Новые образовательные программы подготовки и повышения
квалификации специалистов для освоения месторождений углеводородов
А.И. Владимиров ,В.И. Грайфер
Общеизвестно,
что нефть и природный газ - невозобновляемые источники энергии, и главная
задача разработчиков - найти технические и технологические решения наиболее
полного извлечения нефти из открытых геологами месторождений. По оценкам
специалистов, при современных темпах нефтедобычи и мире (3,5 млрд. т ежегодно)
и применяемых технологиях разработки нефтяных месторождений, позволяющих
извлекать из нефтяной залежи в среднем не более 40 % нефти (30-31 % по месторождениям
России), ее разведанные запасы будут исчерпаны до конца XXI века. Повышение
коэффициента извлечения нефти (КИН) на 1 % на разрабатываемых месторождениях
страны равносильно открытию нового нефтяного месторождения с объемом
извлекаемых запасов около 100ц— 150 млн. т. Вместе с тем достижения современной
науки позволяют прогнозировать возможность увеличения КИН на 7 -9 %. Для России
эффект, который будет при этом получен, сопоставим с вводом в эксплуатацию
нового Самотлора. Поэтому увеличение доли извлекаемых геологических запасов
нефти из месторождений, находящихся в разработке, с помощью новых технологий, а
также за счет улучшения качества проектирования и управления разработкой
нефтяных месторождений на основе вышения достоверности и полноты информации о
характеристиках и состоянии месторождений, обеспечения ее актуально-сти - одна
из ключевых проблем укрепления ресурсного потен-циала ТЭК, энергетической
безопасности страны. Это также важ-ная социальная проблема, решение которой
имеет большое зна-чение для устойчивого развития России. Находящиеся в
разработке нефтегазовые месторождения в основном обустроены. Вокруг них создана
развитая социальная инфраструктура: города, транспортные и энергетические
коммуникации, сопутствующие производства, образовательные учреждения, имеются
квалифицированные кадры и др. Продление срока рентабельной эксплуатации
месторождения обеспечивает сохранение рабочих мест в регионе, стабильность
доходов региональных бюджетов.
В
настоящее время возможности увеличения КИН существенно ограничены по той
причине, что нефтяное месторождение при современном уровне его информатизации -
плохо управляемая система. В сети из сотен и более взаимодействующих добывающих
и нагнетательных скважин изменение режима работы одной скважины отражается на
состоянии других. Данные о происходящих при этом в пласте процессах
недостаточно достоверны. Необеспеченность проектных и управленческих решений в
нефтедобыче информацией о фактическом состоянии объектов явления препятствует
рациональному недропользованию.
Прогресс
в повышении качества управления разработкой нефтяных месторождений идет
медленными темпами, и это тревожный для государства фактор, способный
затормозить развитие отечественной экономики.
Инновационный
путь, который может существенно повысить качество управления разработкой
нефтяных месторождений и, как следствие, КИН, - комплексная информатизация и
интеллектуализация нефтепромыслов.
Термин
«Smart Well» - умная (интеллектуальная) скважина уже широко применяется в
нефтяной отрасли. Речь идет об инновациях в системе разработки и эксплуатации
нефтегазовых месторождений, связанных с:
-
встраиванием во все основные технологические объекты месторождений (скважины,
насосные установки, агрегаты системы сбора и подготовки нефти и др.)
многопараметрической микропроцессорной измерительной аппаратуры и систем
искусственного интеллекта, в частности систем распознавания, самонастройки и
саморегулирования;
-
объединением их посредством различных каналов связи, в том числе спутниковых,
иерархическими информационными сетями;
-
подключением к этим сетям трехмерной динамической геолого-гидродинамической
модели месторождения, ее уточнением на основе достоверных геолого-промысловых
данных;
-
созданием автоматизированных рабочих мест (АРМ) промыслового геолога, буровика,
геофизика, технолога, мастера по добыче нефти, диспетчера по сбору и подготовке
нефти и др.;
-
обеспечением доступа через АРМ к достижениям индустрии Интернет-технологий.
В
указанных инновациях - ключ к снижению уровня неопределенности знаний о текущем
состоянии нефтегазового месторождения.
Другим
актуальным направлением деятельности по обеспечению рационального
недропользования является организация на каждом месторождении при строительстве
скважин, проведении гидроразрывов пласта и других мероприятий технологического
и экономического надзора, осуществляемого специальной службой - службой
супервайзинга.
КИН
зависит от многих факторов, обусловленных деятельностью большого числа
подрядчиков, проводящих работы на нефтегазовом месторождении:
-
от качества информации, поставляемой геологами и геофизиками;
-
от того, какими скважинами и по какой сетке разбуривается месторождение;
-
от технологии обеспечения притока нефти к скважине;
-
от проектных решений по системе разработки месторождения;
-
от применяемых техники и технологии скважинной добычи и методов воздействия на
призабойную зону;
-
от режимов эксплуатации скважин;
-
от своевременности проведения текущих и капитальных ремонтов и многого другого.
Стремление
к получению быстрой прибыли часто побуждает подрядчиков к экономии средств за
счет снижения качества выполняемых работ, интенсификации нефтедобычи в
нарушение установленных государством лицензионных требований и утвержденных
технико-экономических обоснований (ТЭО) разработки. Это ведет к снижению КИН,
быстрому обводнению месторождений и резкому росту себестоимости добываемой
нефти в последующий период.
Ученый
Совет РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина на заседании в апреле 2006 г. утвердил
синергетическую образовательную технологию подготовки и повышения квалификации
специалистов для рационального недропользования, реализуемую в новой среде
обучения - на виртуальном нефтяном месторождении. Целью программы является
кадровое обеспечение инноваций в нефтедобыче, направленных на увеличение объема
извлекаемых запасов нефти за счет повышения качества управления разработкой
нефтяных месторождений, связанных с информатизацией и интеллектуализацией
нефтяных промыслов и созданием в отрасли системы супервайзинга.
Как
показывает мировой опыт, супервайзинг - это эффективный инструмент, позволяющий
государственным органам и нефтегазовым компаниям направлять деятельность
многочисленных подрядчиков в единое русло рационального недропользования.
Целесообразность создания служб супервайзинга, обеспечивающих надзор за
соблюдением подрядчиками лицензионных требований, государственных стандартов,
требований ТЭО и проектной документации, сегодня никем не оспаривается. От
спе-циалистов-супервайзеров требуется видение всего поля работ по освоению
нефтегазовых месторождений в их последовательности и взаимосвязи, при понимании
их содержания, проблематики, экономики, владении информацией о современных
технологиях. Отсутствие в стране системы подготовки супервайзеров нефтедобычи
является одной из причин многочисленных нарушений лицензионных требований,
ошибок при реализации ТЭО, аварий, неоправданных капитальных вложений и
эксплуатационных затрат, негативных воздействий на окружающую среду.
Для
осуществления инноваций в нефтедобыче, обеспечивающих повышение КИН и связанных
с информатизацией и интеллектуализацией нефтепромыслов и организацией служб
супервайзинга, требуются адекватные инновации в системе подготовке специалистов
нефтегазового профиля. В стране имеется опыт создания отдельных
интеллектуальных нефтяных промыслов с использованием преимущественно импортных
скважинной электроники, коммуникационных каналов связи, программного
обеспечения. Рынок изобилует предложениями технических средств и программных
продуктов, с помощью которых можно продвигаться в данном направлении. Однако
этого мало. Нужны специалисты: одни, чтобы осуществлять инновационную
деятельность по интеллектуализации процессов нефтедобычи, другие, чтобы
работать на интеллектуальных месторождениях. Кадровый дефицит - одна из главных
причин нашей медлительности в информатизации и интеллектуализации систем
нефтегазодобычи.
Стажировка
в западных компаниях нескольких десятков специалистов не позволяет решить
проблему. Ставку необходимо делать на кадры, подготовленные в российских вузах.
По
мере информатизации промысла специалист-нефтяник все более отдаляется от
прямого контакта с технологическим оборудованием, рычагами и кнопками
управления. Среда его деятельности - информационная, и в ней он выступает
одновременно как приемник, детектор, преобразователь, генератор и транслятор информации.
Сегодня
в подготовке специалистов нефтегазового профиля продолжает доминировать
предметный, а не деятельностный ход. Студенты осваивают лишь отдельные
составляющие деятельности инженера-нефтяника. Из-за отсутствия необходимой
информационной среды обучения, моделирующей реальную информационную среду
деятельности современного специалиста, они не могут овладеть многими важными
профессиональными навыками. Студенты, как и в прежние годы, получают в вузе
глубокие знания по отдельным дисциплинам, учатся решать, в том числе с
использованием компьютерных технологий, типовые задачи, встречающиеся в
инженерной практике. Однако их слабо ориентируют на реальную практическую
деятельность в заданных временных рамках, во взаимодействии с другими
специалистами, работе в «команде», с необходимостью оперативно принимать
решения во внештатных ситуациях при недостатке информации для ее анализа. Это
не предусмотрено традиционной схемой обучения "лекции - лабораторный
практикум - семинарские занятия, консультации, курсовое и дипломное
проектирование, практики, самостоятельные для каждой специальности». В
результате возрастает неудовлетворенность работодателей практической
составляющей подготовки современных молодых специалистов.
Предметный
подход к обучению закреплен действующими государственными образовательными
стандартами, закрепляется структурой вузов - их делением на плохо
взаимодействующие друг с другом кафедры, ответственные за отдельные предметы
учебных планов. Деловые игры, другие активные методы обучения, производственные
практики при всей их эффективности позволяют сформировать у выпускников лишь
фрагментарное представление о деятельности в области разработки и эксплуатации
нефтегазовых месторождений.
Позитивному
изменению ситуации в подготовке специалистов, необходимых для создания и
эксплуатации интеллектуальных тяных промыслов, способствуют современные
информационных сетевые технологии, позволяющие создать в вузе интегрированную
информациоптто модель нефтяного месторождения - виртуальное месторождение с
Центром управления его разработкой. В Центре на основе организации учебного
процесса в форме имитации реальной совместной деятельности специалистов
различного профиля, предприятий и служб, ведущих разведку, проектирование
разработки, разбуривание и эксплуатацию интеллектуального месторождения,
удастся сформировать у выпускников вуза навыки деятельности в новой
информационной среде системы нефтедобычи, развить необходимые профессиональные
компетенции. Фактически речь идег о внедрении в вузовский образовательный процесс
современных высоких технологий.
В
РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина создан значительный задел данного
инновационного проекта. В университете активно | используются в учебном
процессе отдельные компоненты подобной информационной модели, в частности, инженерные
компьютеризированные тренажеры ряда технологических процессов: геологическая
модель-тренажер для подсчета запасов углеводородов (рис. 1), буровой тренажер
(рис. 2), тренажер по испытанию скважин, тренажер текущего и капитального
ремонтов скважин (рис. 3) и др.
Кроме
того, в 2005 г. с помощью ОАО «ЛУКОЙЛ» в университете создан учебно-научный
полигон нефтепромыслового оборудования (рис. 4), на котором имеются пять
экспериментальных скважин, скважинные насосные установки, устьевое
оборудование, станок текущего и капитального ремонтов скважин. Указанные
объекты в настоящее время оснащаются микропроцессорными измерительными
системами и средствами телеметрии, что дает возможность использовать их в
учебном процессе как элементы физической модели интеллектуального промысла и реализовать
новые технологии обучения, например технологию интерактивно-производственного
обучения.
Использование
указанных технологий предусмотрено в магистерских программах: «Моделирование
природных резервуаров углеводородов и проектирование их разработки», которую
университет с 1998 г. реализует в рамках направления «нефтегазовое дело»
совместно с Французским институтом нефти, и «Разработка месторождений
горизонтальными скважинами».
Компьютеризированный
буровой тренажер получен по выигранному университетом гранту Европейского Союза
по проекту Tacis. Он используется при подготовке инженеров-буровиков и
магистров по программе «Бурение горизонтальных скважин», а также в системе
дополнительного профессионального образования по программе «Предупреждение и
ликвидация газо-нефтеводопроявлений при бурении и капитальном ремонте скважин»
с выдачей выпускникам международного сертификата International Well Control
Forum «Drilling Supervisor Certificate» (сертификат бурового супервайзера).
Инновационным
проектом предусматривается объединить имеющиеся в университете компьютерные
тренажеры и созданные на их основе АРМ бурового мастера, промыслового геолога,
геофизика, мастера текущего и капитального ремонтов скважин посредством
локальной сети, дополнить недостающими элементами и разработать необходимое
программное обеспечение. В результате в университете будет создана новая среда
обучения - вирту-альное нефтяное месторождение. Перечисленные АРМ виртуального
месторождения будут связаны с кафедральными учебными и научными лабораториями,
которые в процессе обучения студентов на виртуальном месторождении должны
функционировать как проектные и исследовательские организации, выполняющие
экспресс-анализ геолого-геофизических данных, уточняющие проектные задания и параметры
и др. Кроме того, предусматривается связь АРМ с учебно-научным полигоном
нефтепромыслового оборудования и супервайзерами, работающими на действующих
месторождениях, и с ее помощью проводится интерактивно-производственное
обучение студентов (это отработано на месторождениях ОАО «НК «Роснефть» и ОАО
«Славнефть»).
Физически
виртуальное месторождение (рис. 5), АРМ специалистов и служб, осуществляющих
управление нефтяными промыслами (компьютеры, средства визуализации, коммутаторы
и другие технические средства, на которых установлено соответствующее
программное обеспечение), сосредоточиваются в специально оборудованном учебном
зале - Центре управления разработкой нефтяных месторождений (ЦУРМ) (рис. 6).
Подготовка
специалистов, необходимых для создания и эксплуатации интеллектуальных нефтяных
месторождений, будет проводиться как по имеющимся в вузе нефтегазовым
специальностям и направлениям, так и по новым образовательным программам. В
частности, в магистратуре открывается новая программа «Управление разработкой
нефтегазовых месторождений», для обучения по которой принимаются лица, имеющие
дипломы:
-
бакалавра по направлениям «нефтегазовое дело», «прикладная геология»,
«технология геологической разведки», «оборудование и агрегаты нефтяной и
газовой промышленности»;
-
инженера по специальностям «бурение нефтяных и газовых скважин», «геология
нефти и газа», «геофизические методы исследования скважин», «геофизические
методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых», «разработка и
эксплуатация нефтяных и газовых скважин», «машины и оборудование нефтяной и
газовой промышленности».
В
университете разработана модель процесса подготовки супервайзеров нефтедобычи в
системе дополнительного профессионального образования с использованием
технологии интерактивно-производственного обучения и созданного в университете
АРМ супервайзера. Она органично встраивается в информационную модель нефтяного
месторождения (виртуального месторождения) и дополняет ее. В создаваемую
информационную систему включаются также компьютеризированные установки для
экспресс-анализа поступающей новой информации о нефтяном пласте по результатам
анализа кернов, данных о физико-химических параметрах нефти, эффективности
химических реагентов применяемых для интенсификации нефтедобычи, и др.
В
системе дополнительного профессионального образования открывается 1000-часовая
программа «Cyпервайзинг в нефтедобыче», на которую принимаются специалисты с
дипломом бакалавров или инженеров по указанным направлениям и специальностям и
производств опытом работы в нефтедобыче.
Учебный
процесс по указанным программам включает четыре основных компонента.
1.
Компетентностный. Принятые на обучение лица имеют образование по различным
нефтегазовым специальностям. Чтобы у них по завершении обучения сформировалось единообразное
видение процесса освоения месторождений во всей его многоаспектности,
сложности, стадийности с присущими ему конфликтами интересов субъектов
хозяйственной деятельности предусматривается следующее. Из набора
мультидисциплинарных курсов по основным видам деятельности по освоению нефтяных
месторождений («геофизическая разведка», «геологическое моделирование и подсчет
запасов», «проектирование и строительство скважин», «гидродинамическое
моделирование залежи», «анализ фактического состояния разрабатываемых
объектов», «экология нефтегазодобычи», «управление проектами» и др.) каждый
обучающийся под руководством преподавателя-наставника выбирает и индивидуально
изучает те, которые ему необходимы в дополнение к имеющемуся образованию.
2.
Аналитический. На групповых занятиях на виртуальном нефтяном месторождении в
ЦУРМе, проводимых по принципу «разбор полетов», обучающиеся с участием
преподавателей-наставников выполняют комплексный разбор реализованных проектов
по освоению месторождений углеводородов с акцентом на достигнутые КИН,
экономические и социальные итоги, экологические последствия. При этом
обучающимся предлагается оценивать решения, принимавшиеся в каждой из подсистем
проектов: геологической, буровой, промысловой, инвестиционной и других, а также
рассматривать альтернативные варианты.
3.
Деятелъностный. С его помощью обучающиеся осваивают основные виды проектной (с
использованием геолого-гидродинамической модели месторождения) и
эксплуатационной (непосредственно на АРМ виртуального месторождения в Центре
управления разработкой виртуального месторождения) деятельности в ее реальных
формах, т.е. в условиях взаимодействия различных служб и необходимости находить
согласованные решения, заданных временных рамок, работы в «команде» и др.
4.
производственно-интерактивный. Реализуется с помощью информационных каналов, в
том числе спутниковых, связывающих АРМы виртуального месторождения с АРМами
реального разрабатываемого месторождения (практикуется в университете при
подготовке горных инженеров совместно с ОАО «Славнефть» и ОАО «НК «Роснефть»).
Наряду
с обучением на виртуальном месторождении магистрантов программы «Управление
разработкой нефтяных месторождений» и слушателей программы дополнительного
профессионального образования (ДПО) «Супервайзинг в нефтедобыче» инновационная
образовательная программа университета предусматривает циклы групповых
совместных занятий в ЦУРМе для всех студентов, обучающихся по инженерным
программам на различных нефтегазовых специальностях, и для всех магистрантов,
обучающихся по направлениям «Нефтегазовое дело», «Геология и разведка полезных
ископаемых», «Технологические машины и оборудование», «Экономика»,
«Менеджмент». Благодаря этому все выпускники нефтегазовых специальностей и
направлений РГУ нефти и газа им И.М. Губкина оказываются подготовленными к
работе по созданию и эксплуатации интеллектуальных месторождений, направленной
в конечном счете на рациональное недропользование и повышение КИН.
Завершая
изложение существа инновационной образовательной программы губкинского университета,
еще раз подчеркнем, что инновационность образовательной программы губкинского
университета определяется:
-
ее целевой функцией - обеспечением инноваций в разработке нефтяного
месторождения, направленных на повышение КИН и рациональное недропользование;
-
организацией подготовки для нефтедобывающей отрасли системно подготовленных
специалистов по управлению разработкой интеллектуальных нефтяных месторождений;
-
созданием новой среды (виртуального нефтяного месторождения) обучения студентов
специальностей и направлений нефтегазового профиля;
-
последовательным использованием деятельностного метода обучения студентов
указанных специальностей и направлений, позволяющего обеспечить приобретение
ими необходимых профессиональных компетенций, навыков и умений практической
работы по проектированию и управлению разработкой интеллектуальных нефтяных
месторождений;
-
созданием модели актуального для рационального недропользования вида
деятельности - супервайзинга в нефтедобыче, а также соответствующей модели подготовки
в вузе супервайзеров на основе системы дополнительного профессионального
образования и с использованием виртуального месторождения;
-
переориентацией отдельных научных исследований и разработок университета на
решение единой проблемы - повышение КИН.
Синергизм
разрабатываемой образовательной технологии обеспечивается тем, что в учебном
процессе реализуются принципы мультидисциплинарности и деятельностная
технология обучения. Их сочетание дает возможность приобрести выпускнику
принципиально новые качества профессиональной подготовки - системное видение
всего комплекса работ по освоению нефтяных месторождений и управлению
нефтедобычей в их взаимосвязях и последовательностях с пониманием их
содержания, ресурсного обеспечения, влияния принимаемых решений на КИН,
экономику.
Отработка
в университете - базовом вузе учебно-методического объединения по нефтегазовому
образованию - новой технологии обучения студентов и слушателей системы ДПО в
информационной среде, моделирующей реальную среду деятельности (виртуальное
месторождение, виртуальный нефте- или газопровод, виртуальный
нефтеперерабатывающий завод и др.), позволяет в последующем внедрять ее как
отдельный, тиражируемый образовательный модуль в системе высшего нефтегазового
образования.
Разработка
и предложения нефтегазовым компаниям широкого спектра ориентированных на
бакалавров 1000-часовых программ ДПО с присвоением дополнительной квалификации
«менеджер нефтегазового предприятия», «специалист по горизонтальному бурению»,
«специалист по геонавигации в бурении», «супервайзер нефтедобычи» и др. -это
реальный и эффективный путь адаптации системы высшего нефтегазового образования
к новым задачам, решаемым высшей школой страны в рамках Болонского и
Копенгагенского процессов.
Совет
попечителей РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина видит одной из основных текущих
задач своей деятельности оказание университету всемерной поддержки для
реализации его главной инновационной образовательной программы.
А.И.
Владимиров, ректор РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина
В.И.
Грайфер, генеральный директор ОАО «РИТЭК», председатель Совета попечителей РГУ
нефти и газа им. И.М. Губкина
Список литературы
Журнал
«Нефтяное хозяйство» № 5, 2006