Бережливое производство: как это работает на примере строительства скважин
Почти каждую неделю с того или другого месторождения «Газпром нефти» приходит новость об очередном рекорде: скважина 4900 метров пробурена за 29 суток, 2350 метров за 13 суток, 3100 метров за 9 суток. О чем говорят эти цифры, как добиваются таких результатов и в чем вообще смысл соревнования, ведь времена лозунга «Пятилетка за три года» давно прошли?
Строительство скважин — капиталоемкий процесс, и скорость действительно ключевой фактор, влияющий на затраты. Поэтому рекорды скорости в бурении имеют практический смысл, но, конечно, только в том случае, если они достигаются не в ущерб качеству и безопасности.
Организационный проект, благодаря которому скважины в «Газпром нефти» бурят все быстрее, называется «Технический предел». Основная цель проекта — безопасное бурение в минимальные сроки с минимальными затратами. За 4 года реализации проекта сроки бурения сократились на 30%, стоимость метра проходки снизилась на 20%, а показатель промышленной безопасности LTIF* — на 50%. Значительная часть этого эффекта достигнута исключительно за счет организационных изменений, а не новых технологий, оборудования и материалов.
*LTIF (Lost Time Injury Frequency) — частота травм с временной потерей трудоспособности.
Философия предела
«Техпредел» — это не о технологиях, а о людях и процессах. Результата удается достичь за счет лучшего планирования, лучшей подготовки персонала. Конечно, новые технологии также позволяют бурить быстрее, но люди зачастую имеют большее влияние на производительность, чем технологии. «Технический предел» не означает работу на пределе или стремление выжать максимум из людей и оборудования. Суть проекта в том, чтобы грамотно планировать работу, выполнять ее с первого раза, без переделок, анализировать полученный опыт и учитывать его при строительстве следующей скважины, — то есть в том, как работать эффективной командой.
В результате оказывается, что при таком подходе нагрузка, наоборот, снижается. Прежде предвахтовая планерка часто сводилась к информированию исполнителей и поэтому была краткой, но через пару часов помбур прибегал к бурильщику или мастеру с вопросом «Что делать дальше?». Теперь на планерку вахта тратит 30 минут, но в результате детального разбора каждый член бригады понимает свои работы на все 12 часов вперед. Растет вовлеченность людей: если раньше во время планерки говорил только супервайзер, то с приходом «Техпредела» заговорили буровые мастера, затем бурильщики, слесари. В процесс планирования включены все участники строительства — все исполнители. По сути, «Технический предел» — частный вариант системы непрерывных улучшений, бережливого производства.
Детальное планирование позволяет заранее распределить необходимые ресурсы, чтобы избежать потерь времени и простоев дорогостоящего оборудования, предусмотреть риски, которые могут возникнуть при выполнении каждой операции, особенно при одновременных работах, и минимизировать их последствия. Все работы и динамика выполнения плана наглядно расписаны на досках планирования.
Еще один важный принцип, который лежит в основе «Технического предела», — правильное измерение желаемого результата, понимание, куда стремиться. Задача команды — построить скважину с оптимальным соотношением цены и качества, с минимальными сроками бурения, при этом без снижения безопасности.
Чтобы получить такую скважину, анализируют время бурения отдельных скважин (см. рис). При этом все работы разделяют на 120–200 операций и смотрят, на какой из скважин та или иная операция была выполнена наиболее быстро и качественно. Далее на основе этих лучших примеров конструируют так называемую лучшую композитную скважину. Такая скважина собрана на бумаге из лучших пробуренных секций. Однако и она еще далека от идеала. В самой лучшей композитной скважине найдется неэффективность и непроизводительное время (НПВ). Исключение неэффективности и НПВ дает проект лучшей практически достижимой скважины. Можно продвинуться еще на один шаг — к теоретически возможной скважине, где не только нет непроизводительного времени, но достигнута максимальная эффективность всех операций за счет применения лучших существующих технологий.
Рычаги ускорения
«Технический предел» в каждодневной работе — это набор методик и инструментов для повышения компетентности руководителей при построении рабочего процесса. К таким инструментам относятся разнообразные планерки, обсуждения извлеченных уроков, доски планирования, информационные стенды. На первый взгляд, ничего революционного, но суть, как всегда, в деталях.
Благодаря внедрению проекта работа над программой бурения стала более сложной и многоэтапной. Важнейший элемент процесса планирования — рабочая группа, в которую входят инженеры подрядных организаций, супервайзеры, специалисты по инжинирингу и супервайзингу. Ее цель — получить максимально безопасную и эффективную, сбалансированную по стоимости, качеству и времени программу бурения. Для этого рассматриваются все узкие места, анализируются извлеченные уроки по всем предыдущим скважинам на кусте.
Рабочая группа использует метод теоретической максимальной производительности (ТМП). Такой подход предлагает задуматься о том, в какие сроки можно завершить работы в идеальных условиях. Вместо того чтобы фокусироваться только на проблемных местах и исправлении наиболее слабых показателей, метод ТМП помогает исследовать весь спектр возможностей улучшения — в том числе для тех операций, где, на первый взгляд, все и так неплохо.
Следующий этап — бурение на бумаге. Пооперационную программу обсуждают с непосредственными исполнителями на буровой. Здесь рассматривают детали выполнения каждой операции, обсуждаются возможные риски и осложнения, а также меры, которые позволят их минимизировать или избежать. Обсуждаются и идеи того, как без ущерба для безопасности сократить время или стоимость работ: какие операции можно выполнять параллельно, что возможно подготовить заранее и т.д. По итогам работы создается отчет, куда включаются все реалистичные предложения.
Главное отличие от традиционной практики состоит в том, что любой сотрудник буровой бригады сегодня способен стать соавтором программы бурения. Если раньше он лишь получал указания, проходил инструктаж и приступал к работе, то теперь у него есть возможность внести свое предложение и, самое главное, быть услышанным. Выяснилось, что у многих членов бригады есть свой взгляд на то, почему та или иная операция не выходит так, как задумано, просто раньше их об этом не спрашивали. Но, даже если ценных идей об улучшении процесса и не поступит, в ходе таких сессий каждый еще раз проговаривает и осмысляет для себя те риски, которые могут возникнуть во время работ, вместо того чтобы просто расписаться в инструктаже.
И вот, наконец, начинается бурение. Однако это не значит, что планирование закончилось. В процессе работ бригада постоянно собирает уроки и направляет их для последующего анализа. На буровой регулярно проводятся планерки — обсуждение рисков с вахтами и детальное планирование работ на смену. После смены все отклонения от плана тщательно анализируют. Информационные доски на объектах позволяют любому быстро оценить положение дел на буровой: есть ли отклонение от графика, что получилось сделать за прошедшую вахту, каков план на пять суток, что необходимо для его выполнения и какие риски необходимо учесть, каков объем непроизводительного времени, с чем оно связано и т.д. И люди действительно с интересом следят за обновлением информации! Все извлеченные уроки тщательно анализируются и учитываются в следующих программах бурения. Так замыкается круг непрерывных улучшений.
Мотивация
Что заставляет людей выполнять свою работу каждый раз лучше, чем прежде? В проекте «Технический предел» действует сразу несколько видов мотивации. Возможно, самая простая и понятная — материальная мотивация: за сокращение сроков строительства скважины специалисты и подрядные организации получают дополнительное вознаграждение. Важным стимулом для многих участников становится сопричастность к полученным результатам, достижениям, рекордам, информация о которых тут же становится достоянием общественности, распространяется в новостях, включается в ежегодную «Книгу рекордов». Внимание, поддержка и заинтересованность со стороны руководителей, заказчиков, партнеров воодушевляет на более активное участие, и чем более компетентные лидеры руководят процессом, тем лучше оказываются результаты. Свою роль играет и дух состязания: ежемесячно подводятся результаты по конкурсу «Лучшая команда эксплуатационного бурения», по итогам года в каждом дочернем обществе награждают лучшую команду.
Самое важное следствие успешного внедрения «Технического предела» — изменение культуры. Измерить такие изменения довольно сложно, однако новая культура формируется там, где созданы условия для рассмотрения и внедрения предложений, а в процесс обсуждения и планирования вовлекается как можно больше людей.
При этом внедрить «Технический предел», как и любой другой организационный проект, без реальной поддержки и вовлечения руководства и специалистов на местах — задача практически невыполнимая. В самом начале проекта было много скептически настроенных людей, они считали, что инструменты и методики ТП не дадут результата. Некоторые полагали, что достичь новых результатов без изменения технологий, оборудования невозможно. Однако «Технический предел» доказал свою эффективность и сегодня тиражируется на другие области.
Риски при строительстве скважин
Современный нефтегазодобывающий комплекс представляет собой сложную систему взаимосвязанных производств, в которых технологические процессы характеризуются наличием легко воспламеняющихся и горючих жидкостей, горючих газов, а также высоких давлений и температур. Эта особенность обусловливает потенциальную опасность этих производств для персонала, населения, окружающей природной среды при их штатном функционировании и, особенно, при авариях на этих объектах.
Основными потенциальными источниками опасности на месторождении являются эксплуатационные скважины, установки подготовки углеводородного сырья, системы промысловых продуктопроводов, водоводов, компрессорных и насосных станций. Остановимся на характеристике таких потенциально опасных в экологическом отношении объектов, которыми являются скважины, так как при возникновении аварии они способны оказать негативные воздействия на все компоненты окружающей среды.
Наиболее опасной ситуацией, которую необходимо учитывать при проектировании, строительстве и эксплуатации скважин, является открытое фонтанирование, сопровождающееся выбросами в атмосферу углеводородов с возможным возгоранием и загазованностью территории. Основными поражающими факторами, вредными для окружающей среды, являются тепловое воздействие на окружающее пространство, воспламенение горючих природных объектов, распространение токсичных веществ во всех средах.
Оценка экологического риска является составной частью решения задачи обеспечения экологической безопасности опасных производственных объектов, которая способствует предупреждению и предотвращению аварийных ситуаций, в результате которых может быть нанесен ущерб окружающей природной среде, здоровью и жизни людей, нарушены условия нормальной жизнедеятельности территорий.
Цель исследования ‒ оценка экологического риска при строительстве скважин в сложных геоэкологических условиях узбекской части Аральского моря.
Материалы и методы исследования
Проектируемые скважины СП «Aral Sea Operating Company» ООО закладываются с целью выявления промышленных скоплений углеводородных флюидов в разрезе юрских отложений и предварительной оценки нефтегазоносности верхнепалеозойских отложений.
При анализе экологического риска требуется обоснование множественных критериев негативного воздействия объектов на различные элементы экосистемы с учетом сложных и долговременных связей между ними. Эта задача отличается крайней сложностью и на современном уровне знаний не всегда имеет однозначное решение.
Качественно оценку экологического риска при аварийных ситуациях можно свести к двум её основным аспектам [1]:
— определение качественного и количественного состава и динамики поступления опасных веществ, выбрасываемых при аварийности объекта в атмосферу или иную природную среду, а также специфику их дальнейших физико-химических трансформаций и конечные продукты этих превращений;
— установление критериев устойчивости ландшафтов и уровней критических нагрузок на отдельные компоненты природной среды и экосистемы в целом с учетом уже имеющегося фонового
состояния.
Результаты исследований и их обсуждение
В табл. 1 представлены значения ожидаемой частоты возникновения опасных последствий, принятые с учетом «дерева событий» для каждого вида аварий и отраслевой статистики о возникновении инициирующего события.
Таблица 1
Ожидаемая частота возникновения аварийных ситуаций на скважине
Сценарий аварийной
ситуации
Частота аварии, случаев/год
Фонтанирование газовой скважины без возгорания (1 ч)
Фонтанирование газовой скважины с возгоранием
от 3 до 7 сут
Пожар пролива
при разрушении емкостей ГСМ 50 м 3 и 60 м 3
Пролив без возгорания при разрушении емкостей ГСМ 50 м 3 и 60 м 3
Взрыв топливно-воздушной смеси (ТВС)
при разрушении емкостей ГСМ 50 м 3 и 60 м 3
Для определения последствий возможных аварийных ситуаций при строительстве скважины проведены расчеты, характеризующие эти последствия (табл. 2).
Таблица 2
Последствия для окружающей среды при аварии на скважине
Сценарий аварийной ситуации
Кол-во ВВ, выбрасываемых в атмосферу, т
Кол-во загрязненного грунта, т
Риск нанесения экологического ущерба,
усл. ед./год
Фонтанирование газовой скважины без возгорания (1 ч)
Фонтанирование газовой скважины с возгоранием до 3/7 сут
Пожар пролива при разрушении емкостей ГСМ 50/60 м 3
Пролив без возгорания при разрушении емкостей ГСМ 50/60 м 3
Взрыв ТВС при разрушении емкос-тей ГСМ 50/60 м 3
Для оценки дополнительных факторов, уточняющих экологическую опасность строительства скважины, были использованы модельные оценки распространения загрязнителей в атмосферном воздухе.
Расчеты размеров зоны превышений ПДК проведены по ОНД-86 [2] с помощью программы «Эколог» (версия 3.0). Результаты расчетов показали, что при возникновении аварийной ситуации, связанной с фонтанированием скважины с возгоранием, наиболее сильным загрязнителем будет являться диоксид азота. Зона превышений ПДК по диоксиду азота составит 5,9 км.
При возникновении аварийной ситуации, связанной с пожаром разлития на резервуаре с дизельным топливом, наиболее сильным загрязнителем будет являться группа веществ, обладающих эффектом суммации: сероводород и формальдегид. Зона превышений ПДК по группе суммации составит 7,6 км.
Таблица 3
Балльная оценка риска нанесения ущерба окружающей среде
Характеристика негативного воздействия
Последствия негативного воздействия
Содержание токсичных веществ более допустимых
Снижение биопродуктивности экосистем на 25 %
Процессы деградационного изменения экосистем трудно обратимы
Снижение биопродуктивности экосистем на 25-50 %
Практически необратимая деградация экосистем
Снижение биопродуктивности экосистем превышает 50 %
Возможность деградации природных экосистем при воздействии загрязняющих веществ определяется их устойчивостью к данному виду воздействия. Чем выше устойчивость природных экосистем и их компонентов к токсическому действию поллютантов, тем ниже уязвимость и экологический риск.
Определение устойчивости экосистем к углеводородному загрязнению учитывает особенности устойчивости различных растений к различным дозам углеводородов, их миграцию в различных почвенно-грунтовых условиях и наличие геохимических барьеров.
Факторы экологического риска при строительстве скважин можно разделить на две основные группы: фоновые и сопряженные с антропогенным воздействием. Фоновые (природные) факторы являются компонентами природных комплексов, которые определяют последствия каких-либо воздействий.
Обычно рассматривают устойчивость природных экосистем к двум основным факторам воздействия: механическому нарушению среды и нефтяному (углеводородному) загрязнению.
При механическом нарушении экосистем трансформации подвергаются не только почва и растительность, но и животный мир. Последствия механической трансформации экосистем сводятся к нарушению напочвенных покровов, изменению рельефа и растительного покрова, морфологическому преобразованию почв, изменению влажности почво-грунтов, преобразованию исходных геохимических процессов.
Антропогенная нагрузка в пределах рассматриваемой территории, по данным первичного экоаудита и мониторинга сейсморазведочных работ, распределена неравномерно. На территории полуострова Возрождения узбекской части Аральского моря отмечаются экосистемы от неустойчивых до малоустойчивых [3, 4]. Наиболее трансформированные экосистемы соответственно наиболее чувствительны к негативному воздействию при аварийных сбросах и разливах углеводородов (рисунок).
Представленные характеристики экосистем учтены при определении уровня экологического риска. Также определяющим для оценки уровня экологического риска в данном случае является то, что период строительства скважины достаточно кратковременен, а однородность производимых операций и их сосредоточенность в площади отвода предполагают их безотносительность к экосистемам.
Все факторы экологического риска можно дифференцировать и оценить следующим образом:
Схема размещения проектируемых скважин
Согласно представленным выше результатам, наиболее частой причиной аварий при строительстве скважин является фонтанирование скважины без возгорания, при этом экологический ущерб в денежном эквиваленте невелик. Наибольший экологический ущерб в денежном выражении может быть причинен при разрушении емкостей с углеводородами, при среднем уровне ожидаемой частоты такого события.
На рассматриваемой территории определены экосистемы от неустойчивых до малоустойчивых. Поэтому, учитывая, что поисково-разведочные скважины характеризуются неопределенностью состава пластовой смеси, сложно прогнозируемым потенциальным дебитом, рассматриваемые аварийные ситуации на скважине в пределах зоны воздействия можно отнести к авариям с высоким экологическим риском.
С целью снижения уровня экологического риска в целом для территории поисково-разведочного бурения необходимо исключить размещение скважин в непосредственной близости друг от друга, тем самым исключить условия слияния и перекрытия потенциальных зон негативного воздействия. Это позволит локализовать поврежденные участки, создать условия к самовосстановлению нарушенных экосистем.
Приведенные выше исследования и рекомендации переданы СП «Aral Sea Operating Company» ООО и используются ими при проведении поисково-разведочных работ на данной территории.
Выводы
Уровень экологического риска в значительной степени определяют природные факторы и фоновое состояние окружающей среды, от которых зависят последствия негативных воздействий для экосистемы, в т.ч. и от аварийных ситуаций.
Научно-обоснованные критерии устойчивости природных экосистем позволяют на стадии выбора мест размещения проектируемого опасного объекта объективно оценить риск нанесения экологического ущерба, разработать эффективные меры по предупреждению и предотвращению аварийных ситуаций, создать условия повышения устойчивости затрагиваемых экосистем.
Рецензенты:
Кушнаренко В.М., д.т.н., профессор, Оренбургский государственный университет, г. Оренбург;
Горонович С.Н., д.т.н., член правления Оренбургской областной общественной организации «Научно-техническое общество нефтяников и газовиков имени И.М. Губкина», г. Оренбург.