RU2703576C1

RU2703576C1 - Adaptive control system for wells drilling based on a single digital platform

Info

Publication number: RU2703576C1
Application number: RU2019101435A
Authority: RU
Inventors: Валерий Владимирович Кульчицкий; Артем Константинович Пархоменко; Станислав Алексеевич Ильичев; Вадим Леонидович Александров; Алексей Валерьевич Щебетов
Original assignee: Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный центр газонефтяных технологий" (АО "НИПЦ ГНТ")
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2019-10-21

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to oil and gas industry, namely to systems for monitoring construction of oil and gas wells and control of drilling operations. System comprises a set of aggregation servers with aggregated data in a standard format, wherein each data aggregation server has a data storage, a set of analytical tools, a knowledge base at the well site, a local server at the remote location. Local server stores mirror copies of data stored on data aggregation servers and has a set of processing and analysis subsystems. Local server is controlled by a single digital platform, which includes a developer interface, through which all authorized data providers gain access to a single digital platform with the ability to integrate their systems into a single platform, with the possibility of creating API for interconnection of its systems with resources of a single digital platform, as well as with possibility of creation for own systems of own interfaces in basic user interface of single digital platform.

EFFECT: reduction of drilling time and reduction of risks of accidents and complications, optimization of technological processes, automation of data flow analysis and control of separate processes during well drilling.

4 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к системам для мониторинга строительства нефтегазовых скважин и управления буровыми операциями.The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to systems for monitoring the construction of oil and gas wells and managing drilling operations.

Уровень техникиState of the art

Ниже представлены аналоги предлагаемого изобретения.Below are analogues of the invention.

Известно изобретение для текущего контроля и управления операциями наклонно-направленного бурения и их моделирования (RU 2617817, 27.04.2017), которое включает способ, машиночитаемое устройство и устройство мобильной связи и предназначено для управления бурением нефтегазовых скважин.The invention is known for monitoring and controlling directional drilling operations and their modeling (RU 2617817, 04/27/2017), which includes a method, a machine-readable device and a mobile communication device and is intended to control the drilling of oil and gas wells.

Известна мобильная станция геолого-технологических исследований для супервайзера (RU 2646889, 12.03.2018), которая состоит из размещаемого на буровой площадке оборудования и технического комплекса оператора станции и обеспечивает проведение мониторинга бурения, освоения, ремонта нефтяных скважин.A well-known mobile station for geological and technological research for the supervisor (RU 2646889, 03/12/2018), which consists of the equipment and technical complex of the station operator located on the drilling site and provides monitoring of drilling, development, repair of oil wells.

Вышеуказанные изобретения имеют ряд недостатков, которые обусловлены отсутствием необходимого набора технических решений, обеспечивающих значительное повышение эффективности бурения скважин за счет применения цифровых платформенных технологий и адаптивных систем.The above inventions have a number of disadvantages due to the lack of the necessary set of technical solutions that provide a significant increase in the efficiency of well drilling through the use of digital platform technologies and adaptive systems.

Известна мобильная лаборатория для инженерно-геологических изысканий в строительстве (RU 2462556, 27.09.2012), содержащая контрольно-измерительную аппаратуру, химико-аналитическое оборудование, снабженная блок-контейнером с возможностью его установки на любое транспортное средство, и предназначенная для исследования свойств мерзлых и немерзлых грунтов в полевых условиях. Данное изобретение имеет те же недостатки и, кроме того, не предназначено для использования при строительстве нефтегазовых скважин.A well-known mobile laboratory for engineering and geological surveys in construction (RU 2462556, 09/27/2012), containing control and measuring equipment, chemical and analytical equipment, equipped with a block container with the ability to install it on any vehicle, and designed to study the properties of frozen and unfrozen soils in the field. This invention has the same disadvantages and, in addition, is not intended for use in the construction of oil and gas wells.

Известно изобретение, описывающее буровую инфраструктуру для совместной работы (RU 2457325, 27.07.2012), задачей которого является обеспечение способов, устройств и систем для создания инфраструктуры для облегчения совместной работы между членами команды проекта строительства и бурения нефтяной скважины, находящимися в различных местоположениях. Данное изобретение, в части системы для облегчения совместной работы между пользователями на буровой площадке и пользователями в удаленном местоположении, выбрано в качестве прототипа, поскольку является наиболее близким аналогом заявляемого изобретения.An invention is known that describes the drilling infrastructure for collaboration (RU 2457325, July 27, 2012), the task of which is to provide methods, devices and systems for creating infrastructure to facilitate collaboration between members of the oil and gas construction and drilling project team located at different locations. This invention, in terms of a system for facilitating collaboration between users at a drilling site and users at a remote location, is selected as a prototype because it is the closest analogue of the claimed invention.

В соответствии с прототипом система предусматривает наличие модуля стандартного квалификационного процесса, сконфигурированного для сопоставления одних или более данных нефтяной скважины с одним или более описанием данных, связанным с ним; причем стандартный квалификационный процесс для новых поставщиков данных является программным процессом, который включен в расположенный на буровой площадке сервер агрегации данных. Недостатком прототипа является то, что в системе отсутствует техническая возможность агрегирования данных новых поставщиков без необходимости их сопоставления на буровой площадке с одним или более описанием данных. В прототипе сопоставление данных новых поставщиков осуществляется на буровой площадке посредством модуля стандартного квалификационного процесса на сервере агрегации данных, при этом не учитывается, что сопоставление данных новых поставщиков требует неопределенного времени и может привести как к увеличению времени подготовительных работ, так и к увеличению рисков возникновения инцидентов в период отсутствия сопоставленных данных из-за невозможности их анализа для принятия оперативных решений при бурении скважины. В этой связи требуется разработать техническое решение, которое исключит необходимость использования модуля стандартного квалификационного процесса и позволит агрегировать данные новых поставщиков без необходимости их сопоставления на буровой площадке с одним или более описанием данных.In accordance with the prototype, the system provides for a standard qualification process module configured to map one or more data from an oil well to one or more data descriptions associated with it; moreover, the standard qualification process for new data providers is a software process that is included in the data aggregation server located on the drilling site. The disadvantage of the prototype is that the system lacks the technical ability to aggregate data from new suppliers without the need to compare them at the drilling site with one or more data descriptions. In the prototype, the comparison of the data of new suppliers is carried out at the drilling site using the standard qualification process module on the data aggregation server, while it does not take into account that the comparison of the data of new suppliers requires an indefinite time and can lead to both an increase in the time of preparatory work and an increase in the risk of incidents in the period of lack of comparable data due to the impossibility of their analysis for making operational decisions when drilling a well. In this regard, it is required to develop a technical solution that eliminates the need to use the standard qualification process module and allows aggregating the data of new suppliers without the need to compare them at the drilling site with one or more data descriptions.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение технико-экономических показателей строительства нефтегазовых скважин за счет применения адаптивной системы управления бурением скважин на базе единой цифровой платформы.The technical task of the invention is to increase the technical and economic indicators of the construction of oil and gas wells through the use of an adaptive control system for drilling wells based on a single digital platform.

Технический результат достигается тем, что адаптивная система управления бурением скважин на базе единой цифровой платформы, предназначенная для управления буровыми операциями, содержит: набор серверов агрегации данных с агрегированными данными в стандартном формате, причем каждый сервер агрегации данных имеет хранилище данных, набор аналитических инструментов, базу знаний на буровой площадке; локальный сервер в удаленном местоположении, причем локальный сервер хранит зеркальные копии данных, которые хранятся на серверах агрегации данных, и имеет набор подсистем обработки и анализа; причем согласно изобретению локальный сервер находится под управлением единой цифровой платформы, включающей в себя интерфейс разработчика, посредством которого все авторизованные поставщики данных получают доступ к единой цифровой платформе с возможностью интеграции в нее своих систем по единым стандартам платформы, с возможностью создания программного интерфейса API для взаимосвязи своих систем с ресурсами единой цифровой платформой, а также с возможностью создания для своих систем собственных интерфейсов в базовом интерфейсе пользователя единой цифровой платформы.The technical result is achieved by the fact that an adaptive well management system based on a single digital platform designed to manage drilling operations contains: a set of data aggregation servers with aggregated data in a standard format, and each data aggregation server has a data warehouse, a set of analytical tools, a database knowledge at the drilling site; a local server in a remote location, and the local server stores mirrored copies of data that are stored on data aggregation servers and has a set of processing and analysis subsystems; moreover, according to the invention, the local server is managed by a single digital platform, including a developer interface, through which all authorized data providers gain access to a single digital platform with the ability to integrate their systems into it according to the same platform standards, with the possibility of creating an API programming interface for interconnection of their systems with resources as a single digital platform, as well as with the ability to create their own interfaces for their systems in the base interface user of a single digital platform.

Интерфейс разработчика предлагаемого изобретения реализован с возможностью работы поставщиков данных в среде разработки единой цифровой платформы.The developer interface of the invention is implemented with the ability to work data providers in the development environment of a single digital platform.

Локальный сервер под управлением единой цифровой платформы посредством защищенных каналов связи соединен с едиными мобильными сооружениями на буровой площадке, каждое из которых имеет два выхода и несколько секций: первую секцию, выполненную с возможностью работы с образцами шлама, керна, бурового и тампонажного раствора и имеющую конструктивную возможность ее изолирования от других секций; вторую секцию, выполненную с возможностью сбора, хранения, обработки и анализа данных, имеющую комплекс устройств для работы с отдельными наземными и подземными датчиками, комбинированными системами измерений на буровой площадке, дополнительными поставщиками данных, и сервер агрегации данных под управлением единой цифровой платформы с хранилищем данных, набором аналитических инструментов единой цифровой платформы, набором подсистем обработки и анализа единой цифровой платформы, базой знаний на буровой площадке; третью секцию, выполненную с возможностью группового обсуждения и детального анализа при принятии оперативных решений непосредственно на буровом объекте, имеющую комплекс устройств для интерактивного представления результатов расширенного анализа агрегированных данных, причем указанная секция посредством единой цифровой платформы выполнена с возможностью видеоконференцсвязи с удаленными экспертами и реализации технологии дистанционного интерактивно-производственного обучения.The local server under the control of a single digital platform is connected via secure communication channels to unified mobile structures at the drilling site, each of which has two exits and several sections: the first section, configured to work with samples of sludge, core, drilling and grouting cement and having a constructive the possibility of isolating it from other sections; the second section, configured to collect, store, process and analyze data, having a set of devices for working with separate ground and underground sensors, combined measurement systems at the drilling site, additional data providers, and a data aggregation server under the control of a single digital platform with data storage , a set of analytical tools for a single digital platform, a set of processing and analysis subsystems for a single digital platform, a knowledge base at the drilling site; the third section, made with the possibility of a group discussion and detailed analysis when making operational decisions directly at the drilling site, having a set of devices for interactively presenting the results of an extended analysis of aggregated data, and this section through a single digital platform is made with the possibility of video conferencing with remote experts and implementing remote technology interactive production training.

Единая цифровая платформа выполнена с возможностью накапливания данных и использования информации; автоконфигурации в зависимости от изменения технологической ситуации на буровой площадке и самонастройки в зависимости от результатов прогнозирования возникновения осложнений и аварий на основе матрицы рисков; автоматического выбора и выдачи набора аналитической информации при детальном анализе и групповом обсуждении определенных типов буровых операций, производственных ситуаций, видов инцидентов в процессе выработки оперативных решений непосредственно на буровом объекте.A single digital platform is configured to accumulate data and use information; autoconfiguration depending on changes in the technological situation at the drilling site and self-adjustment depending on the results of predicting the occurrence of complications and accidents based on a risk matrix; automatic selection and delivery of a set of analytical information during a detailed analysis and group discussion of certain types of drilling operations, production situations, types of incidents in the process of developing operational decisions directly at the drilling site.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Другие цели, признаки и преимущества предложенного изобретения станут понятны специалистам в данной области техники при изучении описания и чертежей, на которых:Other objectives, features and advantages of the proposed invention will become clear to specialists in this field of technology when studying the description and drawings, in which:

Фиг. 1 является схематичным видом адаптивной системы управления бурением скважин на базе единой цифровой платформы.FIG. 1 is a schematic view of an adaptive well drilling control system based on a single digital platform.

Фиг. 2 является схемой единого мобильного сооружения на буровой площадке.FIG. 2 is a diagram of a single mobile structure at a drilling site.

Описание изобретенияDescription of the invention

При бурении нефтегазовых скважин значительная часть статистических, проектных, производственных и геолого-геофизических данных не используется. В результате потери информации и сложности расширенного анализа формируются неоптимальные технико-технологические и управленческие решения. Цифровая интеграция бурового производства с использованием предложенного и нижеописанного изобретения обеспечит сведение к минимуму ошибок при управлении бурением скважин, а также: повысит скорость и точность обработки потока данных благодаря технической рационализации взаимосвязи передовых разработок различных производителей программных и программно-аппаратных систем; значительно повысит научный уровень работ благодаря интерпретации всего потока данных и своевременного использования результатов комплексного анализа при управлении производством непосредственно на буровом объекте; существенно повысит производительность труда за счет передачи рутинных работ и многочисленных отчетных форм специализированным программам и перехода к новациям на основе комбинации новых средств автоматизации и технологий искусственного интеллекта.When drilling oil and gas wells, a significant part of the statistical, design, production and geological and geophysical data is not used. As a result of the loss of information and the complexity of the advanced analysis, non-optimal technical, technological and managerial decisions are formed. Digital integration of drilling using the proposed and described invention will minimize errors in the management of well drilling, as well as: increase the speed and accuracy of processing the data stream due to the technical rationalization of the relationship between advanced developments of various manufacturers of software and hardware and software systems; significantly increase the scientific level of work thanks to the interpretation of the entire data stream and the timely use of the results of a comprehensive analysis in managing production directly at the drilling site; significantly increase labor productivity through the transfer of routine work and numerous reporting forms to specialized programs and the transition to innovations based on a combination of new automation tools and artificial intelligence technologies.

Ниже представлено описание варианта осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи. Следует понимать, что специалисты в данной области техники легко увидят другие варианты осуществления и возможность сделать изменения без выхода за объем изобретения.The following is a description of an embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings. It should be understood that those skilled in the art will readily see other embodiments and the ability to make changes without departing from the scope of the invention.

На фиг. 1 представлен схематичный вид адаптивной системы 100 управления бурением скважин на базе единой цифровой платформы.In FIG. 1 is a schematic view of an adaptive well drilling control system 100 based on a single digital platform.

Адаптивная система 100 обеспечивает управление буровыми операциями и позволяет организовать совместную работу между пользователями на буровой площадке и пользователями в удаленном местоположении.Adaptive system 100 provides management of drilling operations and allows you to organize collaboration between users at the drilling site and users at a remote location.

Система 100 для управления буровыми операциями содержит: набор серверов агрегации данных, в состав которого входят серверы агрегации данных 221 единых мобильных сооружений 201-203 с агрегированными данными в стандартном формате, причем сервер агрегации данных 221 имеет хранилище данных 223, набор аналитических инструментов 224, базу знаний на буровой площадке 222; и локальный сервер 101 в удаленном местоположении, причем локальный сервер хранит зеркальные копии данных, которые хранятся на серверах агрегации данных 221 единых мобильных сооружений 201-203, и имеет набор подсистем обработки 109 и анализа 108.The drilling operations management system 100 comprises: a set of data aggregation servers, which includes data aggregation servers 221 of a single mobile facility 201-203 with aggregated data in a standard format, the data aggregation server 221 having a data warehouse 223, a set of analytical tools 224, a database knowledge at the drilling site 222; and the local server 101 at a remote location, and the local server stores mirrored copies of the data that are stored on the data aggregation servers 221 of the single mobile structures 201-203, and has a set of processing subsystems 109 and analysis 108.

Система 100 отличается тем, что локальный сервер 101 находится под управлением единой цифровой платформы, включающей в себя интерфейс разработчика 102, посредством которого все авторизованные поставщики данных 123, 113-115, 116 получают доступ к единой цифровой платформе с возможностью интеграции в нее своих программных и/или программно-аппаратных систем по единым стандартам платформы, с возможностью создания программного интерфейса API (Application Programming Interface) 104 для взаимосвязи своих систем с ресурсами 105-109 единой цифровой платформы, а также с возможностью создания для своих систем собственных интерфейсов в базовом интерфейсе пользователя 103 единой цифровой платформы. Программные ресурсы 105-109 единой цифровой платформы могут создаваться нефтедобывающей компанией 116, сервисными компаниями 113-115, внешними авторизованными разработчиками программного обеспечения 123.System 100 is characterized in that the local server 101 is managed by a single digital platform, which includes a developer interface 102, through which all authorized data providers 123, 113-115, 116 gain access to a single digital platform with the ability to integrate their software and / or software and hardware systems according to unified platform standards, with the possibility of creating an API (Application Programming Interface) 104 for the interconnection of their systems with resources 105-109 of a single digital platform, as well as with Stu create their own interfaces for systems in the user interface 103 base single digital platform. Software resources 105-109 of a single digital platform can be created by the oil producing company 116, service companies 113-115, and external authorized software developers 123.

Локальный сервер 101, обеспечивающий управление буровыми операциями, представляет собой один или несколько выделенных высокопроизводительных компьютеров, объединенных в кластер и образующих единый ресурс под управлением цифровой платформы. Локальный сервер 101 содержит хранилище данных 105 и базу знаний 106 по всем скважинам и месторождениям нефтедобывающей компании, полный набор аналитических инструментов 107, а также полные наборы подсистем анализа 108 и подсистем обработки 109.The local server 101, which provides control of drilling operations, is one or more dedicated high-performance computers, combined into a cluster and forming a single resource under the control of a digital platform. The local server 101 contains a data warehouse 105 and a knowledge base 106 for all wells and fields of an oil company, a complete set of analytical tools 107, as well as complete sets of analysis subsystems 108 and processing subsystems 109.

Интерфейс разработчика 102 представляет собой виртуальную инфраструктуру рабочих столов с готовым рабочим окружением разработчика программного обеспечения 123, 113-115, 116 с уже установленным необходимым набором программных систем и средств разработки и предназначен для интеграции программных и/или программно-аппаратных систем новых поставщиков данных в единую цифровую платформу по единым стандартам платформы, включая создание и/или изменение следующих ресурсов единой цифровой платформы: хранилища данных 105, базы знаний 106, аналитических инструментов 107, подсистем анализа 108, подсистем обработки 109, а также для создания и/или изменения программных интерфейсов 104 и интерфейсов пользователя 103.Developer interface 102 is a virtual desktop infrastructure with a ready-made working environment for a software developer 123, 113-115, 116 with the necessary set of software systems and development tools already installed and designed to integrate software and / or hardware and software systems of new data providers into a single digital platform according to uniform platform standards, including the creation and / or modification of the following resources of a single digital platform: data warehousing 105, knowledge base 106, analytical with tool 107, the analysis subsystem 108, processing subsystem 109, as well as to create and / or change of programming interfaces 104 and user interface 103.

Интерфейс разработчика предлагаемого изобретения реализован с возможностью работы поставщиков данных 123 и/или 113-115 и/или 116 в среде разработки 133 единой цифровой платформы.The developer interface of the invention is implemented with the ability to work data providers 123 and / or 113-115 and / or 116 in the development environment 133 of a single digital platform.

Базовый интерфейс пользователя 103 представляет собой набор средств ввода и отображения информации посредством реализованных в приложениях виртуальной инфраструктуры рабочих столов и/или посредством web-интерфейса и предназначен для доступа авторизованных пользователей 201-203 и 113-115 и 116 к единой цифровой платформе. В базовый интерфейс пользователя 103 поставщики данных 113-115, 116, 123 могут включать собственные интерфейсы, необходимые для работы с их системами.The basic user interface 103 is a set of information input and display tools through desktops implemented in virtual infrastructure applications and / or through a web interface and is intended for authorized users 201-203 and 113-115 and 116 to access a single digital platform. In the basic user interface 103, data providers 113-115, 116, 123 may include their own interfaces necessary for working with their systems.

Программный интерфейс API 104 представляет собой набор классов, процедур, функций, структур или констант и предназначен для взаимодействия находящихся внутри цифровой платформы ресурсов 105-109, а также для их взаимодействия с находящимися вне цифровой платформы программными или программно-аппаратными системами 131 и 132, которые могут быть установлены как у сервисных компаний 113-115 и нефтедобывающей компании 116, так и у пользователей на буровой площадке 110-112. Программный интерфейс 104 состоит из базовой (незыблемой) части и дополнительной части, которую создают поставщики данных 113-115, 116, 123 для своих систем.API 104 is a set of classes, procedures, functions, structures, or constants and is designed to interact with resources 105-109 located inside the digital platform, as well as to interact with software or hardware-software systems 131 and 132 located outside the digital platform, which can be installed both at service companies 113-115 and oil producing company 116, and at users at the drilling site 110-112. The software interface 104 consists of a basic (unshakable) part and an additional part that data providers 113-115, 116, 123 create for their systems.

Хранилище данных единой цифровой платформы 105 представляет собой хранилище постоянного или непостоянного типа (например, но не ограничиваясь, такими типами как: магнитная память, жесткие диски, микросхемы памяти) и предназначено для хранения зеркальных копий всех агрегированных данных буровых площадок 110-112.The data storage of a single digital platform 105 is a storage of a constant or intermittent type (for example, but not limited to such types as: magnetic memory, hard drives, memory chips) and is intended for storing mirror copies of all aggregated data from drilling sites 110-112.

База знаний единой цифровой платформы 106 представляет собой совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения и предназначена для управления созданием и использованием данных. Структура базы знаний 106 предполагает незыблемую часть, которая включает проектные данные и полный набор исходных геолого-технологических данных, полученных по каждой скважине (так называемое «дело скважины»), и дополнительную часть, которая содержит обработанные данные по скважинам.The knowledge base of a single digital platform 106 is a combination of general and special purpose software and linguistic tools and is intended to control the creation and use of data. The structure of the knowledge base 106 assumes an unshakable part, which includes design data and a complete set of initial geological and technological data obtained for each well (the so-called "well work"), and an additional part that contains the processed data for the wells.

Полный набор подсистем обработки единой цифровой платформы 109 представляет собой комплекс программных систем, запускаемых автоматически и являющихся системными службами. Набор подсистем обработки 109 предназначен для преобразования агрегированных данных в стандартный формат данных в хранилище данных 105. Стандартный формат данных может быть, но не ограничиваясь, форматом стандарта WITS/WITSML или форматом языка разметки, основанным на развитии формата стандарта передачи данных буровой площадки.A complete set of processing subsystems of a single digital platform 109 is a complex of software systems that are launched automatically and are system services. The set of processing subsystems 109 is designed to convert aggregated data into a standard data format in a data warehouse 105. The standard data format may be, but is not limited to, a WITS / WITSML standard format or a markup language format based on the development of a drilling platform data transmission standard format.

Полный набор подсистем анализа единой цифровой платформы 108 представляет собой комплекс программных систем, запускаемых автоматически и являющихся системными службами. Набор подсистем анализа 108 предназначен для подготовки данных к аналитической обработке, сопоставления агрегированных данных с проектными, выполнения стандартных расчетов, предоставления пользователям 113-115, 116, 201-203 возможности доступа к агрегированным данным с использованием стандартного формата данных и возможности анализа агрегированных данных с использованием набора аналитических инструментов 107.A complete set of analysis subsystems for a single digital platform 108 is a set of software systems that run automatically and are system services. The set of analysis subsystems 108 is intended for preparing data for analytical processing, comparing aggregated data with design data, performing standard calculations, providing users 113-115, 116, 201-203 with access to aggregated data using a standard data format and the ability to analyze aggregated data using analytical toolkit 107.

Полный набор аналитических инструментов единой цифровой платформы 107. Набор 107 содержит системы различного назначения, начиная от систем мониторинга надежности бурильного инструмента, анализа риска слома компоновки низа бурильной колонны, расчета оптимального времени рейса бурения в осложненных породах, оценки вероятности возникновения аварий и осложнений на основе матрицы рисков (включая риск газонефтеводопроявления), оптимизации технологических режимов бурения и заканчивая системами управления логистикой, рейтингования полевого персонала, снижения скрытого и видимого непроизводительного времени, оценки эффективности сервисных компаний и прочие. Полный набор аналитических инструментов 107 может включать блок моделирования процессов геомеханики, блок геолого-гидродинамического моделирования, блок моделирования сценариев (в том числе при комбинации нескольких технологий с оценкой синергетического эффекта), другие системы моделирования. Кроме того, набор аналитических инструментов 107 обеспечивает визуализацию данных и результатов анализа с формированием набора отчетов в автоматическом и/или ручном режиме.A complete set of analytical tools for a single digital platform 107. Set 107 contains systems for various purposes, ranging from monitoring systems for the reliability of a drilling tool, risk analysis of a breakdown in the layout of the bottom of the drill string, calculating the optimal time of a drilling flight in complicated rocks, estimating the likelihood of accidents and complications based on the matrix risks (including the risk of gas and oil manifestations), optimization of technological drilling regimes and ending with logistics management systems, field rating personnel, reducing hidden and visible unproductive time, evaluating the effectiveness of service companies and others. A complete set of analytical tools 107 may include a block for modeling the processes of geomechanics, a block for geological and hydrodynamic modeling, a block for modeling scenarios (including the combination of several technologies with an assessment of the synergetic effect), and other modeling systems. In addition, a set of analytical tools 107 provides visualization of data and analysis results with the formation of a set of reports in automatic and / or manual mode.

Локальный сервер под управлением единой цифровой платформы 101 посредством защищенных каналов связи соединен с едиными мобильными сооружениями 201, 202 и 203 на буровых площадках (фиг.2), которые предназначены для повышения эффективности бурового производства путем сокращения времени на принятие решения. Каждое из мобильных сооружений 201, 202 или 203 выполнено с технологической возможностью объединения в нем рабочих мест представителей всех задействованных при бурении сервисных компаний 113-115, в том числе бурового супервайзера с междисциплинарными знаниями (геосупервайзера), что обеспечивает интегрированное управление буровым производством; кроме того, выполнено с технологической возможностью сопряжения супервайзинга с источниками первичной информации, что обеспечивает прямой доступ бурового супервайзера к неинтерпретированным данным (истинным, нередактированным данным), своевременное выявление и предотвращение скрытого непроизводительного времени, возможность эффективного управления рисками.The local server running a single digital platform 101 through secure communication channels is connected to a single mobile structures 201, 202 and 203 at the drilling sites (figure 2), which are designed to increase the efficiency of drilling production by reducing the time for decision making. Each of the mobile structures 201, 202 or 203 is made with the technological possibility of combining workplaces in it of representatives of all 113-115 service companies involved in drilling, including a drilling supervisor with interdisciplinary knowledge (geosupervisor), which provides integrated management of drilling production; in addition, it was implemented with the technological possibility of interfacing supervisor with sources of primary information, which provides direct access of the drilling supervisor to uninterpreted data (true, unedited data), timely identification and prevention of hidden unproductive time, and the possibility of effective risk management.

Единое мобильное сооружение 201, 202 или 203 на буровых площадках 110, 111 или 112 имеет два выхода 204 и 205 и несколько секций 210, 220, 230. Над входами 204 и 205 установлены тепловые завесы, активизируемые при низких температурах окружающей среды. Может быть установлен автономный герметичный GPS-трекер (предусмотрена скрытая установка) для точного отслеживания местоположения с привязкой ко времени. Под днищем единого мобильного сооружения 201, 202, 203 установлены навесные ящики для транспортировки и хранения датчиков и систем измерений. Специальное мобильное сооружение 201, 202 или 203 может быть выполнено в виде блок-контейнера с возможностью установки на любое транспортное средство соответствующей грузоподъемности.The single mobile structure 201, 202 or 203 at the drilling sites 110, 111 or 112 has two exits 204 and 205 and several sections 210, 220, 230. Thermal veils activated at low ambient temperatures are installed above the entrances 204 and 205. An autonomous hermetic GPS tracker can be installed (hidden installation is provided) for accurate location tracking with reference to time. Under the bottom of a single mobile structure 201, 202, 203 mounted boxes for transporting and storing sensors and measurement systems. Special mobile structure 201, 202 or 203 can be made in the form of a block container with the possibility of installing on any vehicle the appropriate carrying capacity.

Первая секция 210 выполнена с возможностью работы с образцами шлама и керна 211, бурового и тампонажного раствора 212 и имеет конструктивную возможность 213 ее изолирования от других секций. Обеспечивает возможность мониторинга геолого-геохимических параметров, контроля периодического отбора и исследование проб бурового шлама и керна, фиксирования времени выхода забойных проб и расчета времени отставания, выполнения люминесцентно-битуминологического анализа проб, выполнения анализа количественного состава углеводородных газов (включая изомеры) в газовоздушной смеси и процентное содержание основных литологических разностей в пробах шлама и иные задачи, связанные с отбором и исследованием шлама, керна, а также бурового и тампонажного растворов. Первая секция 210 имеет металлический умывальник с электронагревателем, столешницу из нержавеющей стали, зеркало, стеллажи для хранения образцов, электроплитку для сушки шлама, систему независимой вентиляции.The first section 210 is configured to work with samples of sludge and core 211, drilling and cement slurry 212 and has the structural ability 213 to isolate it from other sections. It provides the ability to monitor geological and geochemical parameters, control periodic sampling and study of drill cuttings and core samples, fix the time of exit of bottomhole samples and calculate the lag time, perform luminescent-bituminological analysis of samples, perform analysis of the quantitative composition of hydrocarbon gases (including isomers) in the gas-air mixture and percentage of the main lithological differences in the samples of sludge and other tasks associated with the selection and study of sludge, core, and drilling and grouting mortars. The first section 210 has a metal washbasin with an electric heater, a stainless steel countertop, a mirror, racks for storing samples, an electric stove for drying sludge, and an independent ventilation system.

Вторая секция 220 выполнена с возможностью сбора, хранения, обработки и анализа данных и имеет: комплекс устройств 227 для работы с отдельными наземными и подземными датчиками, комбинированными системами измерений на буровой площадке, дополнительными поставщиками данных; сервер агрегации данных 221 под управлением единой цифровой платформы с хранилищем данных 223, необходимым набором аналитических инструментов 224 единой цифровой платформы (выбранных для конкретного бурового объекта и определенного вида оказываемых услуг), необходимым набором подсистем обработки 225 и необходимым набором подсистем анализа 226 единой цифровой платформы, базой знаний 222 на буровой площадке.The second section 220 is configured to collect, store, process and analyze data and has: a complex of devices 227 for working with individual ground and underground sensors, combined measurement systems at the drilling site, additional data providers; data aggregation server 221 under the control of a single digital platform with data storage 223, the necessary set of analytical tools 224 of a single digital platform (selected for a specific drilling object and a certain type of services provided), the necessary set of processing subsystems 225 and the necessary set of analysis subsystems 226 of a single digital platform, knowledge base 222 at the rig site.

Комплекс устройств 227 обеспечивает получение и работу с первичными данными: материалами бурового подрядчика и бурового супервайзера, измерениями при геолого-технологических исследованиях и сопровождении наклонно-направленного или горизонтального бурения (данными геонавигации), данными закачки буровых растворов и мониторинга порового давления, иных данных различных поставщиков данных. Комплекс устройств 227 также обеспечивает получение и работу с эпизодическими данными, такими как, но не ограничиваясь данными: приборов на кабеле, цементирования скважин, испытаний буровой колонны и прочие. Устройства 227 обеспечивают регистрацию и обработку расширенного набора аналоговых и/или высокоточных цифровых данных при частоте опроса датчиков до 20 раз в секунду - для обеспечения высокой дискретности шага механического каротажа по глубине (не более 1 см) и сокращения набега глубины, а также для обеспечения возможности высокоточного расчета геолого-технологических рисков, включая оценку вероятности слома бурильного инструмента и компоновки низа бурильной колонны, оценку усталостной прочности бурильных труб, оценку геомеханических неопределенностей и прочее. Комплекс устройств 227 может быть снабжен модулем беспроводной связи с датчиками и обеспечивать исключение потери данных при перебоях в основной линии связи. Посредством единой цифровой платформы устройства 227 обеспечивают возможность удаленного мониторинга процессов бурения скважин, управления отдельными операциями, конфигурирования и настройки параметров наземных и подземных датчиков и систем измерений.A complex of devices 227 provides the receipt and operation of primary data: materials of a drilling contractor and a drilling supervisor, measurements during geological and technological research and maintenance of directional or horizontal drilling (geosteering data), drilling fluid injection data and pore pressure monitoring, other data from various suppliers data. The complex of devices 227 also provides receiving and working with episodic data, such as, but not limited to: devices on the cable, cementing wells, testing of the drill string and others. Devices 227 provide registration and processing of an extended set of analog and / or high-precision digital data at a sampling rate of sensors up to 20 times per second - to ensure high discreteness of the step of mechanical logging in depth (not more than 1 cm) and to reduce the depth incursion, as well as to enable high-precision calculation of geological and technological risks, including assessment of the probability of a breakage of a drill tool and layout of the bottom of the drill string, assessment of the fatigue strength of drill pipes, assessment of geomechanical uncertainties and stuff. The complex of devices 227 may be equipped with a wireless module with sensors and to ensure the exclusion of data loss during interruptions in the main communication line. Through a single digital platform, devices 227 provide the ability to remotely monitor well drilling processes, control individual operations, configure and configure parameters of ground and underground sensors and measurement systems.

Сервер агрегации данных 221 представляет собой аппаратно-программный комплекс, состоящий из одного или нескольких физических или виртуальных компьютеров под управлением единой цифровой платформы, и предназначен для обеспечения доступа к различным системам поставщиков данных на буровой площадке, а также обеспечивает локальный доступ к агрегированным данным. Сервер агрегации 221 находится под управлением единой цифровой платформы, включающей необходимый набор программных интерфейсов 228 и интерфейсов пользователя 229 (выбранный для конкретного бурового объекта и определенного вида оказываемых услуг), реализованных в единой цифровой платформе и являющихся составными частями 104 и 103, соответственно.The data aggregation server 221 is a hardware-software complex consisting of one or more physical or virtual computers running a single digital platform, and is designed to provide access to various systems of data providers at the drilling site, and also provides local access to aggregated data. Aggregation server 221 is managed by a single digital platform, including the necessary set of software interfaces 228 and user interfaces 229 (selected for a specific drilling object and a certain type of service provided) implemented in a single digital platform and which are components 104 and 103, respectively.

Хранилище данных 223, которое представляет собой хранилище постоянного или непостоянного типа (например, но не ограничиваясь, такими типами как: магнитная память, жесткие диски, микросхемы памяти) и предназначена для хранения агрегированных данных с буровой площадки. Хранилище данных 223 и база знаний 222 на буровой площадке оптимизированы для передачи данных на локальный сервер 101 при малой пропускной способности интернет-канала. Хранилище данных 223 может включать нередактируемую базу данных кодов АЦП датчиков.Data storage 223, which is a storage of a constant or variable type (for example, but not limited to such types as: magnetic memory, hard disks, memory chips) and is designed to store aggregated data from the drilling site. The data warehouse 223 and the knowledge base 222 at the drilling site are optimized for transmitting data to the local server 101 at low bandwidth of the Internet channel. The data warehouse 223 may include an uneditable database of ADC sensor codes.

Набор аналитических инструментов 224 единой цифровой платформы, необходимых для определенного бурового объекта и вида оказываемых услуг. Аналитические инструменты 224 представляют собой выборочный набор систем различного назначения, имеющихся в полном наборе аналитических инструментов 107, и предназначены для их использования на буровой площадке 110-112. В случае отсутствия необходимой системы в аналитических инструментах 224, она может быть получена из полного набора аналитических инструментов 107 по запросу, сформированному адаптивной системой 100 автоматически или вручную по запросу пользователя на буровой площадке. Набор аналитических инструментов 224 имеет: систему аутентификации пользователей; графический редактор экранов в модуле визуализации - для всех пользователей, в том числе для монитора бурильщика.A set of analytical tools 224 of a single digital platform required for a specific drilling facility and the type of services provided. Analytical tools 224 are a selective set of systems for various purposes, available in the full set of analytical tools 107, and are intended for their use at the drilling site 110-112. In the absence of the necessary system in the analytical tools 224, it can be obtained from a complete set of analytical tools 107 at the request generated by the adaptive system 100 automatically or manually at the request of the user at the drilling site. The set of analytical tools 224 has: a user authentication system; graphical screen editor in the visualization module - for all users, including the driller’s monitor.

Необходимый набор подсистем обработки 225 единой цифровой платформы представляет собой комплекс программных систем, запускаемых автоматически и являющихся системными службами, и предназначен для преобразования агрегированных данных с буровой площадки в стандартный формат данных в хранилище данных 223. Набор подсистем обработки 225 с настраиваемой периодичностью производит: синхронизацию данных, которые хранятся на сервере агрегации данных 221, с данными на локальном сервере 101; а также резервное копирование данных в хранилище данных 223. Набор подсистем обработки 225 может включать модуль контроля качества и достоверности данных, модуль GPS/Глонасс синхронизации времени измерения, модуль регистрации событий и состояния измерительных систем, другие необходимые модули.The required set of processing subsystems 225 of a single digital platform is a set of software systems that are automatically launched and are system services, and is designed to convert aggregated data from the well site into a standard data format in data warehouse 223. A set of processing subsystems 225 with adjustable frequency performs: data synchronization that are stored on the data aggregation server 221, with data on the local server 101; as well as backing up data to the data warehouse 223. The set of processing subsystems 225 may include a data quality and reliability control module, a GPS / Glonass module for measuring time synchronization, a module for recording events and the status of measuring systems, and other necessary modules.

Необходимый набор подсистем анализа 226 единой цифровой платформы представляет собой комплекс программных систем, запускаемых автоматически и являющихся системными службами. Набор подсистем 226 предназначен для подготовки данных к аналитической обработке, сопоставления агрегированных данных с проектными, выполнения стандартных расчетов, предоставления пользователям в едином мобильном сооружении 201-203 возможности анализа агрегированных данных с использованием набора аналитических инструментов 224, а также для доступа комплекса устройств для интерактивного представления результатов расширенного анализа 231 к агрегированным данным с использованием стандартного формата данных.The required set of analysis subsystems 226 of a single digital platform is a complex of software systems that are launched automatically and are system services. A set of subsystems 226 is intended for preparing data for analytical processing, comparing aggregated data with design data, performing standard calculations, providing users in a single mobile structure 201-203 with the ability to analyze aggregated data using a set of analytical tools 224, as well as for accessing a set of devices for interactive presentation advanced analysis results 231 for aggregated data using a standard data format.

Необходимый набор аналитических инструментов 224 и необходимый набор подсистем анализа 226 единой цифровой платформы обеспечивают возможность выполнения: комплексного анализа данных и моделирования процессов бурения нефтегазовых скважин в реальном времени; оперативного формирования отчетов и баланса времени по операциям при бурении скважин в автоматическом режиме; создания и настройки пользовательских шаблонов, режимов сигнализаций и распознавания различных ситуаций; записи комментариев в базе знаний 222 с привязкой к любому параметру по времени или глубине.The necessary set of analytical tools 224 and the necessary set of analysis subsystems 226 of a single digital platform provide the ability to perform: complex data analysis and modeling of oil and gas well drilling processes in real time; operational reporting and time balance for operations when drilling wells in automatic mode; creation and customization of user templates, alarm modes and recognition of various situations; write comments in the knowledge base 222 with reference to any parameter in time or depth.

База знаний 222 на буровой площадке представляет собой совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения и предназначена для управления созданием и использованием данных. Структура базы знаний 222 предполагает незыблемую часть, которая включает проектные данные и полный набор исходных геолого-технологических данных, полученных по каждой скважине конкретной буровой площадки 110-112 (так называемое «дело скважины»), и дополнительную часть, которая содержит обработанные данные по скважинам конкретной буровой площадки 110-112.The knowledge base 222 at the drilling site is a combination of general and special purpose software and linguistic tools and is intended to control the creation and use of data. The structure of knowledge base 222 assumes an unshakable part, which includes design data and a complete set of initial geological and technological data obtained for each well of a particular drilling site 110-112 (the so-called “well work”), and an additional part that contains processed data for wells specific drilling site 110-112.

Третья секция 230 выполнена с возможностью группового обсуждения и детального анализа исходных данных и полученных материалов при принятии оперативных решений непосредственно на буровом объекте. В секции 230 установлены складные (откидные) стулья для участников совещаний (рассчитаны на вес 150 кг), на стенах - магнитно-маркерные доски, в два ряда - карманы для расположения в них плакатов по технике безопасности, дополнительно может быть установлена передвижная магнитно-маркерная доска. Секция 230 имеет комплекс устройств 231 для интерактивного представления результатов расширенного анализа агрегированных данных, причем указанная секция посредством единой цифровой платформы выполнена с возможностью видеоконференцсвязи 232 с удаленными экспертами и реализации технологий дистанционного интерактивно-производственного обучения 233.The third section 230 is made with the possibility of a group discussion and a detailed analysis of the source data and the materials obtained when making operational decisions directly at the drilling site. Section 230 contains folding (folding) chairs for meeting participants (designed for a weight of 150 kg), magnetic marker boards on the walls, pockets for placing safety posters in them in two rows, and a mobile magnetic marker can be installed. board. Section 230 has a set of devices 231 for interactively presenting the results of an extended analysis of aggregated data, and this section through a single digital platform is capable of video conferencing 232 with remote experts and implementing technologies for distance interactive production training 233.

Комплекс устройств 231 для интерактивного представления результатов расширенного анализа агрегированных данных включает персональные компьютеры с установленным набором аналитических инструментов 224 и предназначен для бурового супервайзера и представителей подрядных организаций 113-115, задействованных при строительстве скважины и работающих в едином мобильном сооружении 201 или 202, или 203. Комплекс устройств 231 позволяет принимать оперативные решения на основе многофакторного анализа расширенного набора данных. Причем анализ данных выполняется либо с использованием программных (или программно-аппаратных) систем, установленных на сервере агрегации данных 221 в едином мобильном сооружении 201-203, и их использование возможно посредством интерфейса пользователя 229 или посредством программного интерфейса 228; либо с использованием программных систем, установленных на локальном сервере 101, и их использование возможно посредством интерфейса пользователя 117-119 или посредством программного интерфейса 120-122. Анализ данных также может выполняться с использованием систем, установленных вне цифровой платформы у пользователей на буровой площадке 110-112 посредством программного интерфейса 228. Комплекс устройств 231 посредством единой цифровой платформы предоставляет возможность автоматического выбора и выдачи набора аналитической информации при детальном анализе и групповом обсуждении определенных типов буровых операций, производственных ситуаций, видов инцидентов в процессе выработки оперативных решений непосредственно на буровом объекте 110-112.A set of devices 231 for interactive presentation of the results of an extended analysis of aggregated data includes personal computers with an installed set of analytical tools 224 and is intended for a drilling supervisor and representatives of contractors 113-115 involved in well construction and working in a single mobile structure 201 or 202, or 203. The complex of devices 231 allows you to make operational decisions based on multivariate analysis of an extended data set. Moreover, the data analysis is performed either using software (or software and hardware) systems installed on the data aggregation server 221 in a single mobile facility 201-203, and their use is possible through the user interface 229 or through the software interface 228; either using software systems installed on the local server 101, and their use is possible through the user interface 117-119 or through the software interface 120-122. Data analysis can also be performed using systems installed outside the digital platform for users on the drilling site 110-112 using the software interface 228. The complex of devices 231 through a single digital platform provides the ability to automatically select and display a set of analytical information for detailed analysis and group discussion of certain types drilling operations, production situations, types of incidents in the process of developing operational decisions directly at the drilling facility 11 0-112.

В секции 230 установлены: телевизор на поворотных кронштейнах, медиа-проигрыватель, камера с возможностью записи и хранения видео, иные устройства системы многоканальной видеоконференцсвязи 232 для проведения конференций, инструктажей, презентаций.Section 230 includes: a TV with swivel brackets, a media player, a camera with the ability to record and store video, and other devices of the 232 multi-channel video conferencing system for conferences, briefings, and presentations.

Для реализации технологии дистанционного интерактивно-производственного обучения 233 в секции 230 установлены интерактивная доска для презентаций и набор устройств и принадлежностей, необходимых для проведения дистанционного обучения студентов или магистрантов и дистанционных курсов повышения квалификации или переподготовки специалистов. В том числе, но не ограничиваясь, установлены видеокамеры с возможностью: беспроводной передачи и записи видео; размещения на шлеме, на плече или на груди; проведения обучающих видео-туров, включающих обход и осмотр нефтегазовых объектов в рамках технологического аудита или аудита в области ПБ, ОТ и ООС.To implement the technology of distance interactive production training 233, section 230 has an interactive presentation board and a set of devices and accessories necessary for conducting distance learning for students or undergraduates and distance learning courses or retraining of specialists. Including, but not limited to, video cameras are installed with the ability to: wirelessly transmit and record video; placement on a helmet, on a shoulder or on a chest; conducting training video tours, including bypassing and inspection of oil and gas facilities as part of a technological audit or audit in the field of safety, health and environmental protection.

Единая цифровая платформа адаптивной системы управления 100 выполнена с возможностью накапливания данных и использования информации. Посредством ресурсов единой платформы 105-109, 222-226, а также 102-103, 228-229 обеспечивается возможность использования цифровых историй скважин, то есть разработки и отладки методик и алгоритмов использования базы знаний 106 с целью предотвращения аварий и снижения рисков возникновения осложнений при бурении скважин. В том числе использование цифровых историй скважин для анализа статистических сведений и исключения повторения технико-технологических и управленческих ошибок, составления оптимальных производственных планов и программ бурения с разбивкой по подразделениям компании и/или исполнителям. Кроме того, обеспечивается возможность использования цифровых историй скважин с целью повышения эффективности капитального ремонта скважин, включая: выбор скважин-кандидатов, технологий обработки призабойной зоны или повышения нефтеотдачи пласта, режимов проведения операций ремонтно-изоляционных работ и др.A single digital platform adaptive control system 100 is configured to accumulate data and use information. Using the resources of a single platform 105-109, 222-226, as well as 102-103, 228-229, it is possible to use digital well histories, that is, develop and debug methods and algorithms for using the knowledge base 106 to prevent accidents and reduce the risk of complications during well drilling. Including the use of digital well histories for the analysis of statistical information and eliminating the recurrence of technical, technological and managerial errors, drawing up optimal production plans and drilling programs by company divisions and / or performers. In addition, it is possible to use digital well histories in order to increase the efficiency of well overhaul, including: selection of candidate wells, bottom hole treatment technologies or enhanced oil recovery, repair and isolation operations, etc.

Единая цифровая платформа адаптивной системы управления 100 выполнена с возможностью: автоконфигурации в зависимости от изменения технологической ситуации на буровой площадке; самонастройки в зависимости от результатов прогнозирования возникновения осложнений и аварий на основе матрицы рисков; роботизации процессов бурового производства с использованием технологий искусственного интеллекта; автоматического выбора и выдачи набора аналитической информации при детальном анализе и групповом обсуждении определенных типов буровых операций, производственных ситуаций, видов инцидентов в процессе выработки оперативных решений непосредственно на буровом объекте. В том числе, но не ограничиваясь, система 100 обеспечивает возможность автоматического выполнения: распознавания ситуаций с выбором наборов используемых алгоритмов и аналитических инструментов 107, масштабирования изображений (графиков, диаграмм и пр.), настройки параметров, калибровки и конфигурирования датчиков и измерительных систем на буровой площадке 110-112, изменения режимов отдельных процессов бурения. Например, посредством единой цифровой платформы в автоматизированный режим могут быть переведены: мониторинг измерения параметров бурового раствора, геонавигации, геолого-технологических исследований и других процессов; первичный и полный анализ данных; моделирование производственных процессов и сценариев с оценкой рисков и заблаговременным предупреждением о вероятности возникновения инцидентов и с предоставлением набора вариантов их предотвращения. Как следствие, система 100 обеспечивает повышение эффективности работы удаленных ситуационных центров, повышение производительности труда и сокращение численности персонала, высвобождение времени полевых специалистов для концентрации внимания на ответственных задачах.The single digital platform of the adaptive control system 100 is configured to: auto-configure depending on changes in the technological situation at the drilling site; self-tuning depending on the results of predicting the occurrence of complications and accidents based on a risk matrix; robotization of drilling processes using artificial intelligence technologies; automatic selection and delivery of a set of analytical information during a detailed analysis and group discussion of certain types of drilling operations, production situations, types of incidents in the process of developing operational decisions directly at the drilling site. Including, but not limited to, system 100 provides the ability to automatically perform: recognition of situations with the choice of sets of algorithms and analytical tools 107 used, image scaling (graphs, diagrams, etc.), parameter settings, calibration and configuration of sensors and measuring systems on the rig site 110-112, changes in the modes of individual drilling processes. For example, through a single digital platform, the following can be transferred into automated mode: monitoring the measurement of drilling fluid parameters, geosteering, geological and technological research, and other processes; primary and complete data analysis; modeling of production processes and scenarios with risk assessment and early warning of the likelihood of incidents and providing a set of options for their prevention. As a result, the system 100 provides an increase in the efficiency of remote situational centers, an increase in labor productivity and a reduction in the number of personnel, and the release of time for field specialists to focus on critical tasks.

Посредством адаптивной системы 100 управления бурением скважин на базе единой цифровой платформы обеспечивается минимизация влияния человеческого фактора, прозрачность регистрируемых данных, удаленный мониторинг и администрирование оборудования на буровой площадке 110-112. Обеспечивается синхронизация хранилища данных 223 сервера агрегации данных 221 и полного хранилища данных 105 по времени (GPS/Глонасс синхронизация), обеспечивается регистрация и запись первичных данных и журналирование событий, защита данных от редактирования оператором. Проводится автоматическая оптимизация скорости передачи данных и объемов хранения информации. Производится использование log-файлов, содержащих историю подключения, отключения, конфигурации датчиков и/или комбинированных систем измерений на буровой площадке, иного оборудования. Использование протокола TCP/IP позволяет интегрировать в единую цифровую платформу системы видеорегистрации, телефонии (SIP, LTE, спутниковые и иные) с возможностью записи всех переговоров. Обеспечивается возможность транслирования из единого мобильного сооружения 201-203 необходимого набора измеряемых данных и комплексных аналитических материалов в цифровом, графическом, табличном и ином виде на рабочие места в вагонах сервисных компаний 113-115 на буровой площадке, в том числе компании по геонавигации, цементированию скважин, закачке буровых растворов, каротажу при бурении и иных. Посредством единого мобильного сооружения 201-203 возможно обеспечение всех задействованных на буровой площадке сервисных компаний 113-115 видео- и аудиосвязью.By means of an adaptive system 100 for managing well drilling on the basis of a single digital platform, the influence of the human factor is minimized, transparency of recorded data, remote monitoring and administration of equipment at the drilling site 110-112 are provided. The data warehouse 223 of the data aggregation server 221 and the full data warehouse 105 are synchronized over time (GPS / Glonass synchronization), the primary data is recorded and recorded and events are logged, and data is protected from editing by the operator. Automatic optimization of data transfer speed and information storage volumes is carried out. Log files containing the history of connection, disconnection, configuration of sensors and / or combined measurement systems at the drilling site, and other equipment are being used. Using the TCP / IP protocol allows you to integrate video recording systems, telephony (SIP, LTE, satellite and others) into a single digital platform with the ability to record all negotiations. It is possible to transmit from a single mobile structure 201-203 the necessary set of measured data and complex analytical materials in digital, graphical, tabular and other form to workplaces in the wagons of service companies 113-115 at the drilling site, including companies for geosteering, well cementing , drilling fluids injection, logging while drilling and others. Through a single mobile structure 201-203, it is possible to provide all the 113-115 service companies involved in the drilling site with video and audio communications.

Адаптивная система 100 управления бурением скважин на базе единой цифровой платформы, в частности единые мобильные сооружения 201-203, снабжены системами сигнализаций, адаптивными и/или настраиваемыми в ручную, в том числе при превышении допустимых параметров (например, но не ограничиваясь такими как: скорость спуско-подъемных операций, аномальное изменение уровня жидкости в емкостях, превышение давления, превышение веса и другие). Возможна интеграция в систему 100 автоматизированных программных или программно-аппаратных систем контроля соблюдения персоналом на буровой площадке 110-112 техники безопасности, контроля выполнения поставленных задач, оценки эффективности сервисных компаний 113-115 на основе набора критериев оценки по ключевым показателям эффективности (КПЭ), иных систем.The adaptive drilling control system 100 based on a single digital platform, in particular, single mobile structures 201-203, is equipped with alarm systems that are adaptive and / or customizable manually, including when exceeding permissible parameters (for example, but not limited to: speed tripping, abnormal change in liquid level in tanks, excess pressure, excess weight and others). It is possible to integrate into the system 100 automated software or hardware-software systems for monitoring personnel compliance at the drilling site with 110-112 safety measures, monitoring tasks, evaluating the effectiveness of service companies 113-115 based on a set of evaluation criteria for key performance indicators (KPIs), other systems.

Изобретение используется следующим образомThe invention is used as follows.

Разработка ресурсов единой цифровой платформы, включая: аналитические инструменты 107 (в том числе 224), наборы подсистем анализа 108 (в том числе 226), наборы подсистем обработки 109 (в том числе 225) может производиться тремя способами (в зависимости от того, кто является правообладателем и разработчиком программной или программно-аппаратной системы).Development of resources for a single digital platform, including: analytical tools 107 (including 224), sets of analysis subsystems 108 (including 226), sets of processing subsystems 109 (including 225) can be done in three ways (depending on who is the copyright holder and developer of the software or hardware-software system).

Первый способ - внешними разработчиками программного обеспечения 123 посредством интерфейса разработчика 124. В этом случае разработчик 123 взаимодействует 135 с нефтедобывающей компанией 116 - согласовывает техническое задание и получает: разрешение на включение необходимых ресурсов (включая аналитические инструменты) в состав единой цифровой платформы, описание единой цифровой платформы, соответствующие права (авторизацию) для работы в среде разработки 133 единой платформы. Нефтедобывающая компания 116 проверяет реализацию технического задания: оценивает промежуточные и итоговые результаты, при необходимости вносит замечания и контролирует исправление.The first way - by external software developers 123 through the developer interface 124. In this case, the developer 123 interacts 135 with the oil company 116 - agrees the terms of reference and receives: permission to include the necessary resources (including analytical tools) in a single digital platform, a description of a single digital platforms, corresponding rights (authorization) for working in the development environment 133 of a single platform. The oil producing company 116 checks the implementation of the terms of reference: evaluates the interim and final results, makes comments if necessary and monitors the correction.

Второй - сервисными компаниями 113-115 собственными силами посредством интерфейса разработчика 125. В этом случае сервисная компания 113-115 взаимодействует 136 с нефтедобывающей компанией 116 - согласовывает техническое задание и получает: разрешение на включение необходимых ресурсов (включая аналитические инструменты) в состав единой цифровой платформы, описание единой цифровой платформы, соответствующие права (авторизацию) для работы в среде разработки 133 единой платформы. Нефтедобывающая компания 116 проверяет реализацию технического задания: оценивает промежуточные и итоговые результаты, при необходимости вносит замечания и контролирует исправление.The second - by service companies 113-115 on their own through the developer interface 125. In this case, the service company 113-115 interacts 136 with the oil company 116 - agrees the terms of reference and receives: permission to include the necessary resources (including analytical tools) in a single digital platform , description of a single digital platform, the corresponding rights (authorization) to work in the development environment 133 of a single platform. The oil producing company 116 checks the implementation of the terms of reference: evaluates the interim and final results, makes comments if necessary and monitors the correction.

Также допускается возможность привлечения сервисной компанией 113-115 специализированной организации-разработчика программного обеспечения 123. В этом случае сервисная компания 113-115 дополнительно получает у нефтедобывающей компании 116 соответствующие права (авторизацию) для конкретного разработчика программного обеспечения 123 и взаимодействует 134 с этой организацией 123: передает техническое задание и проверяет результаты его реализации в единой цифровой платформе.It is also possible that service company 113-115 may involve a specialized organization-software developer 123. In this case, service company 113-115 will additionally receive 116 rights from the oil company (authorization) for a particular software developer 123 and 134 will interact with this organization 123: transfers the technical task and checks the results of its implementation in a single digital platform.

Третий - нефтедобывающей компанией 116 собственными силами посредством интерфейса разработчика 126.Third, an oil company 116 in-house through a developer interface 126.

Также допускается возможность привлечения нефтедобывающей компанией 116 специализированной организации-разработчика программного обеспечения 123. В этом случае нефтедобывающая компания 116 предоставляет разработчику программного обеспечения 123 соответствующие права (авторизацию) и напрямую взаимодействует 135 с этой организацией 123: передает техническое задание и проверяет результаты его реализации в единой цифровой платформе.It is also possible to attract an oil-producing company 116 to a specialized software development organization 123. In this case, an oil-producing company 116 grants the software developer 123 the appropriate rights (authorization) and interacts 135 directly with this organization 123: transfers the technical task and verifies the results of its implementation in a single digital platform.

Локальный сервер под управлением единой цифровой платформы 101 расположен в удаленном местоположении от буровой площадки 110 и буровых площадок 111 и 112, при этом ресурсы единой цифровой платформы 105-109 доступны как пользователям на буровой площадке 110, 111 и 112, так и сервисным компаниям 113, 114 и 115, а также нефтедобывающей компании 116. Доступ к ресурсам единой цифровой платформы регламентирован в соответствии с заданным типом пользователей - используется система уровней доступа с распределением прав пользователей.A local server running a single digital platform 101 is located at a remote location from the drilling site 110 and drilling sites 111 and 112, while the resources of the single digital platform 105-109 are available to users at the drilling site 110, 111 and 112, as well as to service companies 113, 114 and 115, as well as the oil company 116. Access to the resources of a single digital platform is regulated in accordance with the specified type of users - a system of access levels with the distribution of user rights is used.

Взаимодействие пользователей на буровой площадке 110, 111 или 112 с ресурсами единой цифровой платформы 222-226 может осуществляться посредством интерфейса пользователя 228 - в случае если эта возможность реализована для поставленной задачи; или посредством программного интерфейса 229 - в случае если используются программные системы, установленные на компьютере пользователя и имеющие интерфейс API, реализованный в единой цифровой платформе. Также предусмотрена возможность взаимодействия пользователей на буровой площадке 110, 111 или 112 с ресурсами единой цифровой платформы 105-109 посредством интерфейса пользователя 117, 118, 119 или посредством программного интерфейса 120, 121,122.The interaction of users at the drilling site 110, 111 or 112 with the resources of a single digital platform 222-226 can be carried out through the user interface 228 - if this opportunity is implemented for the task; or through the software interface 229 - in the case when using software systems installed on the user's computer and having an API interface implemented in a single digital platform. It also provides the possibility of user interaction at the drilling site 110, 111 or 112 with the resources of a single digital platform 105-109 through the user interface 117, 118, 119 or through the software interface 120, 121,122.

Использование ресурсов единой цифровой платформы 105-109 пользователями сервисных компаний 113, 114, 115, расположенными удаленно от буровых площадок 110, 111, 112 организовано или посредством интерфейса пользователя 128 - в случае если эта возможность реализована для поставленной задачи; или посредством программного интерфейса 127 - в случае если используется программные системы, установленные на компьютере пользователя и имеющее интерфейс API, реализованный в единой цифровой платформе.The use of the resources of a single digital platform 105-109 by users of service companies 113, 114, 115, located remotely from the drilling sites 110, 111, 112 is organized or through the user interface 128 - if this opportunity is implemented for the task; or through the software interface 127 - if you are using software systems installed on the user's computer and having an API interface implemented in a single digital platform.

Аналогично организовано использование ресурсов единой цифровой платформы 105-109 пользователями нефтедобывающей компании 116 - посредством интерфейса пользователя 130 или программного интерфейса 129.Similarly, the use of resources of a single digital platform 105-109 by users of the oil company 116 is organized through the user interface 130 or program interface 129.

Доступ к необходимой информации 105-109 единой цифровой платформы предоставляется в режиме реального времени, предусмотрена интеграция ресурсов 105-109, 103-104 единой цифровой платформы с мобильными устройствами. Для передачи данных используются защищенные каналы связи 117-119, 120-122, 124-130, обеспечивающие высокую степень кибербезопасности.Access to the necessary information 105-109 of a single digital platform is provided in real time, integration of resources 105-109, 103-104 of a single digital platform with mobile devices is provided. For data transfer, secure communication channels 117-119, 120-122, 124-130 are used, which provide a high degree of cybersecurity.

Посредством ресурсов единой цифровой платформы 105-109 адаптивной системы управления бурением 100 специалисты нефтедобывающей компании 116, в том числе технологи, специалисты по моделированию и управлению заводнением и другие проводят сбор данных по бурению скважин в реальном времени, необходимый комплексный анализ информации с построением срезов по проблемным скважинам, с выдачей сводных графиков, сводок, таблиц и других форм представления результатов интерпретации. При этом специалистам не требуется наличие информации о названии, производителе и иных параметрах идентификации используемых ими программных или программно-аппаратных систем - выбор необходимых аналитических инструментов и иных ресурсов единой цифровой платформы 105-109 их техническая взаимосвязь производится единой платформой в автоматизированном режиме исходя из поставленной специалистом задачи.Using the resources of a single digital platform 105-109 of the adaptive drilling control system 100, the specialists of the oil company 116, including technologists, specialists in modeling and waterflood management and others, collect data on well drilling in real time, the necessary comprehensive analysis of information with the construction of sections for problematic wells, with the issuance of summary graphs, summaries, tables and other forms of presentation of the interpretation results. At the same time, specialists do not need to have information about the name, manufacturer, and other identification parameters of the software or hardware and software systems used by them — the selection of the necessary analytical tools and other resources of a single digital platform 105-109 their technical interconnection is made by a single platform in an automated mode based on the information delivered by a specialist tasks.

Посредством ресурсов единой цифровой платформы 105-109 адаптивной системы управления бурением 100 специалисты нефтедобывающей компании 116 и сервисных компаний 113-115, которым предоставлены соответствующие права, производят мониторинг строительства нефтегазовых скважин и управления буровыми операциями.Using the resources of a single digital platform 105-109 of the adaptive drilling management system 100, the specialists of the oil producing company 116 and service companies 113-115, who are granted the corresponding rights, monitor the construction of oil and gas wells and manage drilling operations.

Обеспечивается технологическая возможность удаленного мониторинга и управления операциями при строительстве как типовых скважин, так и скважин сложного строения: многоствольных, оптимизированного дизайна, с отдаленным забоем (с горизонтальным участком до 10 км и более), а также скважин морского шельфа и глубоководных скважин.It provides technological ability to remotely monitor and control operations during the construction of both standard wells and wells of complex structure: multilateral, optimized design, with remote bottom hole (with a horizontal section of up to 10 km or more), as well as offshore and deep-water wells.

Посредством ресурсов единой цифровой платформы 222-226 адаптивной системы управления бурением 100 специалисты сервисных компаний, имеющие рабочие места в единых мобильных сооружениях 201-203 на буровых площадках 110-112 получают техническую возможность для детального анализа и группового обсуждения при принятии оперативных решений непосредственно на буровом объекте, основанных на результатах расширенного анализа агрегированных данных, с возможностью видеоконференцсвязи с удаленными экспертами и реализации технологии дистанционного интерактивно-производственного обучения.Using the resources of a single digital platform 222-226 of an adaptive drilling management system, 100 service company specialists with jobs in a single mobile structure 201-203 at drilling sites 110-112 receive the technical opportunity for detailed analysis and group discussion when making operational decisions directly at the drilling site based on the results of an extended analysis of aggregated data, with the possibility of video conferencing with remote experts and the implementation of remote interaction technology tively-job training.

Посредством адаптивной системы управления бурением на базе единой цифровой платформы 100 может быть обеспечена прямая связь всех задействованных при строительстве скважин специалистов, включая отслеживание выполнения поручений, сделанных ответственным специалистом нефтедобывающей компании, буровым супервайзером, буровым мастером, руководителем вспомогательной сервисной службы и т.д.By means of an adaptive drilling management system based on a single digital platform 100, direct communication of all specialists involved in well construction can be provided, including monitoring the execution of orders made by a responsible oil company specialist, a drilling supervisor, a drilling foreman, a head of an auxiliary service department, etc.

Техническая поддержка пользователей 201-203 обеспечивается посредством интерфейса пользователя 229. Техническая поддержка пользователей 113-115, 116 обеспечивается посредством интерфейса пользователя 103.Technical support for users 201-203 is provided through the user interface 229. Technical support for users 113-115, 116 is provided through the user interface 103.

Исходя из представленного подробного описания, единая цифровая платформа адаптивной системы управления бурением 100 представляет собой одновременно: стандартизированную технологическую конструкцию для интеграции данных и программных (или программно-аппаратных) систем; инфраструктуру для взаимодействия специалистов буровой компании и сервисных подрядчиков 113-115, нефтедобывающего предприятия 116, разработчиков программного обеспечения 123. Подобная оптимальная интеграция проектных, статистических, модельных, скважинных данных и программных (или программно-аппаратных) систем для их обработки обеспечит рост эффективности производственно-технологических процессов на всем жизненном цикле скважины.Based on the presented detailed description, the unified digital platform of the adaptive drilling control system 100 is at the same time: a standardized technological design for integrating data and software (or hardware-software) systems; infrastructure for interaction between drilling company specialists and service contractors 113-115, oil production company 116, software developers 123. Such an optimal integration of design, statistical, model, well data and software (or software and hardware) systems for their processing will increase the efficiency of production technological processes throughout the life cycle of the well.

В результате наличия у единой цифровой платформы набора таких технических решений как интерфейс разработчика 102, программный интерфейс 104 и интерфейс пользователя 103 обеспечивается: техническая возможность интеграции систем новых поставщиков данных в единую цифровую платформу (включая программные и программно-аппаратные системы, специализированное низкоуровневое и высокоуровневое программное обеспечение и т.д.); надежная работа всех пользователей адаптивной системы 100 со всеми необходимыми им ресурсами единой цифровой платформы; агрегирование на буровой площадке данных новых поставщиков без необходимости их сопоставления с одним или более описанием данных; комплексный анализ потока цифровых данных и многофакторная аналитическая интерпретация информации.As a result of having a single digital platform with a set of such technical solutions as the developer interface 102, program interface 104 and user interface 103, it is provided: the technical ability to integrate systems of new data providers into a single digital platform (including software and hardware-software systems, specialized low-level and high-level software collateral, etc.); reliable operation of all users of adaptive system 100 with all the necessary resources of a single digital platform; Aggregating data from new suppliers at the drilling site without the need to compare them with one or more data descriptions; comprehensive analysis of the digital data stream and multifactorial analytical interpretation of information.

Таким образом, в результате использования изобретения решается поставленная задача повышения технико-экономических показателей строительства нефтегазовых скважин, в том числе обеспечивается сокращение производительного и непроизводительного времени бурения, снижение рисков аварий и осложнений благодаря: технической возможности единого управления буровым производством и сокращения времени принятия обоснованных решений непосредственно на буровом объекте, оптимизации технологических процессов, автоматизации анализа потока данных и управления отдельными процессами при бурении скважин, облегчению совместной работы между пользователями на буровой площадке и пользователями в удаленном местоположении при мониторинге и управлении строительством скважин. Как следствие, обеспечивается снижение стоимости нефтегазовых скважин в результате более раннего ввода скважин в эксплуатацию, сокращения численности задействованного персонала, увеличения коммерческой скорости бурения и т.д.; кроме того, в результате повышения культуры организации производства за счет своевременного выявления и недопущения фальсификации данных и нарушения планов работ. Дополнительным техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности капитального ремонта скважин за счет возможности создания и практического применения базы знаний, содержащей историю и аналитику по каждой пробуренной скважине.Thus, as a result of the use of the invention, the task is solved to increase the technical and economic indicators for the construction of oil and gas wells, including reducing the productive and unproductive drilling time, reducing the risks of accidents and complications due to: the technical feasibility of unified management of drilling production and reducing the time for making informed decisions directly at a drilling facility, optimization of technological processes, automation of data flow analysis x and control of individual processes when drilling wells, facilitating collaboration between users at the drilling site and users at a remote location when monitoring and managing well construction. As a result, the cost of oil and gas wells is reduced as a result of earlier commissioning of wells, reduction in the number of personnel involved, increase in commercial drilling speed, etc .; in addition, as a result of improving the culture of the organization of production due to the timely identification and prevention of falsification of data and violation of work plans. An additional technical result of the present invention is to increase the efficiency of overhaul of wells due to the possibility of creating and practical application of a knowledge base containing history and analytics for each drilled well.

Источники информацииInformation sources

1. Буровая инфраструктура для совместной работы RU 2457325, Е21 В 47/12, H04L 12/24, 27.07.2012.1. Drilling infrastructure for collaboration RU 2457325, Е21 В 47/12, H04L 12/24, July 27, 2012.

2. Мобильная лаборатория для инженерно-геологических изысканий в строительстве RU 2462556, E02D 1/00, 27.09.2012.2. Mobile laboratory for engineering and geological surveys in construction RU 2462556, E02D 1/00, 09/27/2012.

3. Текущий контроль и управление операциями наклонно-направленного бурения и их моделирование RU 2617817, Е21 В 44/00, Е21 В 47/12, G06F 17/40, 27.04.2017.3. Current monitoring and control of directional drilling operations and their modeling RU 2617817, Е21 В 44/00, Е21 В 47/12, G06F 17/40, 04/27/2017.

4. Мобильная станция геолого-технологических исследований для супервайзера RU 2646889, Е21 В 47/00, 12.03.2018.4. Mobile station for geological and technological research for the supervisor RU 2646889, Е21 В 47/00, 03/12/2018.

Claims

1. A system for managing drilling operations, comprising: a set of data aggregation servers with aggregated data in a standard format, and each data aggregation server has a data warehouse, a set of analytical tools, a knowledge base at the drilling site; a local server in a remote location, and the local server stores mirrored copies of data that are stored on data aggregation servers and has a set of processing and analysis subsystems; characterized in that the local server is managed by a single digital platform, which includes a developer interface through which all authorized data providers access a single digital platform with the ability to integrate their systems into it according to the same platform standards, with the ability to create an API for the interconnection of their systems with the resources of a single digital platform, as well as with the ability to create their own interfaces for their systems in the basic user interface I am a single digital platform.

2. The system of claim 1, wherein the developer interface is implemented with the ability to work data providers in the development environment of a single digital platform.

3. The system of claim 1, wherein the local server under the control of a single digital platform is connected via secure communication channels to unified mobile structures at the drilling site, each of which has two exits and several sections: the first section, which is capable of working with samples of sludge core, drilling and grouting mortar and having the structural possibility of isolating it from other sections; the second section, configured to collect, store, process and analyze data, having a set of devices for working with separate ground and underground sensors, combined measurement systems at the drilling site, additional data providers, and a data aggregation server under the control of a single digital platform with data storage , a set of analytical tools for a single digital platform, a set of processing and analysis subsystems for a single digital platform, a knowledge base at the drilling site; the third section, made with the possibility of a group discussion and detailed analysis when making operational decisions directly at the drilling site, having a set of devices for interactively presenting the results of an extended analysis of aggregated data, and this section through a single digital platform is made with the possibility of video conferencing with remote experts and implementing remote technology interactive production training.

4. The system of claim 1, wherein the single digital platform is configured to store data and use information; autoconfiguration depending on changes in the technological situation at the drilling site and self-adjustment depending on the results of predicting the occurrence of complications and accidents based on a risk matrix; automatic selection and delivery of a set of analytical information during a detailed analysis and group discussion of certain types of drilling operations, production situations, types of incidents in the process of developing operational decisions directly at the drilling site.