Нефтегазовая скважина является основным технологическим объектом и средством, определяющим эффективность добычи на всех стадиях жизненного цикла месторождения. В статье представлено описание перспективной технологии, обеспечивающей снижение уровня аварийности, приведены мероприятия для предотвращения осложнений и аварийных ситуаций в процессе строительства нефтяных и газовых скважин на основе постоянно действующих геолого-технологических моделей месторождений с применением технологий искусственного интеллекта, промышленного интернета и индустриального блокчейна, проводимых в рамках создания цифрового месторождения. По оценкам экспертов цифровые или высокотехнологичные скважины позволяют обеспечить процесс эффективного управления добычей и быструю экономическую отдачу от инвестиций, что позволяет снизить стоимость освоения на 3…5 % и эксплуатационные затраты не менее чем на 20%. Предлагаемые технологии способствуют оптимизации стоимости строительства скважин, повышению уровня добычи продукции (нефть и газ) за счет интегрального применения технологий Индустрии 4.0, в том числе для шельфовых проектов.
Ключевые слова: разработка нефтегазовых месторождений; строительство скважин; бурение нефтяных и газовых скважин; геолого-геофизическая информация; большие геоданные; предотвращение аварий и осложнений; нефтегазовый интернет вещей; нейронные сети; искусственный интеллект; достоверность данных; индустриальный блокчейн; автоматизированная система; модели; машинное обучение; нейросетевые вычисления; геофизические услуги; геолого-технологические исследования.
Статья подготовлена по результатам работ, вы-полненных в рамках Программы государственных академий наук на 2013–2020 гг. Раздел 9 Науки о Земле; направления фундаментальных исследований: 131. Геология месторождений углеводородного сырья, фундаментальные проблемы геологии и геохимии нефти и газа, научные основы формирования сырьевой базы традиционных и нетрадиционных источников углеводородного сырья и 132 Комплексное освоение и сохранение недр Земли, инновационные процессы разработки месторождений полезных ископаемых и глубокой переработки минерального сырья, по теме государственного задания Фундаментальный базис инновационных технологий нефтяной и газовой промышленности, № АААА-А 16-116031750016-3; № 0139-2019-0009 в Парусе и № АААА-А19-119013190038-2 в РОСРИДе.
Abstract
An oil-gas well is the main technological object and means that determines the efficiency of production at all stages of the oil and gas field's life cycle. The scientific papers describe a promising technology that reduces the level of accidents and present measures preventing complications and accidents during the construction of oil and gas wells based on constantly operating geological technological models of fields using the artificial intelligence, petroleum internet and blockchain technologies conducted within the framework of creating a digital field. According to experts, digital or high-tech wells allow for efficient production management and rapid economic return on investment, which reduces the cost of development by 3...5 % and operating costs by at least 20%. The proposed technologies contribute to optimizing the cost of well construction, increasing the level of production (oil and gas) due to the integrated application of Industry 4.0 technologies, including for offshore projects.
Keywords: development of oil and gas fields; well construction; drilling of oil and gas wells; geological-geophysical information; Big GeoData; prevention of accidents and complications; Petroleum Internet of Things; neural networks; artificial intelligence; data reliability;industrial blockchain; automated system; models; machine training; neural network computing; geophysical services; geological technological researches.
Литература
1. Цифровая модернизация нефтегазовой отрасли: состояние и тренды / Л.А. Абукова, А.Н. Дмитриевский, Н.А. Еремин, А.Д. Черников // Датчики и системы. – 2017. – № 11. – С. 13–19.
2. Цифровой нефтегазовый комплекс России / А.Н. Дмитриевский, Н.А. Еремин, Д.С. Филиппова, Е.А. Сафарова // Георесурсы. – 2020. – Спецвыпуск. – С. 32–35. – DOI: https://doi.org/10.18599/grs.2020.SI.32–35.
3. Столяров В.Е., Еремин Н.А. Оптимизация процессов добычи газа при применении цифровых технологий // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – М.: ОАО ВНИИОЭНГ, 2018. – № 6. – С. 54–61. – DOI: 10.30713/2413-5011-2018-6-54-61
4. Еремин Н.А., Столяров В.Е. О цифровизации процессов газодобычи на поздних стадиях разработки месторождений // Научные труды НИПИ Нефтегаз ГНКАР. – 2020. – № 1. – С. 59–69. – DOI: 10.5510/ogp20200100424
5. Еремин Н.А., Столяров В.Е. Газовая скважина как ключевой объект цифрового месторождения // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. – М.: ОАО ВНИИОЭНГ, 2019. – № 9(554). – С. 5–14. – DOI: 10.33285/0132-2222-2019-9(554)-5-14
6. Hughes J.D. Drilling Deeper. A Reality Check on U.S. Government Forecast for a Lasting Tight Oil & Shale Gas Boom. – Santa Rosa, CA: Post Carbon Institute, 2016.
7. Malanichev A. Limits of Technological Efficiency of Shale Oil Production in the USA // Foresight and STI Governance. – 2018. – Vol. 12. – № 4. – Pp. 78–89. – DOI: 10.17323/2500-2597.2018.4.78.89
8. Математические модели и методики обеспечения приемлемых рисков информационно-измерительных и управляющих систем транзитных газопроводов / В.В. Алексеев, С.И. Гавриленко, А.Н. Панов, В.Е. Столяров. – Санкт-Петербургский ГЭТУ ЛЭТИ, 2016. – 160 с.
9. Особенности цифровой трансформации активов при реализации инвестиционных нефтегазовых проектов/ Н.А. Еремин, М.А. Королев, А.А. Степанян, В.Е. Столяров // Газовая промышленность. – 2019. — Т. 783. – № 4. – С. 116–127.
10. Анализ качества данных станции геолого-технологических исследований при распознавании поглощений и газонефтеводопроявлений для повышения точности прогнозирования нейросетевых алгоритмов / А.И. Архипов, А.Н. Дмитриевский, Н.А. Еремин, А.Д. Черников, С.О. Бороздин, Е.А. Сафарова, М.Р. Сейнароев // Нефт. хоз-во. – 2020. – № 8(1162). – С. 63–67. – DOI: 10.24887/0028-2448-2020-8-63-67
11. Drilling Problems Forecast System Based on Neural Network / S. Borozdin, A. Dmitrievsky, N. Eremin, A. Arkhipov, A. Sboev, O. Chashchina-Semenova, L. Fitzner, E. Safarova // Society of Petroleum Engineers. – 2020, October 21. – DOI:10.2118/202546-MS
12. Об увеличении продуктивного времени бурения нефтегазовых скважин с использованием методов машинного обучения / А.Н. Дмитриевский, Н.А. Еремин, А.Д. Черников [и др.] // Георесурсы. – 2020. – Т. 22. – № 4. – С. 68–76.
13. Применение методов искусственного интеллекта для выявления и прогнозирования осложнений при строительстве нефтяных и газовых скважин: проблемы и основные направления решения / А.Д. Черников, Н.А. Еремин, В.Е. Столяров, А.Г. Сбоев, О.К. Семенова-Чащина, Л.К. Фицнер // Георесурсы. – 2020. – № 22(3). – С. 87–96. – DOI: https://doi.org/10.18599/grs.2020.3.87-96
14. Программный компонент Нефтегазовый блокчейн./ Н.А. Еремин, А.О. Водопьян, В.О. Дуплякин, А.Д. Черников, С.А. Космос // Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2020614626, 17.04.2020. Заявка № 2020613699 от 27.03.2020.
15. Программный компонент Адаптация обобщенныхнейросетевых моделей прогнозирования осложнений и аварийных ситуаций к геофизическим параметрам при бурении конкретной скважины / Н.А. Еремин, А.Н. Дмитриевский, О.К. Чащина-Семенова, Л.К. Фицнер, А.Д. Черников // Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2020660890, 15.09.2020. Заявка № 2020660179 от 08.09.2020.
16. Программный компонент Оркестровка – интеграциямодулей системы прогнозирования осложнений и аварийных ситуаций при бурении и строительстве скважин / Н.А. Еремин, А.Н. Дмитриевский, О.К. Чащина-Семенова, Л.К. Фицнер, А.Д. Черников // Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2020660891, 15.09.2020. Заявка № 2020660181 от 08.09.2020.
17. Программный компонент Нейросетевые расчеты – построение моделей прогноза осложнений и аварийных ситуаций при бурении и строительстве скважин (ПКНР) / Н.А. Еремин, А.Н. Дмитриевский, О.К. Чащина-Семенова, Л.К. Фицнер, А.Д. Черников // Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2020661356, 22.09.2020. Заявка № 2020660450 от 14.09.2020.
18. Программный компонент Индикация прогноза осложнений и аварийных ситуаций при бурении и строительстве скважин (ПК Индикация) / Н.А. Еремин, А.Н. Дмитриевский, О.К. Чащина-Семенова, Л.К. Фицнер, А.Д. Черников // Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2020661356, 22.09.2020. Заявка № 2020660450 от 14.09.2020.