Разведочно-эксплуатационная компания Hocol S.A. работает в Колумбии, в том числе в отдаленном регионе верховья реки Магдалена, уже более 50 лет. С 1984 г. в долине этой реки, в условиях сложного рельефа Колумбийских Анд, Hocol эксплуатирует четыре промысла, суммарная добыча которых в настоящее время составляет приблизительно 30 000 баррелей нефти в сутки.
Компания Hocol применяла прогрессивный подход к разведке и добыче на протяжении всей своей истории, и месторождения в долине реки Магдалена не стали исключением. Компания постоянно стремилась найти способы повысить эффективность и экономичность эксплуатации своих промыслов. Поэтому в 2008 г., после продолжительного периода снижения добычи и производительности промыслов, компания решила предпринять действия, чтобы обратить негативную тенденцию вспять.
Для этого, однако, потребовалось тщательно пересмотреть процессы и технологии эксплуатации месторождений. Кроме того, компании было необходимо снабдить операторов своих промыслов инструментами для повышения эффективности и производительности их труда. В конечном итоге промыслы должны были стать чем-то большим, чем сумма своих составляющих, и решающая роль в достижении этой цели была отведена эффективности операторов.
Долина реки Магдалена простирается от нижних оконечностей Анд через бесплодную пустыню Татакоа и проходит мимо 5200-метровой горной вершины Невадо-дель-Толима. Hocol ведет в долине добычу нефти и газа на четырех промыслах - Сан-Франциско, Балькон, Палермо и Мональ - общий объем добычи на которых составляет около 30 000 баррелей нефти в сутки.
На фоне снижения добычи в течение нескольких лет компания применяла различные технологии добычи, пытаясь повысить нефтеотдачу. Руководствуясь прогрессивным подходом к эксплуатации и стратегией минимизации воздействия на окружающую среду, компания пробовала применять различные методы вторичного извлечения, такие как заводнение, для стимуляции нефтеотдачи. Кроме того, специалисты Hocol пробовали использовать как альтернативу воде закачку газа а также бурить горизонтальные скважины и скважины с большими отклонениями от вертикали для повышения потенциала отдачи пласта, однако все эти приемы не позволили получить то комплексное решение, которое искала компания.
Упомянутые четыре промысла представляли собой комбинацию различных типов скважин, включая фонтанные скважины наряду со скважинами, оборудованными электрическими центробежными насосами с частотным преобразователем, скважины с винтовыми насосами и скважины со штанговыми насосами. Компания обнаружила, что такое смешение типов скважин приводило к увеличению потребности в эксплуатационном надзоре. Вместе со снижением добычи это заставило Hocol подойти к проблеме с другого конца.
Пересмотр подходов
Компания Hocol стремилась увеличить добычу, надежность и безопасность путем повышения эффективности работы операторов за счет применения усовершенствованных технологий и процессов. Для этого компании было необходимо решить несколько масштабных задач.
Во-первых, чтобы увеличить добычу и повысить эффективность работы операторов, нужно было найти способ более наглядно визуализировать скважинные условия и получать информацию о состоянии добывающих скважин. Это дало бы операторам возможность принимать более оперативные и взвешенные эксплуатационные решения.
Кроме того, три четверти времени эксплуатационного персонала уходило на регулярные обходы и контроль параметров работы скважин, что подразумевало переезды с одного промысла на другой для проверки ситуации. С этими переездами возрастала также вероятность автомобильных аварий.
В результате компания поставила перед собой задачу сократить частоту таких обходов эксплуатационным персоналом без негативного влияния на работу скважин. В идеальном случае устранение потребности в регулярных обходах с целью контроля параметров работы скважин позволило бы освободить ценное время операторов, чтобы они могли сосредоточиться на деятельности, способствующей увеличению добычи. И, кроме того, компания надеялась, что сокращение частоты обходов повысит и безопасность.
Для решения этих задач и увеличения добычи компания Hocol обратилась к фирме Equipo Y Controles (ECI) с просьбой найти способ устранить регулярные обходы и улучшить визуализацию добычи, а также установить системы, необходимые для дистанционного управления. Специалисты ECI начали работу над поставленными Hocol задачами с изучения четырех месторождений.
В ходе изучения специалисты ECI нашли 36 кустов с группами из четырех-пяти скважин, подающих продукцию в один из четырех пунктов сбора. Каждый куст был связан со скважинами нескольких типов. Для получения оптимальных результатов работа куста скважин должна быть автономной.
Всего на месторождениях оказалось около 110 добывающих скважин, привязанных к пунктам сбора продукции. Сюда входили скважины с различными типами эксплуатации и всеми нюансами, свойственными каждому из них. Были обнаружены скважины следующих типов:
- фонтанные скважины, где нефть поступает на поверхность под собственной энергией;
- газлифтные скважины, где нефтяная эмульсия поднимается на поверхность за счет закачки газа в пласт;
- скважины, где для механического подъема нефти на поверхность используются электрические центробежные насосы (ЭЦН) с частотнo-регулируемым приводом (ЧРП);
- скважины, где для механического подъема нефти на поверхность используются винтовые насосы кавитационного типа;
- скважины со штанговыми глубинными насосами, где наземный балансир приводит в движение насосную штангу, которая передает возвратно-поступательное движение к плунжеру скважинного насоса для подъема нефти на поверхность.
36 кустов месторождения, равномерно распределенные между четырьмя пунктами сбора продукции, требовали сложного обмена информацией через систему SCADA для поддержания необходимой продуктивности. Кроме того, специалисты ECI обнаружили, что у ЭЦН и ЧРП, используемых на некоторых добывающих скважинах, не было электрических интерфейсов для съема данных.
Внедрение цифровых технологий
Решение, предложенное ECI для стоящих перед Hocol задач увеличения добычи, вкладываются в концепцию «цифрового месторождения» на базе технологий Honeywell. Для кустов скважин это означало оснащение каждого из них программируемым логическим контроллером (ПЛК), предполагающим использование беспроводных технологий для обмена данными с установленными на месторождениях передатчиками. Специалисты ECI также установили проводные интерфейсы на частотные преобразователи отдельных скважин, что позволило изменять скорость и дало возможность без лишних затрат собирать информацию о скорости, частоте и мощности.
Топология промыслов Hocol также сыграла значительную роль в выборе типа новой технологии, которую решила внедрить фирма ECI. Сложный рельеф вкупе с окружающей растительностью создавали неблагоприятные условия для организации дальней двухточечной или многоточечной связи, поэтому для сбора информации о кустах с контроллеров специалисты ECI решили прибегнуть к технологии спутниковой связи.
Этот подход позволяет легко добавлять скважины в систему или удалять их из системы, а также упрощает смену метода эксплуатации и увеличивает сферу контроля оператора. Резидентный контроллер Honeywell с резервированием управляет добычей на кустах скважин. Любая информация о работе куста скважин, а также изменения уставок управления и команды из удаленных операторных и географически распределенных центров инженерных знаний передаются через спутник.
В целом этот подход означает, что приложение SCADA, реализованное в Hocol, использует спутниковую связь для передачи нужной информации в нужную точку системы вместо того, чтобы полагаться на традиционные проводные датчики в части перенаправления информации соответствующему конечному пользователю. В частности, в новой системе обмен информацией между различными кустами скважин, пунктами сбора продукции и удаленными инженерными центрами осуществляется с помощью терминала спутниковой связи VSAT. Модули обработки информации обмениваются данными с внешней антенной, оборудованной приемопередатчиком. Приемопередатчик принимает или отправляет сигнал спутниковому ретранслятору, который, в свою очередь, отправляет или принимает сигналы с компьютера наземной станции, выступающего в роли центрального узла данной системы.
Каждый конечный пользователь соединен с узловой станцией через спутник по топологии «звезда». Это означает, что для того, чтобы один конечный пользователь мог связаться с другим, каждое сообщение должно сначала поступить на узловую станцию, которая передает его через спутник на VSAT-терминал другого конечного пользователя, где происходит обработка данных, речи и видеосигнала. Беспроводные датчики Honeywell, устанавливаемые на устье скважин, собирают и загружают технологическую информацию в ПЛК Honeywell, предлагая более гибкое решение за счет исключения традиционно используемых медных кабелей и кабельных лотков.
Усовершенствованное дистанционное управление
Резервированные серверы Honeywell Experion, размещенные в этом узле, обеспечивают обмен данными между кустами скважин, удаленными пользователями и удаленными пунктами сбора продукции, а также подключение к серверу Honeywell eServer, который подсоединен к сети Интернет и позволяет удаленным инженерным службам, таким как служба контроля состояния скважин, отслеживать состояние конкретных скважин и отправлять на них уставки. Благодаря подключению eServer к пунктам сбора операторы получают прямой доступ к данным управления и параметрам работы скважин. Такого рода подключение позволяет удаленным поставщикам инженерных услуг делать рекомендации в отношении поведения скважин и указывать на аномальные события.
Наличие многофункционального канала связи упрощает обмен данными и является критическим условием дистанционного контроля. Например, у Hocol заключен договор с компанией по обслуживанию скважин, предусматривающий контроль работы электроцентробежных и винтовых насосов, что предполагает передачу больших объемов данных дистанционного контроля для обеспечения оптимальной работы скважин. Новое удаленное подключение значительно упростит контроль поведения скважин для этой компании.
Возможности беспроводной связи «цифрового месторождения» распространяются и на опасные зоны, где Hocol использует беспроводные датчики в защищенном исполнении. Датчики Honeywell XYR6000, устанавливаемые непосредственно на устье скважины, помогают контролировать состояние этой зоны путем съема технологических показателей, таких как перепад давления и температура, напрямую с устья. А сеть OneWireless передает эту информацию операторам для сведения и изучения.
Инфраструктура беспроводной связи обеспечивает гибкость и удобные возможности расширения в отношении эксплуатируемых скважин, а также упрощает процесс добавления или изменения скважин, сводя к минимуму связанные с этим потребности в логистике. Например, такая система упрощает смену метода эксплуатации скважины с минимальным влиянием на конфигурацию средств автоматизации.
Эффективность и эксплуатационные преимущества
На сегодняшний день внедренные на месторождениях Hocol цифровые технологии позволили получить результаты, свидетельствующие о смене ранее сложившейся в компании тенденции на противоположную. В течение полугода компании удалось обратить вспять негативную тенденцию снижения добычи на своих промыслах. Этот успех компания относит на счет аналитических возможностей и улучшенного обмена информацией, предложенных новой системой. Расширенные аналитические возможности в масштабах всей системы, обеспечиваемые цифровыми технологиями, позволяют операторам анализировать ранее недоступные массивы данных. Следствием этого является повышение общей эффективности эксплуатации и увеличение объемов добычи промыслов.
Раньше около 75 % персонала Hocol уделяли основное время регулярным обходам, связанным с физическими переездами с промысла на промысел. После внедрения беспроводных технологий, образующих основу «цифрового месторождения», потребность в обходах сократилась, что позволило операторам Hocol сосредоточиться на деятельности, непосредственно влияющей на эффективность добычи.
Кроме того, возможности детального дистанционного наблюдения за работой скважин, предоставленные эксплуатационным и инженерным центрам, обеспечивают надежный контроль над обстановкой на промыслах и позволяют более оперативно реагировать на нештатные ситуации. По оценкам компании, повышение оперативности и адекватности реагирования на нарушения в работе скважин может предотвратить потери, исчисляемые миллионами долларов в сутки.
