Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Предпосылки и перспективы внедрения системы «интеллектуальное месторождение» на нефтегазодобывающих промыслах России 11
1.1 Современные проблемы функционирования нефтегазодобывающего комплекса России 11
1.2 Целесообразность внедрения систем «интеллектуального месторождения» в условиях существующих проблем нефтегазодобывающего комплекса 30
1.3 Проблемы формирования эффективных систем управления на нефтегазовом предприятии 37
Выводы к главе 1 43
ГЛАВА 2 Методика выбора нефтегазовых промыслов для первоочередного внедрения системы им 45
2.1 Концепция системы «интеллектуального месторождения» на нефтегазовом предприятии 45
2.2 Система показателей, позволяющая осуществить выбор нефтегазовых промыслов для первоочередного внедрения системы ИМ 50
2.3 Экономическая эффективность внедрения системы ИМ на нефтяном месторождении «Приразломное» 74
Выводы к главе 2 85
ГЛАВА 3 Организация управления в системе им и рекомендации по её внедрению на нефтегазовых промыслах
3.1 Организация управления бизнес-процессами в системе ИМ 86
3.2 Функции «блока интеллектуальное месторождение» и его роль в системе планирования 113
3.3 Алгоритм принятия управленческих решений 118
3.4 План «Дорожная карта» внедрения системы ИМ 127
Выводы к главе 3 137
Заключение 138
Список литературы
- Целесообразность внедрения систем «интеллектуального месторождения» в условиях существующих проблем нефтегазодобывающего комплекса
- Проблемы формирования эффективных систем управления на нефтегазовом предприятии
- Система показателей, позволяющая осуществить выбор нефтегазовых промыслов для первоочередного внедрения системы ИМ
- Функции «блока интеллектуальное месторождение» и его роль в системе планирования
Целесообразность внедрения систем «интеллектуального месторождения» в условиях существующих проблем нефтегазодобывающего комплекса
Российские производители нефти, природного газа и угля входят в топливно-энергетический комплекс и занимают важнейшие позиции в системе национальной экономики. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) -сложная межотраслевая система добычи и производства топлива и энергии (электроэнергии и тепла), их транспортировки, распределения и использования. От развития ТЭК во многом зависит рост, масштабы и технико-экономические показатели промышленного комплекса России. Близость ресурсов и эффективность их разработки - одно из главных требований к организации промышленности. Однако, месторождения энергетического сырья расположены неравномерно по территории России. 80% сырьевых запасов топливно-энергетических ресурсов сосредоточено в восточных районах России, а основные потребители энергии находятся в европейской части РФ, (Таблица 1.1), что обусловливает дальность перевозок и, в связи с этим, увеличение себестоимости продукции.
ТЭК тесно связан со всей промышленностью и экономикой России. Он использует 10% продукции машиностроительного комплекса, 12% продукции металлургии, потребляет 2/3 труб в стране, дает больше половины экспорта РФ и значительное количество сырья для химической промышленности. В ТЭК занято почти 2 млн. человек, его доля составляет около 30% валового внутреннего продукта страны. Его доля в перевозках составляет треть всех грузов по железным дорогам, половину перевозок морского транспорта и всю транспортировку по трубопроводам. Российский ТЭК находится на первенствующих позициях в мире практически по всем секторам. В нефтяной отрасли он занимает лидирующее место в мире по добыче, в газовой отрасли делит первое и второе места [3,4], в электроэнергетике и добыче угля входит в пятерку стран.
Большое значение в экономике страны играет входящий в ТЭК и являющийся его важнейшей частью нефтяной и газовый сектор (Таблица 1.2) [5,6]. На данный момент, именно нефтегазовая отрасль играет важнейшую роль в экономике России.
Результаты деятельности российского нефтегазового комплекса (НТК) выступают основой обеспечения платежного баланса страны, поддержания курса национальной валюты, формирования в экономике инвестиционных ресурсов. Экономика России по-прежнему зависит от доходов нефтегазовых компаний, за счет которых формируется 50% федерального бюджета и около 70% поступлений от экспорта. Рыночная стоимость акционерного капитала нефтегазовых компаний составляет половину капитализации российского рынка акций [8]. В настоящее время наблюдается спад добычи в одном из крупнейших нефтедобывающих регионов России - Ханты-Мансийском автономном округе (таблица 1.3). В 2014 году добыча составила 253 млн тонн, а по прогнозам администрации округа в 2015 составит 250,9 млн тонн. Высокая обводнённость добываемой нефти и понижение коэффициента извлечения нефти негативно сказываются на уровне добычи [2]. Таблица 1.3. - Добыча нефти в регионах России, млн.
Основным регионом нефтедобычи по-прежнему остается Западная Сибирь. Основные работы в этом регионе нацелены на поддержание объемов добычи. Тяжелые нефти Западной Сибири (их сосредоточено здесь 54%) являются наиболее ценным сырьем для переработки (моторное и котельное топливо, масла). Однако проекты по её добыче с традиционным подходом к управлению и разработке из-за высокой себестоимости, скорее всего, будут заморожены.
Открытые месторождения в России характеризуются высокой концентрацией запасов. На 57 крупнейших месторождений приходится 50% разведанных извлекаемых запасов нефти. Однако в результате опережающей выработки и неблагоприятных условий структура запасов по концентрации ухудшается. В результате увеличения обводнённости и различных осложняющих факторов себестоимость нефтедобычи повышается. Снижается доля запасов крупных и уникальных месторождений. Разрабатываемые месторождения характеризуются интенсивной тенденцией истощения, т.е. перехода на поздние стадии разработки. В настоящее время, объекты с выработанностью запасов, превышающей 50%, обеспечивают около 60% добычи. Более половины добычи на разрабатываемых месторождениях приходится на высокообводнённые объекты (с обводнённостью более 70%)[9].
Следует обозначить ряд важнейших проблем развития нефтегазового России, к которым в частности относятся: Затраты на поисково-разведочное бурение (ПРБ) списываются на себестоимость, а для нефтяных компаний, все силы которых брошены на рост капитализации, а не на развитие отрасли, выгодно снижать эти затраты. Себестоимость снижается, прибыль растет - и в глазах инвесторов компания начинает выглядеть лучше [10]. Подобная схема подходит лишь для спекулятивных инвесторов, а для стратегического инвестора объемы геологоразведочных работ имеют большое значение.
Увеличение объемов ПРБ невозможно без развития других видов ГРР, предваряющих и обосновывающих выбор тех или иных объектов поискового бурения. В первую очередь это относится к сейсморазведке - основному методу поиска объектов, перспективных в нефтегазоносном отношении. По объемам работ российская сейсморазведка, как и ПРБ, находится в стадии стагнации (Рисунок 1.2), хотя многие геофизические предприятия, работающие на суше и море, оснащены современными техническими средствами. Но они недостаточно обеспечены работой на отечественном рынке ГРР[11].
Проблемы формирования эффективных систем управления на нефтегазовом предприятии
Свойства нефти могут оказать существенное влияние на выбор способа разработки, а также создать определённые проблемы для дальнейшей её реализации на мировом рынке и для транспортировки.
Плотность нефти - нефти плотностью больше 900 кг/мЗ (тяжёлые нефти) требуют применения особых методов разработки (тепловые, карьерные и т.д.). До недавнего времени разработка месторождений тяжёлой нефти считалась нерентабельной, однако уже сейчас благодаря научно-техническому прогрессу появилась возможность рентабельно добывать тяжёлую нефть. Моделирование в системе ИМ позволят не только более рационально подобрать режим разработки для месторождений с тяжёлой нефтью, но автоматизировать сложнейшее оборудование, необходимое для разработки.
Нефти плотностью от 830 до 900 кг/м (средняя нефть) также требуют применения дополнительных методов для увеличения нефтеотдачи. Следовательно, процесс добычи нефти осложнён применением высокотехнологичного оборудования. С помощью ИМ управление процессом разработки станет гораздо удобнее и эффективнее.
Нефти плотностью меньше 830 кг/м не требуют специального подхода по их извлечению (с точки зрения плотности). Таким образом, применение интеллектуальных месторождений не даст здесь существенного прироста экономической эффективности.
Вязкость нефти - высоковязкие нефти (больше 25 МПас) невозможно добывать без применения высокотехнологичного оборудования. Из-за того, что повышение температуры вызывает уменьшение вязкости нефти, а повышение давления выше давления насыщения для пластовой нефти приводит к увеличению величины вязкости, необходимо использование современных гидродинамических моделей для тщательного расчёта процесса разработки.
Нефти с вязкостью от 5 до 25 МПас требуют дополнительных мер по увеличению нефтеотдачи, однако меньших капитальных вложений. Нефти с вязкостью до 5 МПас не требуют усложнённого режима разработки.
Содержание парафинов и серы значительно ухудшает качества нефти. Это приводит не только к необходимости использования дополнительных методов повышения нефтеотдачи, но значительно снижает стоимость барреля добытой нефти. Система ИМ позволяет усовершенствовать процесс разработки и тем самым снизить себестоимость и повысить экономическую эффективность. Нельзя не отметить актуальность этих параметров в связи со спецификой большинства месторождений России, а именно Арктического шельфа и Сибири, которые характеризуются соответственно высоким содержанием парафинов и серы. Параметры разработки. При выработанности запасов более чем на 65% обводнённость скважин может быть больше 90%, и дальнейшая разработка становится нерентабельной. Тогда как под землей остаются около 30% доказанных запасов. Система ИМ позволяет перепланировать режим разработки с целью повышения рентабельности остаточных запасов и повышают проектный КИН до проектных значений.
Иногда, чтобы избежать резкого падения дебитов и заранее спланировать щадящий режим разработки, стоит внедрить систему ИМ уже на этапе выработанности запасов более чем на 20% и при обводнённости от 30 до 90%. Таким образом, это поможет избежать в дальнейшем срочных непродуманных решений и заранее свести все МУН в единую систему.
Для отражения тенденции ухудшений параметров разработки выбран показатель увеличения темпов обводнённости. Он позволяет проследить динамику ухудшений и заметить необходимость своевременного внедрения технологий ИМ для предотвращения роста содержания воды в добываемом флюиде.
Разность между атмосферным и пластовым давлением позволяет нефти подниматься к поверхности земли. При низком пластовом давлении (менее 10 МПа) требуется применение высокотехнологичных систем извлечения нефти. Так, например, в скважину опускается дорогостоящий электрический центробежный насос (ЭЦН). Для контроля и управления процессом разработки требуется применение системы ИМ, которые уже доказали свою эффективность в работе с ЭЦН, например, у компании Saudi Aramco.
При пластовом давлении от 10 до 20 МПа есть вероятность, что потребуется применение такого оборудования, таким образом, по этому показателю оценка составляет 0,5 баллов для учёта этой вероятности.
При пластовом давлении выше 20 МПа применение дополнительных мер по увеличению нефтеотдачи не требуется.
Эксплуатационный фонд добывающих скважин как показатель представляет собой определённую сложность. Из-за того, что на шельфовых месторождениях большое количество скважин не целесообразно (все устья выведены на платформу), их количество совсем не велико. Однако, именно шельфовые месторождение в большинстве своём представляют идеальный проект для внедрения системы ИМ, автором принято решение, что в 1 балл будет оцениваться количество менее 50 и более 400 скважин. Месторождение с больше чем 400 скважинами требует комплексного управления и автоматизации на всех уровнях, чему напрямую отвечает система ИМ.
Месторождения, где количество скважин составляет от 100 до 400, могут быть экономически интересными проектами для внедрения системы ИМ.
В то время как при количестве от 50 до 100 скважин - это чаще всего небольшие месторождения и такое количество скважин на них не может служить основанием для внедрения системы ИМ.
Проектный КИН - это основной параметр разработки нефтяных месторождений. Он рассчитывается на этапе составления проекта разработки, но как показала практика, в процессе эксплуатации его значение заметно уменьшается. Возможность увеличить КИН хотя бы на пол процента гарантирует существенный прирост прибыли.
Система показателей, позволяющая осуществить выбор нефтегазовых промыслов для первоочередного внедрения системы ИМ
Внедрение новых технологий влечет за собой изменения в системе менеджмента нефтегазовых предприятий и отдельных промыслов, что обуславливает необходимость реорганизации структуры управления и совершенствования алгоритма принятия решений. Совершенствование системы управления месторождением в связи с внедрением системы ИМ предъявляет повышенные требования к эффективной организации бизнес-процессов на предприятиях нефтедобычи. От правильной организации в системе управления во многом зависит эффективность работы нефтегазового промысла с высокотехнологичным оборудованием. Эффективная модель управления способна своевременно переопределять информацию и оперативно принимать управленческие решения.
Нефтедобывающая отрасль России не имеет достаточно опыта в организации бизнес-процессов на предприятиях, внедряющих технологии ИМ и, как следствие, не располагает необходимыми разработками в области экономики и организации технологического и материально-технического обеспечения основного производства, что является одной из важных причин высоких затрат в добыче нефти. Эффективная организация бизнес-процессов - это составная часть общего процесса управления ИМ. Она представляет собой логическое следствие реализации основных функций управления бизнесом в хозяйственной сфере -прогнозирования, планирования, организации, контроля, регулирования и распорядительства. В то же время автоматизированная система ИМ выполняет задачи мониторинга, анализа и планирования в системе функций управления.
Основными проблемами организации бизнес-процессов в системе ИМ являются: установка зон ответственности за принятие решений; контроль и управление самой системой ИМ; повышение качества выполняемых бизнеспроцессов; перераспределение потоков информации и осуществление взаимодействия между основными и вспомогательными бизнес-процессами. Эти проблемы представляют собой определенные управленческие процессы, входящие в общий процесс управления системой ИМ как составная часть функций организации, относящихся к основным направлениям организационной деятельности. Всё это является предпосылками к созданию абсолютно новой организационной структуры предприятия, разработанной специально для управления объектами с технологиями ИМ.
Более того, в современных условиях развития и функционирования нефтегазодобывающих компаний необходимо уделить внимание организации производства на каждой стадии жизненного цикла месторождения. А это значит, что при внедрении системы ИМ на различных стадиях жизненного цикла месторождения организационная структура компании будет изменяться исходя из первоочередных целей.
Организация производства в системе ИМ является отдельным направлением управленческой деятельности при обеспечении качества организации обслуживания и постоянной оптимизации производственного процесса. Таким образом, целью третьей главы является предложение теоретических положений и практических рекомендаций по формированию эффективной организации бизнес-процессов в системе ИМ и выявление универсальных элементов интеграционной модели управления для дальнейшего тиражирования на предприятиях нефтедобычи.
В диссертационной работе структура нефтедобывающей компании рассмотрена как совокупность реализуемых в ней бизнес-процессов - основных и вспомогательных. Эти бизнес-процессы включают в себя широкий спектр различных по своей природе функций управления. Тем не менее, стоит отметить, что нет устоявшегося определения бизнес-процесса. Рассмотрим основные определения термина «бизнес-процесса»: 1. Совокупность различных видов деятельности, в рамках которой «на входе» используются один или более видов ресурсов, и в результате этой деятельности на «выходе» создается продукт, представляющий ценность для потребителя 08]. 2. Любые виды деятельности в работе организации[109]. 3. Деятельность, использующая ресурсы и управляемая с целью преобразования входов в выходы. Часто выход одного процесса образует непосредственно вход следующего[110]. В работе используется определение бизнес-процесса, дополненное автором: Бизнес-процесс - это совокупность производственно-управленческих действий, направленных на осуществление добычи углеводородов с учетом возможностей организации.
В организации системы ИМ выявлены основные (профильные), вспомогательные (непрофильные, инфраструктурные) и управляющие процессы. Основные процессы — это процессы текущей деятельности компании, которые задействованы в добыче углеводородов [111]. Вспомогательные процессы обеспечивают и обслуживают основные процессы. Управляющие процессы отвечают за управление функционированием системы. Так, для нефтегазодобывающего предприятия с системой ИМ основным процессом является добыча нефти и газа, вспомогательным процессом - технологическое обеспечение производства, а управляющим - экономическое и интеллектуальное (стратегическое) планирование системы. На рисунке 3.1 представлен авторский подход к необходимому набору бизнес-процессов нефтегазового предприятия, внедряющего технологии ИМ.
Главной составляющей ИМ является эффективная организация работы производственных объектов, которая в значительной мере достигается правильной организацией взаимодействия бизнес-процессов. Однако система организации бизнес-процессов производства в нефтегазодобывающей отрасли сама по себе является большой и сложной подотраслью. Она выполняет не только чисто производственные функции, но также отвечает за материальное обеспечение производства, логистику, организационные и юридические вопросы и др. Доля подразделений вспомогательного производства на предприятиях нефтяной промышленности достигает в структуре стоимости основных фондов 30 - 40%, по численности работающих 40 - 50%, а в эксплуатационных затратах 15 -25%[112].
Функции «блока интеллектуальное месторождение» и его роль в системе планирования
Согласованность производственных планов с имеющимися ресурсами на предприятиях, использующих систему ИМ обеспечивается «блоком ИМ» путём взаимодействия профильных подразделений в режиме реального времени. Именно блок ИМ при анализе созданного в системе решения какой-либо проблемы, оценивает его и делает запросы на необходимые ресурсы соответствующим подразделениям. Так, например, блок «экономики и финансов» участвует в принятии каждого решения, что предотвращает кассовые разрывы и нехватку финансовых ресурсов.
Управленческое решение, безусловно, должно быть наилучшим из возможных. В процессе его принятия необходимо предложить несколько различных решений, проанализировать их последствия, оценить затраты на каждое и выбрать оптимальное. Система управления предприятия с технологиями ИМ в рамках ограниченной ответственности принимает единственное верное решение. В то время как возникает необходимость принятия экстренного решения или система управления не имеет необходимых сценариев или ресурсов для принятия решения, возможно привлечение специалистов. В этом случае специалисты могут на основе предложенного решения спрогнозировать его последствия и также автоматически рассчитать необходимые для его реализации ресурсы.
Оценка веса принятого решения и его влияния на дальнейшую работу играет большую роль в процессе оптимизации производства. Очень важно, чтобы принятые решения в процессе дальнейшей работы не влекли за собой создание дополнительных проблем и не препятствовали чёткому функционированию производственного аппарата. «Блок ИМ» занимается оценкой принятых системой решений, что позволяет дополнительно контролировать работу всей системы и способствует более качественному планированию. В системе управления с технологиями ИМ также возможно контролировать и предотвращать ситуации по принятию противоречащих друг другу решений.
В связи с вводом нового структурного подразделения, которое непосредственно участвует в управлении проектом, стандартные схемы по принятию решений не учитывают все специфические особенности технологий им. Автором разработан алгоритм принятия решений на предприятии с системой ИМ, который отражает все этапы, от появления информация о проблеме до преобразования её в управленческое решение, а также разграничивает зоны ответственности между сотрудниками и автоматизированной системой. Предложенный алгоритм также предусматривает оптимизацию системы управления благодаря сценарному подходу и учёту новой информации в базы данных. Алгоритм принятия управленческого решения на предприятии с системой ИМ показан на рисунке 3.12.
Начало процесса принятия решения определяется характером проблемной ситуации, которую необходимо разрешить. Причиной возникновения управленческих проблем является поступающая в систему информация. Так, например, это та информация, которая поступает с установленных датчиков на месторождении, а также информация, полученная в процессе расчётов производственных параметров. В качестве основания для принятия технических решений также могут выступать данные, полученные на основе моделирования. Геологическое и гидродинамическое моделирование позволяют спрогнозировать поведение пласта в результате определённого воздействия. Таким образом, на основе этих прогнозов возможно, как принятие решений по увеличению нефтеотдачи, так и по предотвращению аварийных ситуаций.
Ещё одной причиной управленческого решения может быть информация от подрядных организаций и нефтесервисных компаний. В процессе добычи нефти ведётся работа с большим количеством подрядчиков, так как компании иногда выгодно переложить ряд функций на сторонние организации. Особенно актуальна для нефтедобывающей отрасли России работа с крупными иностранными сервисными компаниями. В автоматизированной системе ИМ за счёт интеграции подрядчиков некоторые сервисные организации могут напрямую вносить промысловые данные в систему для её моментальной оценки и контроля.
Внешние условия, такие как климатические изменения, макроэкономические показатели, политические решения и другие оказывают непосредственное влияние на работу нефтедобывающих компаний. В результате изменения этих факторов стратегический план компании может измениться кардинально. Таким образом, эта информация также является причиной управленческого решения.
Вся эта информация анализируется в профильном блоке и, в зависимости от сложности проблемы, на определённом уровне принимается решение. Решение принимается на основе созданных баз данных и разработанных сценариев. Все эти решения контролируются специалистами соответствующего уровня. Мероприятия, запланированные бизнес планом, а также указания, поступающие непосредственно от руководства компании (например, сокращение дебитов) не поступают профильным группам, а непосредственно распределяются «блоком ИМ».
В случае, если решение в системе не найдено (возникновение нестандартной ситуации) поиск ведётся уже непосредственно специалистами профильного подразделения. Для этого может быть организовано заседание отдела/управления и, например, если это производственное решение, с использованием геологических и гидродинамических моделей спрогнозировано поведение пласта в ряде предложенных решений. На этом этапе в системе управленческого решения может быть привлечён «блок перспективного планирования», который осуществит поиск инновационного решения для конкретной ситуации. После нахождения оптимального решения и расчёта его технико-экономических показателей оно поступает в «блок ИМ» для дальнейшего учёта в бизнес плане и перераспределения ответственным исполнителям, а также для записи в базы данных или сценарии.
После принятия определённого управленческого решения оно поступает в блок ИМ. Здесь оценивается степень влияния этого решения на производственный процесс. В зависимости от степени влияния соответствующие указания и информация поступают структурным подразделениям, которые задействованы в реализации данного решения. Если же управленческое решение не требует участия дополнительных подразделений, то оно просто учитывается в бизнес-плане для дальнейшей оценки степени его влияния на производственный процесс. После этого решение направляется в структурное подразделение (инициатор) для его реализации. Если имеются необходимые ресурсы для решения проблемы и если возможна автоматическая реализация, то решение осуществляется в системе. Если же необходимо физическое участие сотрудников, например, ручная регулировка оборудования на скважине, то группа быстрого реагирования выезжает на место и реализует принятое решение.
В том случае, когда необходимо привлечение сторонних организаций, запускается процесс поиска подрядчиков. Структурным подразделением -инициатором - составляется техническое задание, на базе технического задания в системе формируется проект договора со всеми необходимыми типовыми формулировками. Согласование проекта происходит в информационной системе ИМ и курируется «блоком ИМ». После этого проводится тендер и выбирается оптимальное предложение по цене, срокам и качеству предлагаемых услуг. После подписания договора реализуется услуга и осуществляется решение проблемы. Если это необходимо происходит интеграция подрядчика в систему для мониторинга его данных (например, нефтесервисных компаний). Мировой опыт свидетельствует о значительном ускорении процесса принятия управленческих решений. Так, внедрение технологий ИМ способно ускорить этот процесс на 40% по сравнению с традиционной организацией производства (Рисунок 3.13).