Совершенствование методики управления качеством установок скважинного штангового насоса на этапе эксплуатации с использованием CALS-среды

Задачами стратегического развития топливно-энергетического комплекса (ТЭК) РФ на ближайшие годы определены три направления: переход на инновационное развитие, создание конкурентной рыночной среды и интеграция в мировую энергетическую систему. Все это взаимосвязано с задачами повышения конкурентоспособности оборудования отечественного производства, возобновления утраченного технического потенциала, развития отечественного машиностроения, включая возможности ремонта и обслуживания скважин, насосных установок и т. п. Создание и укрепление собственного производства, собственных брендов, подобных Schlumberger, Halliburton, Weatherford, гармонизация отечественных стандартов с европейскими, обмен технологиями, внедрение успешного зарубежного опыта — все это основа инновационного развития нашей страны и как следствие, повышение эффективности нефтегазового производства.

Для нефтегазовых предприятий, использующих дорогостоящее и сложное оборудование, каким является скважиная установка штангового насоса (СШНУ), вопросы поддержания качества работоспособности оборудования играют важную роль. Это связано не только с тем, что любые поломки — это непредвиденные затраты (срочные закупки запчастей, вызов подрядных организаций, сверхурочные работы), но и с тем, что простои оборудования приводят к невыполнению производственного плана добычи нефти.

Для лучшего взаимодействия и, следовательно, для получения более эффективного результата на предприятиях, занимающихся проектированием, производством, монтажом и эксплуатацией объектов нефтегазового комплекса, разрабатываются различные методы управления качеством на различных этапах жизненного цикла оборудования. Качество оборудования (включая новизну, технический уровень, отсутствие дефектов при исполнении, надежность в эксплуатации) является одним из важнейших средств конкурентной борьбы, завоевания и удержания позиций на рынке. Поэтому управление качествомоборудования стало основной частью производственного процесса и направлено, в том числе, на проверку качества оборудования в процессе его эксплуатации.

В настоящее время много говорится о необходимости использования современных методологий управления основными фондами и поддерживающих их информационных систем известны как CALS-системы (Continuous Acquisition and Life cycle Support). Это нужно для повышения фондоотдачи, поддержания основных фондов в максимальной готовности, сокращения времени простоев и снижения издержек на ремонты оборудования. Однако к разработке и внедрению новых стандартов управления качеством оборудования, равно как и к применению CALS-систем для обеспечения этого качества, следует подходить ответственно: чтобы минимизировать риски в ходе внедрения, предприятие должно быть подготовлено к решению такой задачи.

Теоретически обосновано и практически подтверждено, что наибольший эффект в решении проблем дают не отдельные мероприятия, а системный подход. Использование в нефтегазопромысловом сервисе систем управления качеством органично отвечает вышеупомянутым направлениям развития ТЭК, что обусловлено следующими факторами:

— во-первых, управление качеством является мощным стимулом для активного внедрения инноваций в сферу нефтегазопромысловых работ (НГПР);

— во-вторых, наличие сертифицированной системы управления качеством НГПР повышает конкурентоспособность отечественных сервисных компаний на внутреннем рынке;

— в-третьих, наличие сертифицированной по международным стандартам системы управления качеством создает условия для успешного —выходаотечественных .сервисных компаний на высокодоходный мировой рынок нефтегазового оборудования.

В нашей стране деятельность по развитию систем и методов управления качеством имеет глубокие корни. Становление отечественного системного подхода к управлению качеством продукции базируется на всесторонних научных разработках. Фундаментальные экономические основы эффективного управления качеством эксплуатации нефтегазового оборудования заложили выдающиеся отечественные ученые: Г. Г. Азгальдов, Б. JI. Бенцман, Б. В. Бойцов В. Г. Версан, В. А. Винокуров, A.B. Гличев, Б. И. Дубовиков, В. Я. Кершенбаум, С. В. Кривенков, М. И. Круглов. В. М. Ларин, Д. С. Львов, В. В. Окрепилов, В. Н. Протасов, В. И. Синько, Б. 3. Султанов, Л. Я. Шухгальтер и др.

В контексте эволюции зарубежного опыта управления качеством выделяются имена таких видных исследователей, как Э. Деминг, Дж. Джуран, К. Исикава, Ф. Кросби, Дж. Стинг, А. Фейгенбаум, Дж. Харрингтон, В. Шухарт и др.

К сожаленью, отечественные нефтегазовые и сервисные компании не имеют достаточного опыта эффективного использования систем управления качеством с учетом специфики нефтегазового оборудования. Особое отставание при этом проявляется в области методологии управления качеством нефтегазового оборудования. В силу указанных сложившихся обстоятельств возникает необходимость целенаправленной постановки работы по созданию методики управления качеством на объект исследования — установки скважинного штангового насоса на этапе эксплуатации с применением современных методов — CALS-систем.

Цель работы. Совершенствование процесса управления качеством нефтегазового оборудования (на примере скважинных штанговых насосных установок (СШНУ)) на этапе эксплуатациис применением САЬ8-систем, нацеленного на повышение эффективности эксплуатации с учетом характеристики скважины и показателей надежности насосов различных производителей (Рисунок 1).

Рисунок 1. Цели и задачи работы.

Для достижения поставленной цели в представленной диссертационной работе решаются следующие основные задачи:

1. Выполнить анализ и обобщение существующих методик в области управления качеством продукции. Выявить их недостатки.

2. Выявить основные требования к методике управления качеством нефтегазового оборудования (на примере СШНУ) на основе стандарта ГОСТ Р.

1.5−2004 «Стандартизация в РФ. Стандарты национальные РФ. Правила построения, изложения, оформления и обозначения».

— — 3. Выполнить анализнормативной документации на скважинные штанговые насосы — ГОСТ Р и API, сделать выводы об уровне гармонизации стандартов.

4. Заложить основные требования по построению CALS-среды с учетом требований действующей нормативной документации и специфики исследуемого объекта — штангового насоса.

5. Провести обзор существующей российской и зарубежной нормативной документации в области CALS-систем, сделать выводы об уровне гармонизации документов.

6. Обзор существующих программных продуктов на рынке. Выбрать информационно-аналитическую CALS-систему, интегрирующую средства менеджмента качества и системного анализа данных в механизмы управления качеством оборудования в процессе эксплуатации, учитывая показатель конкурентоспособности и требования нормативной документации.

7. Заполнить справочники CALS-среды по показателям надежности штангового насоса за 2005;2011 гг, используя принцип каталогизации. Найти слабые узлы СШНУ, приводящие к отказам. Установить закономерности действия совокупности характеристик скважины на долговечность и безотказность штанговых насосов по производителям. Определить минимально достаточные требования к персоналу для ведения CALS-среды.

8. Построить математическую модель процесса подбора штангового насоса с учетом характеристики скважины и показателей надежности насосов различных производителей.

9. Разработать практические рекомендации управления качеством эксплуатации СШНУ в виде алгоритмов по принятию решений об использовании/замене оборудования в CALS-среде, алгоритма присвоения категории группы производителям штанговых насосов, алгоритма распределения оборудования в зависимости от коэффициента сложности скважины, выполнение которых в процессе эксплуатации позволит сделать качественный рывок в деле повышения наработки штанговых насосов на отказ, оптимально—подбираяпроизводителя штангового насоса^ под конкретные условия скважины.

Объект исследований. Объектом исследования являются СШНУ, предметом — методологические и организационные основы повышения качества их эксплуатации путем увеличения межремонтного периода на основе оптимального подбора типоразмера, производителя под заданные условия скважины, автоматизация сбора данных по отказам штанговых насосов посредством CALS-среды*.

Методы исследований. При решении поставленных в работе задач использовались методы системного анализа и научных обобщений, статистическая обработка и анализ фактических промысловых данных, при построении математической модели использованы научно-методические принципы современной науки в областях квалиметрии, метрологии, экспертных методов, методов математической статистики, методов управления качеством, а также принцип каталогизации по сбору информации в CALS-среде.

Научная новизна. Разработана методика управления качеством эксплуатации нефтегазового оборудования (на примере СШНУ) путем построения математической модели плотности распределения наработок штанговых насосов в зависимости от коэффициента сложности скважины и показателей надежности различных производителей, результаты которой были положены в основу практических рекомендаций.

Примечание. Данные о фактических наработках насосов сформированы на базе анапиза результатов эксплуатации реальных объектов, полученных непосредственно нами на различных промыслах, а также заимствованных из опубликованных материалов конференций, источников научно-технической периодической литературы.

Практическая значимость диссертационной работы состоит в виде алгоритмов по принятию решений об использовании/замене оборудования в CALS-среде, -алгоритма—присвоения — категории группы производителям штангового насоса, алгоритма распределения оборудования в зависимости от коэффициента сложности скважины, выполнение которых в процессе эксплуатации позволит сделать качественный рывок в деле повышения наработки штанговых насосов на отказ, оптимально подбирая производителя штангового насоса под конкретные условия скважины.

•S Рекомендации к стандарту ГОСТ Р 51 896−2002 «Насосы скважинные штанговые. Общие технические требования» в части гармонизации требований с API Specs 11 АХ.

•S Рекомендации по созданию стандарта на построение CALS-среды.

S Рекомендации к ведению модуля «Справочник оборудования».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи в рецензируемых научных журналах, входящих в Перечень, 2 доклада на конференциях.

Апробация работы. Основные результаты и положения настоящей диссертационной работы были доложены на следующих конференциях: IX Всероссийская конференция молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России, Москва, 4−7 октября 2011 г.- IX Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России», Москва, 30 января — 1 февраля 2012 года.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов, списка цитируемой литературы. Работа изложена на 110 страницах машинописного текста, в том числе 17 рисунков в виде схем и графиков, 12 таблиц, список использованных источников, включающий 77 наименований.

Основные выводы по работе: Разработана методика управления качеством нефтегазового оборудования (на примере СШНУ) в CALS-cpede, нацеленная на повышение эффективности эксплуатации с учетом характеристики скважины, производителя и показателей надежности насосов.

1. Выполнен анализ и обобщение существующих методик в области управления качеством продукции.

2. Выявлены основные требования к методике управления качеством нефтегазового оборудования (на примере СШНУ) на основе стандарта ГОСТ Р 1.5−2004 «Стандартизация в РФ. Стандарты национальные РФ. Правила построения, изложения, оформления и обозначения».

3. Выполнен анализ нормативной документации на скважинные штанговые насосы ГОСТ Р и API, сделан выводы об уровне гармонизации стандартов.

4. Заложены основные требования по построению CALS-среды с учетом требований действующей нормативной документации и специфики исследуемого объекта — штангового насоса.

5. Проведен обзор существующей российской и зарубежной нормативной документации в области CALS-систем, сделаны выводы об уровне гармонизации документов.

6. Проведен обзор существующих программных продуктов на рынке. Выбрана информационно-аналитическую CALS-система, интегрирующую средства менеджмента качества и системного анализа данных в механизмы управления качеством оборудования в процессе эксплуатации, учитывая показатель конкурентоспособности и требования нормативной документации.

7. Были заполнены справочники CALS-среды по показателям надежности штангового насоса за 2005;2011 гг, используя принцип каталогизации. Найдены слабые узлы СШНУ, приводящих к отказам.

Установлены закономерности действия совокупности характеристик скважины на долговечность и безотказность штанговых насосов по производителям.

8. Построена математическая модель процесса подбора штангового насоса с учетом характеристики скважины и показателей надежности насосов различных производителей.

9. Разработаны практические рекомендации на основе математической модели управления качеством эксплуатации СШНУ в виде алгоритмов по принятию решений об использовании/замене оборудования в САЬ8-среде, алгоритма присвоения категории качества в зависимости от показателей надежности производителей штанговых насосов, алгоритма распределения оборудования в зависимости от коэффициента сложности скважины, выполнение которых в процессе эксплуатации позволит сделать качественный рывок в деле повышения наработки штанговых насосов на отказ, оптимально подбирая производителя штангового насоса под конкретные условия скважины.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.