 |
|
СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ, НА КОТОРЫХ СОЗДАЮТСЯ ПОСТОЯННО-ДЕЙСТВУЮЩИЕ ГЕОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
Постоянно действующие геолого-технологические модели являются неотъемлемой частью единой системы контроля и управления запасами и процессами разработки.Процесс контроля и управления разработкой можно разделить на несколько этапов:
1. Создание системы контроля состояния объекта разработки, позволяющей получать надежную информацию о дебитах нефти и газа в добывающих скважинах, закачке воды и газа в нагнетательные скважины, о пластовых и забойных давлениях в скважинах и о свойствах пласта и протекающих в нем процессах.
2. Организация и ведение автоматизированных баз промысловых и геолого-геофизических данных, получаемых по каждой скважине объекта.
3. Создание постоянно действующих геолого-технологических моделей процессов разработки, информационное обеспечение которых осуществляется с помощью баз данных специальными программными средствами.
4. Уточнение параметров геолого-технологических моделей в автоматизированном или «ручном» режимах путем воспроизведения истории разработки с учетом данных бурения, эксплуатации, испытания и исследования новых скважин.
5. Выбор и обоснование наиболее эффективных вариантов разработки и управляющих воздействий в заданном интервале времени на основе математического моделирования процесса разработки и экономических расчетов.
6. Реализация выбранных вариантов и экономически обоснованных управляющих воздействий на объекте разработки. Такими управляющими воздействиями могут быть: изменение режимов работы скважин - дебитов, забойных давлений, изменение интервалов перфорации, проведение других геолого-технических мероприятий, остановка скважин, бурение и ввод в эксплуатацию новых скважин и т.п.
Постоянно-действующие геолого-технологические модели, как часть системы контроля и управления процессами разработки месторождений, создаются на четырех структурных уровнях - промысел, НГДП, предприятие, институты и информационно-аналитические центры.
Уровень 1 - уровень первичного сбора информации об объектах, представяющих собой скважины, групповые замерные установки, кустовые насосные станции, дожимные насосы, трапы, сепараторы, деэмульсаторы и т.п. Информация о работе этих систем замыкается сама на себя и на верхние уровни выдается в качестве справки по запросам. Этот уровень является источником геолого-геофизической и технологической базовой информации о процессах разработки и местом прикладного управления процессом. На этом уровне производится управление работой отдельных скважин. Рабочие базы данного уровня формируются из разделов эталонной базы второго уровня (НГДП).
Уровень 2 - уровень НГДП, ЦНИПРов и ЦНИЛов. Этот уровень получает информацию с уровня 1, формирует и поддерживает базы промысловых и геолого-физических данных по скважинам, формирует геологическую модель участка, осуществляет математическое моделирование процессов разработки отдельных участков объектов разработки, обменивается информацией с первым и третьим уровнями.
Для этого уровня должны использоваться программы по выбору режимов работы добывающих и нагнетательных скважин, выбору геолого-технических мероприятий, проводимых на них с целью интенсификации добычи без существенных изменений существующих систем разработки (водоизоляционные работы, обработка призабойной зоны, дополнительная перфорация колонн, гидроразрыв пласта и т.п.). В НГДП поддерживается раздел эталонной базы данных и цифровые модели. Из эталонной базы НГДП обеспечивается экспорт данных в рабочие базы прикладных программ НГДП, уровня 1, ЦНИПРов и ЦНИЛов.
Уровень 3. Уровень дочерних нефтегазодобывающих предприятий. Этот уровень - центр планирования и управления запасами и процессом разработки месторождений на базе геолого-технологических моделей, формирования и поддержки эталонной базы данных предприятия, координации научно-исследовательских и проектных работ, решения вопросов лицензирования.
Уровень 4. Уровень региональных и отраслевых научно-исследовательских и проектных институтов, геофизических предприятий, информационно-аналитических центров нефтегазодобывающих компаний. На этом уровне для каждого объекта разработки (как правило, это горизонт, пласт или их группа, разрабатываемые самостоятельной сеткой скважин) создается постоянно действующая геолого-технологическая модель. Исходные данные для построения моделей поступают из эталонной базы данных дочерних нефтегазодобывающего предприятия и информационно-аналитических центров нефтегазодобывающих компаний. Параметры моделей с определенной периодичностью (не реже одного раза в год) уточняются путем пересмотра геологической модели с учетом новых геолого-геофизических данных и воспроизведения истории разработки.
Затем составляется прогноз технологических показателей при реализуемой системе разработки, формируются варианты усовершенствования и оптимизации разработки в рамках уточненных моделей, рассчитываются прогнозные показатели этих вариантов и на этой основе геологическими службами НГДП и нефтегазодобывающего предприятия составляются планы мероприятий по управлению разработкой. Уровень 4 при наличии соответствующего программно-аппаратного комплекса в нефтегазодобывающем предприятии, может быть реализован на 3 уровне.
С определенной периодичностью (не реже одного раза в год) производится адаптация модели объекта по данным истории разработки, и прогноз технологических показателей разработки на период до пяти лет.
Воспроизведение истории разработки на математической модели дает возможность наметить ряд прогнозных вариантов дальнейшей разработки объекта, позволяющих улучшить технологические показатели. С помощью технико-экономического анализа выбирается оптимальный вариант управления процессом разработки на заданный период времени.
После выбора оптимального варианта управления разработкой объекта производится декомпозиция последнего на отдельные участки. Декомпозиция включает в себя определение границ участков и создание базы граничных условий, которая заполняется данными в процессе математического моделирования объекта на стадии прогноза по оптимальному варианту.
На втором уровне создаются постоянно действующие геолого-математические модели отдельных участков объекта. Исходные данные для этих моделей поступают из баз геолого-промысловой, геолого-геофизической информации, а также из базы граничных условий, формируемой на третьем уровне. Далее решение задачи управления разработкой отдельных участков аналогично решению задачи управления для всего объекта. В результате определяется оптимальный вариант управления разработкой участка.
Кроме того, с использованием результатов математического моделирования на период прогноза формируются базы уставок дебитов нефти и газа по добывающим скважинам, пластовых давлений и насыщенностей сеточных ячеек, содержащих добывающие скважины.
На первом уровне осуществляется управление работой отдельных скважин. Процедура решения задачи такова. Если скважина работает в соответствии с установкой, цель управления достигнута. Если параметры скважины выходят за пределы установки, то выясняется причина отклонения и выбирается мероприятие по нормализации режима ее работы. При возникновении аварийной ситуации скважина отключается. Дефицит добычи нефти по участку, вызванный отключением данной скважины, восполняется одной или несколькими другими скважинами.
Решение о «перекладывании» добычи нефти на конкретную скважину принимается на первом уровне. Далее с помощью экспертной системы, включающей математическую модель участка, содержащего отключенную скважину, производится анализ ее работы до момента отключения, и диагностируется причина выхода ее параметров за пределы уставки.
Так, например, устанавливается, какой газ прорвался в скважину: верхний - за счет конуса или краевой - за счет перемещения внутреннего или внешнего газонефтяного контакта. По результатам анализа принимается решение о дальнейшей судьбе отключенной скважины (консервирование, капитальный ремонт, перевод на другой способ эксплуатации, перевод на вышележащий объект и т.д.).
Несмотря на очевидные недостатки, связанные со сложностью управления и обмена информацией внутри многоуровневой системы, предлагаемый подход имеет ряд серьезных преимуществ по сравнению с полностью интегрированным и централизованным подходом.
Во-первых, иерархическое упорядочение позволяет повысить эффективность работы системы управления, так как в этом случае при выработке стратегии управления имеется возможность оперировать с интегральными показателями функционирования объекта (например, интегральными показателями разработки по участку или по группе скважин). Затем при переходе к более низкому уровню системы управления осуществляется конкретизация управляющих воздействий для каждой скважины.
Во-вторых, многоуровневая структура позволяет решать большие по объему задачи с помощью достаточно ограниченных вычислительных мощностей, в частности персональных ЭВМ. Используется декомпозиция, когда из сложной глобальной задачи (модели месторождения в целом) образуется иерархия подзадач (модели участков), которые решаются при помощи одного и того же расчетного блока.
В-третьих, в многоуровневой децентрализованной системе можно локализовать изменения в процедуре выработки решений, вызванные изменениями в протекании процесса на отдельном участке, и снизить тем самым затраты времени и средств. Система при этом быстрее адаптируется. Так, при изменении условий работы отдельной скважины граничные условия для участка меняются незначительно и глобальную модель месторождения пересчитывать не нужно.
И, наконец, в-четвертых, иерархическая организация системы управления повышает надежность ее функционирования, так как неисправности в работе какой-либо части системы не столь быстро распространятся на всю систему.
Адаптированная таким образом модель используется для прогноза ряда вариантов дальнейшей разработки объекта на любой прогнозный период. Из этих вариантов по результатам оценки их технико-экономической эффективности выбирается рекомендуемый к реализации вариант управления процессом разработки на заданный период времени.