эффективному бурению высокотехнологичных скважин стало необходимостью для компании. Центр сопровождения бурения (ЦСБ) — это один из элементов по управлению разработкой таких сложных скважин. У нас есть и другие инструменты, например, интегрированное проектирование, проекты по повышению организационной эффективности, система распространения знаний и многие другие.

Задачи, которые ставили перед Центром сопровождения бурения: снизить непроизводительное время на этапе реализации проектов бурения, так как это напрямую влияет на стоимость скважин; повысить эффективность бурения скважин с точки зрения обеспечения достижения их требуемой функциональности. Если совсем просто, то наша главная цель — это достижение проектного уровня продуктивности/приемистости каждой поддерживаемой скважины в рамках установленных сроков и бюджета: если, условно, запланировано пробурить скважину с продуктивностью по нефти 10 тонн/сутки/атм за 30 дней и 100 млн рублей, значит, по окончании строительства скважины мы должны достичь всех этих показателей.

Не совсем так… Создание ЦСБ — только один из возможных путей решения этой задачи. Объясню более подробно… Бурение скважин — это технологически сложный процесс, в который вовлечен широкий спектр специалистов, как из числа сотрудников «Газпром нефти», так и сервисных компаний. Существуют два подхода к организации выполнения такого типа работ: либо работа с генеральным подрядчиком, либо так называемый раздельный сервис. Работая по генеральному подряду, возможно выйти на целевые показатели по добыче, которые ставит перед собой компания, но очень сложно напрямую и оперативно влиять на эффективность бурения, стоимость скважины для заказчика фиксирована и не зависит от скорости бурения. Если же мы работаем по системе раздельного сервиса, то любое оперативное улучшение, которое мы делаем, напрямую и мгновенно влияет на стоимость скважины для заказчика. Но здесь возникает другой риск – за любое неправильное решение в процессе строительства скважин, за каждую минуту непроизводительного времени заказчик расплачивается повышением стоимости. Если компания по каким-либо причинам не хочет или не готова принимать на себя данные риски — она выбирает контракты по системе генерального подряда. «Газпром нефть» работает с сервисными компаниями по раздельному сервису, и именно поэтому мы решили создавать свой центр компетенций по сопровождению высокотехнологичного бурения — для нас это дешевле, чем отдавать бурение сложных скважин на генподряд, особенно в таких объемах.

Первое — толщиной пласта (на профессиональном языке это называется мощность пласта): чем пласт мощнее, тем больше в нем нефти; чем меньше мощность пласта, тем, соответственно, меньше в нем нефти. Вторая характеристика — проницаемость пласта — это характеристика того, насколько пласт способен отдавать нефть при перепаде давлений. Для примера: можно попробовать пропускать воду через губку и кирпич, но в обычных условиях через кирпич вряд ли что-то протечет, потому что проницаемость кирпича меньше, чем проницаемость губки. При этом нефтяные пласты под землей выглядят примерно как кирпич, но в их порах в сжатом состоянии находится нефть, создавая высокое внутреннее давление, поэтому при снижении давления в скважине нефть вытекает даже из этого «кирпича». Из-за того, что в первую очередь на месторождениях разбуриваются самые привлекательные участки, то мощных и проницаемых пластов становится все меньше — это общемировая тенденция.

Те KPI, которые мы ставили перед собой, рассчитывая экономическую эффективность проекта, были достигнуты. Проект по созданию Центра сопровождения бурения был завершен, теперь наша задача — поддерживать его в актуальном состоянии, ведь инструменты постоянно развиваются. Для того чтобы еще больше повысить свою эффективность, мы работаем с компаниями, которые занимаются когнитивными системами и искусственным интеллектом.

Конечно, мы изучали опыт как зарубежных, так и отечественных коллег. Мы посетили все ЦСБ, которые на тот момент были в России, съездили в несколько центров поддержки производственных операций иностранных компаний в Норвегии и в Кувейте. Побывали на производственных объектах российской компании, которой сервис по реальновременной поддержке бурения предоставляла иностранная компания.

На начальном этапе, чтобы закрепить уверенность в том, что наши концептуальные решения соответствуют лучшим мировым практикам, мы сотрудничали с компанией, входящей в топ-4 мировых нефтесервисных компаний. Ее специалисты помогли нам в разработке концепции офиса ЦСБ, в дальнейшем мы реализовывали этот проект без привлечения внешних консультантов.

Конечно, проект проходил фазу экономической оценки. Он приносит прибыль, бурение скважин при нашей поддержке обходится компании дешевле. На текущий момент в каждой крупной вертикальной интегрированной нефтяной компании есть собственный Центр сопровождения бурения — это выгодно для компаний с большими масштабами бизнеса. «Газпром нефть» не самая крупная компания в мировом масштабе, но она в год бурит более 1000 скважин, и бурение каждой, по самой минимальной оценке, обходится компании не менее чем в 1 млн долларов. На такие работы затрачивается огромный бюджет, поэтому даже самое незначительное повышение эффективности на скважине за счет эффекта масштабирования окупает затраты. Создание офиса ЦСБ принесло ощутимые результаты меньше чем за год, даже несмотря на то, что проект действительно дорогостоящий. Для компаний с большими объемами бурения скважин подобные проекты дают практически мгновенный эффект — они очень быстро окупаются за счет масштаба.

Конечно, в проекте участвовали сотрудники ИT-подразделения и подразделения по защите информации, другие службы.

Разрабатывая проект ЦСБ, мы уделили особое внимание режиму работы сотрудников и эргономике. Даже столы в нашем офисе по-своему уникальны, в России таких столов больше нет нигде. Их можно индивидуально настроить под каждого сотрудника, что особенно важно в условиях сменой работы разных специалистов за одним рабочим местом, есть возможность работать стоя и управлять выводом информации не только на своем, но и на общих мониторах. Так как наши сотрудники работают и в ночное время, мы организовали для них комнату отдыха — специальное помещение, где они могут отдохнуть в спокойной обстановке во время своих перерывов.

По состоянию на 2017 год мы планируем оказать поддержку бурения около 750 скважин, объем поддержки бурения у нас постоянно увеличивается.

На текущий момент в штате ЦСБ 33 человека, часть из них работает по стандартному графику, 18 сотрудников работают посменно. Сейчас у нас 4 круглосуточные смены, 2 смены занимаются геологической поддержкой бурения, т.е. постоянно актуализируют геологические модели и отвечают на вопрос «куда бурить?», еще 2 смены актуализируют инженерные расчеты по буримости скважины и отвечают на вопрос «как бурить?». В процессе бурения мы постоянно получаем новую информацию о характеристиках горных пород с датчиков, расположенных рядом с породоразрушающим инструментом. Всю полученную информацию мы учитываем при обновлении геологической модели. Это позволяет нам разрабатывать оперативные корректирующие мероприятия, которые позволяют минимизировать непроизводительное время и пробурить скважину по нефтяному пласту.

Остальные сотрудники ЦСБ разделены по видам работ: есть специалисты, курирующие наши дочерние компании, — они координируют оперативные смены; есть специалисты, которые оказывают узкоспециализированную поддержку, например, геофизики, специалисты по наклонно-направленному бурению, геологи, инженер по буровым растворам.

В целом компания старается растить кадры внутри. Если у нас появляется потребность в кадрах, мы приглашаем сотрудников из группы компаний «Газпром нефть» и обучаем их нашей специфике. Около 80% позиций мы закрываем именно таким образом. Но 20% сотрудников мы набираем с рынка, используя эту возможность с точки зрения обмена опытом и привлечения новых знаний. Например, специалистов-буровиков мы набираем извне. Для того чтобы качественно управлять процессом бурения и заниматься буровым инжинирингом, нужны люди с полевым опытом в бурении. Так как «Газпром нефть» — добывающая компания, а не буровая, своих буровых бригад у нас нет, поэтому мы вынуждены искать специалистов на рынке труда.

«Газпром нефть» активно смотрит в этом направлении. Я не могу раскрывать детали, но мы ведем уже несколько проектов, в том числе с мировыми лидерами в данной индустрии, а также с ВУЗами. Применение искусственного интеллекта и машинного обучения имеет огромный потенциал в нашей отрасли — когда происходит процесс бурения, к нам поступает огромное количество информации, это Big Data в чистом виде. Кроме этого, в процессе бурения существуют большие неопределенности, количество неизвестных всегда превышает количество связывающих их уравнений, поэтому физико-математические модели часто не работают с достаточной степенью точности, и здесь нужен иной способ для анализа информации.

Сейчас в «Газпром нефть» создается центр компетенции по Data Science. Мое мнение: кадры для таких центров должны создаваться не силами нефтяных компаний, а на базе ВУЗов. Потому что сложно одновременно и работать, и изучать такие глубокие вещи. Но на текущий момент данные модули не являются обязательным элементом подготовки кадров для буровых специальностей. Я считаю, что в этом смысле нужно реформировать подход к подготовке специалистов технических компетенций в ВУЗах, курсы по Data Science в XXI веке должны стать обязательным элементом подготовки специалистов в бурении, геологии и разработке месторождений. Я слежу за этой темой: читаю публикации, связанные с применением инструментов Data Science в промышленности. Потенциал у новых технологий, в том числе Data Science, огромный, как в бурении, так и в нефтяной отрасли в целом.

Один параметр я уже назвал — производительное время. Другой — эффективная длина горизонтальной секции скважины. При бурении горизонтальной скважины этот параметр показывает, какая часть длины горизонтальной секции находится внутри тонкого нефтяного пласта (на большинстве наших месторождений средняя толщина пластов составляет около 3-4 м). После внедрения ЦСБ параметр эффективной длины горизонтальной секции вырос с 65% до 92%, т.е. из 100 пробуренных метров 92 будут пробурены по нефти, а раньше было только 65 м. Мы этого достигаем за счет постоянного анализа информации, которая собирается в процессе бурения, далее мы делаем прогноз, моделируем, что произойдет при бурении ближайших 100 м. Благодаря этому мы уходим от реактивного воздействия к проактивному.

Многие компании до сих пор работают без проактивного подхода, поэтому, если на скважине случается какой-то инцидент, собирается комиссия, чтобы проанализировать случившиеся и составить план, как ликвидировать сложившуюся ситуацию. Мы же занимаемся прогнозированием не только когда видим какое-то осложнение, мы постоянно актуализируем модели, наблюдаем за тем, насколько та или иная скважина ведет себя стабильно в процессе бурения. Если мы видим, что скважина ведет себя не так, как прогнозировалось, мы предпринимаем профилактические меры, чтобы не случилась авария или не пришлось скважину перебуривать.

Наша основная задача с точки зрения инжиниринга — это точный актуализированный прогноз в процессе бурения. Это очень важно для бурения, ведь под землей невозможно ничего увидеть напрямую.

Те методы, которые применяются для изучения процессов, что происходят под землей, в первую очередь сейсмические, позволяют осуществлять планирование с очень большой погрешностью. К примеру, они позволяют определить, что нефтяной пласт залегает на глубине 5 000 м ± 10 м, а подобная точность для пласта толщиной 3-4 м не позволяет определить структурные изменения пласта на этапе планирования до начала бурения, поэтому нужно постоянно актуализировать наши прогнозы уже в процессе бурения.

В ЦСБ используются программные комплексы, позволяющие создавать и актуализировать 3D геологические модели, производить инженерные расчеты буримости скважин. Для оценки буримости в программном комплексе выполняется необходимый набор расчетов. В него входят расчеты нагрузок в процессе бурения. Когда мы бурим вертикальную скважину, там все просто: сила тяжести действует вниз и скважина бурится вниз, а когда речь идет о горизонтальном бурении, нам нужно понимать, какой режим бурения обеспечит продвижение вперед, учитывая силу тяжести и трение. Гидравлические расчеты показывают, насколько хорошо скважина очищается от выбуренной породы, а также позволяют оценить вероятность обрушения или разрыва скважины в процессе бурения. Также выполняются расчеты, связанные с пересечением скважиной траекторий других скважин, уже существующих на этом месторождении. Точность инженерных расчетов напрямую влияет не только на непроизводительное время, но и на показатели промышленной безопасности. Так для скважин, поддерживаемых ЦСБ, коэффициент аварийности равняется нулю.

Есть два места, откуда мы можем получать данные: непосредственно с устья скважины на поверхности, там установлены датчики весов, анализаторы выбуренной породы, производятся замеры свойств буровых растворов. Второй источник информации расположен рядом с буровым долотом, там находятся сенсоры, показывающие, какая порода окружает долото в данный момент. Эта информация поступает через гидравлический канал практически в реальном времени, дальше ее собирают на устье скважины и через спутниковую связь отправляют на центральный сервер, к которому мы подключены.

На текущий момент мы одновременно поддерживаем около 25–30 скважин, которые находятся в бурении, а в целом это около 70 буровых бригад. Те скважины, которые сейчас не поддерживаются, могут через пару недель дойти до такого этапа, что мы возьмем их на сопровождение.

В России у нас широкая география, наш самый восточный поддерживаемый объект расположен на шельфе Сахалина, самый западный в России расположен в Оренбургском регионе. Также мы поддерживаем скважины, которые бурятся в Сербии, там есть дочерняя компания «Газпром нефти» — НИС (Нефтяная индустрия Сербии).

В современном мире это уже не проблема. Обычно хватает традиционных средств связи. Там, где могут быть проблемы, иногда приходится разворачивать мобильные пункты связи, например, в Арктике. Такие проекты координирует сегмент, отвечающий за ИТ и коммуникации.

С точки зрения коммуникаций есть определенные планы, направленные на улучшение. Например, необходимо создавать системы, которые позволили бы консолидировать весь объем наших расчетов плюс геологические модели и представлять их на едином экране в виде, понятном как для менеджеров, так и для специалистов узкого профиля. Мы работаем над задачей создания единого интерфейса, который бы позволил пользователям, находясь в любой точке земного шара, видеть текущее положение дел и удаленно участвовать в процессе коммуникаций. На самом деле это уже есть, но коммуникация ограничена лицами, вовлеченными в проекты по бурению, — это специалисты ЦСБ и сотрудники, которые находятся на буровых. Они могут постоянно видеть всю информацию, пересылать ее и общаться друг с другом. Наша задача — вывести этот проект на новый уровень и за счет этого повысить качество коммуникаций.

Забавно, что вы привели эту аналогию. В дизайн нашего офиса мы умышленно заложили некий элемент космоса, чтобы была аналогия с Центром управления полетами. Тем самым мы хотели подчеркнуть важность той работы, которую выполняет Центр сопровождения бурения, не только с точки зрения экономической выгоды, но и с точки зрения безопасности производства. Корректность наших прогнозов напрямую влияет на уровень аварийности: чем точнее наши расчеты, тем ниже вероятность того, что на скважине произойдет авария, которая может привести к гибели людей. На этапе планирования невозможно просчитать все, иногда бригады бурения сталкиваются с непредвиденными ситуациями. Для того чтобы на них реагировать адекватно, необходимо выявить причины их возникновения, а для этого нужен постоянный анализ. Здесь ЦСБ вносит существенный вклад. Я могу с гордостью сказать, что на скважинах, которые мы сопровождаем, никаких серьезных инцидентов, тем более аварий, не происходило.

Я хочу отметить еще один момент. Мы работаем с неопределенностями, именно поэтому ЦСБ был создан на базе научно-технического центра «Газпром нефти». Чем отличается научное знание от ненаучного? При использовании научного подхода и методик всегда, отвечая на один вопрос, ты получаешь два новых. Когда мы что-то улучшаем, мы сразу же видим потенциал для дальнейшего улучшения. Мы понимаем, что не должны стоять на месте, должны постоянно совершенствовать свои подходы, алгоритмы, софт и т.д. И в смысле наукоемкости мы также близки к Центру управления полетами.

К нам достаточно часто приезжают внешние делегации с целью обмена опытом. В то же время и внутри «Газпром нефти» наша площадка пользуется популярностью в данном контексте, потому что компания продолжает создавать ситуационные центры для поддержки своей производственной деятельности. Создан центр управления эффективностью, создается центр по поддержке добычи на шельфовых проектах, на этапе концептуальной разработки находится центр по управлению крупными проектами. Коллеги приходят в том числе и к нам, и, конечно, мы делимся с ними своим опытом.