Цифровизация меняет представление о бурении, позволяя производителям буровых установок повысить эффективность работы и снизить расходы на эксплуатацию. Ценность этих изменений очевидна, но для того, чтобы извлечь из них максимальную пользу, требуются инвестиции, на которые не у каждой компании есть средства. Компания Nabors разработала технологию, которая не только повышает производительность ее собственного флота, но и может быть использована на буровых установках, принадлежащих другим буровым подрядчикам, для обеспечения аналогичных улучшений в области безопасности, эффективности и снижения выбросов ГНВП.
Инвестиции в автоматизацию
В 2016 году, осознав, что эффективность может быть достигнута за счет автоматизации, компания Nabors разработала концепцию установки R801, первой в мире полностью автоматизированной наземной буровой установки. Целью создания роботизированной установки было продемонстрировать возможность применения автоматики для оцифровки и выполнения повторяющихся рабочих процессов для повышения эффективности и последовательности операций. Инженеры надеялись улучшить процесс бурения и в то же время переориентировать работу бурильщиков, которые смогут передать повторяющиеся, ручные, повседневные задачи автоматизированным системам и вместо этого сосредоточиться на наставничестве бригады, планировании операций и специализированной деятельности. Не менее важно для разработчиков, что эта технология снижает степень риска, удаляя персонал с буровой установки и стола ротора, которые являются одними из самых опасных мест на буровой.
Команда разработчиков провела оценку существующих операционных систем буровой установки и обнаружила, что ни одна из них не отвечает их требованиям. Они приступили к разработке операционной системы буровой установки с машинно-технологическим уровнем и гибким механизмом последовательности действий, который позволил бы адаптировать процесс бурения к конкретным требованиям месторождения и мог бы легко включать в себя различные компоненты оборудования. Благодаря этой возможности буровики смогли бы добиться стабильной производительности, не ограничиваясь жестким процессом, а добывающие компании (закзчики) могли бы легко корректировать рабочие процессы для постоянного совершенствования.
Много времени было потрачено на тестирование возможностей полной автоматизации со схемами, координирующими работу различных машин с одновременным выполнением множества действий. Результаты заложили основу для создания интеллектуальной операционной системы буровой установки SmartROS™.
Когда буровая установка R801 начала работу в бассейне Permian Basin, она добилась ощутимых улучшений в производительности, включая сокращение времени на сборку технологии. Автоматизация не только ускорила процесс бурения, но и повысила уровень безопасности. На протяжении всей программы бурения на R801 было зарегистрировано ноль несчастных случаев. Автоматизация минимизировала NPT, а высокая мощность, подаваемая на буровую установку, обеспечила низкий уровень выбросов углекислого газа. R801 продемонстрировала возможность полностью автоматизированного бурения на суше.
Обеспечение лучшей производительности
Установленная на буровых установках компании Nabors операционная система буровой установки SmartROS™ позволила оптимизировать буровые операции и создать более безопасную рабочую среду. Система, которая взаимодействует с робототехникой и координирует действия, например, когда роботизированный трубоукладчик поднимает с мостков буровой инструмент и передает его на верхний привод, предсказуемо выполняет действия, которые обычно требуют вмешательства человека. С автоматизированной системой рабочие меньше подвергаются воздействию опасных движущихся частей и проводят меньше времени в «красной зоне», что значительно снижает риск инцидентов и травм.
Интеллектуальная операционная система буровой установки — это платформа для цифровизации и автоматизации процессов бурения, создающая гибкость для обеспечения ценности в различных конфигурациях. Установленная на более чем 150 буровых установках Nabors, операционная система буровой установки SmartROS™ доказала свою ценность в качестве механизма последовательности действий, который считывает набор инструкций и отдает команды машинам, выполняющим поставленные задачи.
Операционная система построена на платформе Linux и использует рабочие процессы, основанные на деятельности, которые можно просматривать в интуитивно понятном пользовательском интерфейсе, что упрощает настройку и работу. Поскольку каждый клиент индивидуален, процесс бурения не может быть неизменным. Простой дизайн этой системы позволяет пользователям перетаскивать программное обеспечение для визуальной последовательности работы каждого станка. По завершении составления последовательности файл загружается в систему автоматизации процесса и выполняется в соответствии с инструкциями.
Когда система была впервые развернута на буровых установках Nabors, бурильщики использовали пиктограммы, представляющие каждую функцию бурения, для взаимодействия с собственными инструментами, включающими автоматизированную систему наведения и исполнения: SmartNAV™ и SmartSLIDE™. Эти решения включают в себя программное обеспечение для защиты от столкновений и вращающуюся управляемую спуско-подъемную систему для принятия стабильно точных решений по направлению и исключительного размещения ствола скважины. Система наведения, SmartNAV™, дает указания системе управления наклонно-направленным движением, SmartSLIDE™, которая автоматизирует наклонно-направленное бурение, приспосабливаясь к неожиданным изменениям в пласте, и повышает производительность за счет сокращения общего времени цикла. Компания Nabors успешно пробурила более 1900 скважин и миллионы футов с помощью этих инструментов.
Операционная система буровой установки SmartROS™ не зависит от оборудования. Разработанная для использования на буровых установках сторонних производителей, она может быть модернизирована для любого парка буровых установок, даже если все оборудование не было стандартизировано. Она интегрируется с любой системой управления для обеспечения всех возможностей, которые она предоставляет на буровой установке Nabors. По состоянию на начало третьего квартала 2022 года компания Nabors развернула систему SmartROS™ на 13 буровых установках сторонних производителей, а систему SmartDRILL™ — на трех буровых установках, и еще две установки планируется установить до конца квартала.
Новое оборудование легко добавляется, поэтому модернизация буровых установок не приводит к длительным простоям, а поскольку система может содержать приложения сторонних производителей, она может быть развернута на буровых установках конкурентов так же легко, как и на флоте Nabors.
Другие буровые подрядчики имеют свои собственные системы управления, с которыми платформа должна взаимодействовать, поэтому конструкторы разработали стандартный интерфейс, позволяющий SmartROS™ взаимодействовать с механизмом секвенирования, посылая команды, которые могут быть выполнены любыми машинами, установленными на буровой установке. Этот интерфейс является основой автоматизации процесса.
Партнерство для повышения производительности
Nabors сотрудничает с международной нефтесервисной компанией для автоматизации связи между SmartROS™ и инженерными проектами сервисной компании с целью расширения автоматизации буровых установок и повышения надежности строительства скважин. Целью данной инициативы является повышение совместимости между планом скважины и выполнением работ на скважине.
Интеграция SmartROS™ через открытый интерфейс SmartPLAN™ обеспечивает беспрепятственный цифровой опыт для интерактивного планирования, составления графиков и координации деятельности буровой установки. Это также позволяет оптимизировать буровые и рабочие процессы для автоматизированного бурения при бурении ствола скважины.
Что дальше
Системы управления буровыми установками стремительно развиваются от автоматизированных к автономным. Сегодня все больше и больше машин автоматизировано. Следующий шаг — создание интеллектуальных приложений, способных оптимизировать скорость СПО, повысить точность управления забойными инструмента и прогнозировать отказы для оптимизации бурения и устранения неисправностей в режиме реального времени.
Данные являются ключом к достижению этой цели. Операционная система буровой установки, выступающая в качестве централизованного узла данных, может безопасно предоставлять данные интеллектуальным другим приложениям, созданным на базе операционной системы буровой установки. ИИ может оптимизировать процесс бурения по мере сбора и анализа данных.
Автоматизированное управление забойным двигателем — первое из многих собственных приложений управляемое искусственным интеллектом, которое было успешно внедрено, и в ближайшие два года будет представлено еще больше приложений, чтобы приблизить отрасль к действительно автономным операциям.
