Marathon Oil (PI System)

Marathon Oil – международная нефтегазовая компания, занимающаяся разведкой и добычей углеводородов, основанная в 1887 году со штаб-квартирой в г. Хьюстон, штат Техас. Как известно, именно в том году в США был изобретен прообраз современного автомобильного двигателя. С 1889 г. по 1911 г. компания входила в состав треста Standard Oil Джона Д. Рокфеллера. Компания имеет подразделения в Европе и в Африке, располагает активами в Шотландии, Норвегии, на островах Экваториальной Гвинеи.

Компания Marathon Oil начала использовать информационную инфраструктуру PI System в 1987 году, и первым менеджером по продажам компании OSIsoft, который работал с Marathon Oil, был основатель компании Oil Systems Incorporated, впоследствии переименованной в OSIsoft - доктор Патрик Кеннеди.

Полноценное использование PI System в подразделении разведки и добычи углеводородов Marathon Oil началось в 2005 году, а в 2006 первые системы были внедрены на объектах в Норвегии и Экваториальной Гвинее.

Изначально, как это и делалось на всех нефтеперерабатывающих предприятиях, компания использовала PI System лишь в качестве серверов архивных данных. Впоследствии в Marathon Oil реализовали полноценную стратегию использования PI System как информационной инфраструктуры в масштабах всей компании, включая перерабатывающие и добывающие активы.

В 2011 году Marathon была разделена на две компании, что довольно часто случается в нефтегазовой отрасли. Одна из компаний, появившихся в результате разделения, была названа Marathon Oil, и в нее вошли предприятия, занимающиеся разведкой и добычей углеводородов. Предприятия по переработке и сбыту вошли в состав второй компании - Marathon Petroleum, и сегодня в подразделениях этой компании, отвечающих за переработку и транспортировку сырья, установлено 9 экземпляров PI System. На предприятиях Marathon Oil в настоящий момент функционируют 3 экземпляра PI System.

Несколько лет назад компания Marathon Oil претворила в жизнь свой проект MaraDrill™, целью которого была оптимизация времени бурения, повышение эффективности и уменьшение капитальных затрат. Технология MaraDrill, реализованная на основе PI System, продемонстрировала преимущества использования данных, получаемых c высокой частотой дискретизации с буровых установок. Анализ этих данных позволяет, в частности, справиться с такими проблемами, как нежелательная вибрация, которая возникает в результате явления «прилипания-проскальзывания» бурового долота. Помощник или конкурент? Чем ИИ может быть полезен в HR-процессах

Использование технологии MaraDrill приводит к существенному увеличению скорости бурения и, как следствие, уменьшению времени от забуривания до выхода на конечную глубину скважины что в итоге позволяет уменьшить сроки бурения скважин благодаря использованию данных о процессе, поступающих в реальном времени.

Технология MaraDrill, реализованная на базе PI System, представляет собой фундаментальный сдвиг в области оптимизации операций по разведке и добыче.

В состав проекта MaraDrill входит 30 буровых установок, расположенных на территории США, которые Marathon Oil арендует у компании Helmerich & Payne для бурения горизонтальных скважин на суше. Буровые площадки компании находятся в трех нефтегазоносных районах: месторождение Игл-Форд (южная часть Техаса), месторождение Баккен (в Северной Дакоте, недалеко от границы между США и Канадой), месторождение Вудфорд (в штате Оклахома).

Как мы уже отмечали, для эффективного управления процессом бурения необходима высокая частота обновления технологических данных — приблизительно раз в секунду. В нижней части рисунка 1 приведен график с дискретностью поступления данных 20 секунд, который видит бурильщик в своей кабине. При таком временном разрешении параметры технологического процесса являются не очень информативными из-за возможного пропуска и сглаживания пиковых значений. Некоторые вендоры предоставляют специалистам Marathon Oil данные с разрешением 10 секунд (средний график). MaraDrill при помощи PI System и PI Coresight собирает, хранит и отображает данные, поступающие с дискретизацией в 1 секунду, что обеспечивает их максимальную достоверность (верхний график).

Данные от буровых установок поступают в PI System двумя различными способами (Рисунок 2): через корпоративную коммуникационную сеть Marathon Oil, то есть через сетевую архитектуру сбора данных непосредственно на нефтяном месторождении, и через общедоступные спутники связи. Все данные через коммуникационную вышку в Хьюстоне поступают в PI System и становятся доступными как для индивидуальных пользователей системы, так и для приложений, которые используют эти данные в своей работе.

Marathon Oil используют 4 различных способа визуализации и анализа получаемых данных. Пользователи в корпоративной сети Marathon Oil используют PI Datalink или PI Coresight на своих ПК, мобильные пользователи используют версию PI Coresight для iPad и iPhone. Для отображения событий используется наиболее удобный для Marathon Oil компонент - PI System Explorer. Кроме того, сейчас очень востребованным средством визуализации для Marathon Oil является платформа TIBCO SpotFire, предоставляющая большие возможности для расширенного анализа данных.

Как мы уже отмечали раннее, одной из серьезных проблем, приводящей к большим убыткам при бурении, является так называемое явление «прилипание-проскальзывание» бурового долота (`stick-slip`). Чтобы понять природу этого явления, следует представить электродрель, которой сверлят стену из гипсокартона, при этом дрель вращается, но не углубляется в стену. Примерно то же происходит под землей при эффекте «прилипании-проскальзывании». Это приводит к износу и более частой замене долота, необходимости дополнительных подъемов и спусков бурового инструмента, и, как следствие, к дополнительным энергозатратам. Отображение этого явления в PI Coresight мы видим на Рисунке 4.

Выявление явления «прилипания-проскальзывания» долота является одним из основных преимуществ применения технологии MaraDrill в компании Marathon Oil, которая позволяет предотвращать эту проблему и повышать эффективность бурения.

Кроме очевидных преимуществ по сокращению затрат, технология MaraDrill позволяет интегрировать данные, собираемые PI System, с данными системы полного жизненного цикла скважин WellView, в которой хранится вся информация по бурению скважин, такая как тип скальных пород, через которые придется пройти при бурении, или количество дней, затраченных на бурение этой скважины, общий план месторождения. На рисунке 5 слева мы видим экранную форму PI Coresight, построенную на основе интегрированных данных, что позволяет просматривать точные значения параметров в необходимом диапазоне на любом этапе буровых работ. Кроме того, можно выбрать точный промежуток времени на тренде и экспортировать все данные за этот промежуток в XML-документ для дальнейшего использования в TIBCO Spotfire. Потоки данных при интеграции двух корпоративных решений PI System и WellView показаны на рисунке 5 справа.

Технология MaraDrill благодаря подробному анализу всех событий, произошедших при бурении конкретной скважины, позволяет значительно сократить время бурения скважин. На Рисунке 6 показано сокращение времени от забуривания скважины до выхода на полную глубину в месторождении Игл-Форд в Южном Техасе. В 2012 и 2013 годах компании Marathon Oil удалось улучшить свои показатели более чем на 50 % и уменьшить время бурения скважины с 24 до 12 дней. Как видно, на конец 2013 года продолжительность бурения в 12 дней сохранялась в течение трех кварталов подряд.

Среди всех анализируемых событий отдельно следует отметить анализ событий для определения эффективности бурения, который проводится при помощи описания объектной модели в PI Asset Framework и выделения событий в PI Event Frames.

Бурение, как и другие операции в нефтегазовой отрасли, осуществляется 24 часа 7 дней в неделю, одна буровая бригада работает 12 часов днем, другая бригада работает 12 часов в ночную смену. У каждой буровой бригады 7 рабочих дней и 7 выходных. При таком подходе есть возможность все события разделить на группы: события бурения, события соединения и другие. Если глубина скважины увеличивается, то это эффективное событие. Под неэффективными событиями понимаются все необходимые операции, которые не приводят к увеличению глубины скважины, например, присоединение дополнительной трубы. При помощи анализа эффективных и неэффективных событий проводится сравнение и выясняется, какой буровой подрядчик и какая команда является лучшей и почему.

Как можно построить объектную модель PI Asset Framework исходя из этих условий?

Прежде всего, в качестве основного элемента объектной модели принимается буровая установка, для каждой установки создается от 20 до 30 атрибутов-параметров, поступающих из PI System раз секунду или чаще. Основным событием для буровой установки является процесс бурения скважины, длящийся 12-14 дней. Буровой установке будет соответствовать элемент PI Asset Framework, а каждой скважине – событие в PI Event Frames.