16+
Регистрация
РУС ENG
http://www.eprussia.ru/epr/305/9449954.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 21 (305) ноябрь 2016 года

От симуляторов к технологии эффективного моделирования

Информационные технологии Олег ПИЧУГИН, ГК «Конкорд», Павел МИРОНОВ, RedSys 3048
Олег ПИЧУГИН, ГК «Конкорд», Павел МИРОНОВ, RedSys

Добыча нефти и газа напрямую связана с качеством понимания геологического строения месторождения и воздействием, оказываемым на него во время эксплуатации.

Геологическое строение месторождения выявляется путем изучения среды геофизическими методами и в результате разведочного бурения, которое заканчивается построением геологической модели месторождения. Геологическая модель – основа для оценки объемов нефти и газа, залегающих в данном месторождении. На основе гидродинамического моделирования компания понимает, какой экономически выгодный объем углеводородов будет извлечен и за какой период.

Для акционеров нефтегазовых компаний и для руководства важно понимать, насколько оправданными будут вложения в каждое конкретное месторождение, когда произойдет возврат инвестиций. В период эксплуатации месторождения в условиях нестабильности спроса и предложения, резких колебаний стоимости нефти в каждый момент времени руководство компании должно знать, какой объем нефти и газа они могут получить при заданном уровне добычи и не ухудшит ли определенный ими уровень характеристик месторождения.

Постоянный выбор между тем, что надо сейчас, и тем, что останется на завтра, является определяющим для принятия решения, в основе которого лежит качество геолого-гидродинамического моделирования. Эффективность управления компанией определяется тем, насколько точно и быстро компания может сделать этот выбор. Насколько достоверной является геолого-гидродинамическая модель и, соответственно, прогноз? Насколько эффективны построенные комплексы моделирования в компаниях, структура и способ построения которых не менялся десятилетия? Есть ли способ увеличить точность прогноза и при этом существенно сократить время его предоставления?

В данной статье рассматривается технология, которая компенсирует недостатки традиционного подхода к геолого-гидродинамическому моделированию, существенно сокращая время предоставления прогноза и обеспечивая более точный итоговый прогноз за счет применения принципа иерархичности.

Исходя из вышесказанного, процесс геолого-гидродинамического моделирования является определяющим в стратегии нефтегазодобывающей компании. В идеале геолого-гидродинамическая модель должна дать прогноз на весь период эксплуатации месторождения. Однако в ходе эксплуатации выявляются новые детали строения месторождения, так как известно, что мы имеем полное представление о геологической среде только к моменту полного извлечения углеводородов. Время жизни месторождений зачастую составляет более пятидесяти лет. За это время меняются технологии добычи, меняются средства измерения показателей и информационные технологии.

В последнее десятилетие значительно вырос уровень развития программно-аппаратных средств, обеспечивающих численное решение сложных задач моделирования пластовых систем. В то же время многие компании уже имеют дело с истощенными месторождениями, объективным ухудшением структуры остаточных запасов. Поэтому в компаниях создают постоянно действующие трехмерные геолого-гидродинамические модели, которые постоянно обновляются. Соответственно, постоянно изменяется и прогноз по добыче.

Ожидания, связанные с переходом на современные средства моделирования, были оптимистичными, всем представлялось, что трехмерные геолого-гидродинамические модели существенно повысят качество прогноза и значительно улучшат эффективность проектных решений. Безусловно, новые стандарты моделирования вывели отраслевую науку на качественно новый уровень, но в основном за счет технологии обработки данных. Однако, несмотря на это, суровая реальность, опирающаяся на неумолимые факты, указывает на наличие серьезных проблем в развитии данного направления.

В результате в последние годы период достоверного прогноза динамики нефтедобычи сократился с ~10 лет до ~3‑5 лет. Эксперты с многолетним опытом отмечают, что «точность расчетов динамики добычи нефти в целом после массового перехода проектирования на пластовое моделирование сколь‑либо заметно не увеличилась. Для зрелых месторождений… точность прогнозов, выполненных с использованием традиционных аналитических методик, не уступает полученным с применением пластового моделирования». Как же случилось так, что, вопреки ожиданиям, полномасштабное геолого-гидродинамическое моделирование не принесло ощутимого преимущества по сравнению даже с простыми отраслевыми методиками?

Связано это с природой и характером решаемых задач. Если кратко суммировать причины имеющихся проблем в отечественном моделировании разработки месторождений, то в качестве главных можно выделить следующие из них:

• высокая неопределенность исходных данных, недостаток знаний о структуре и свойствах пласта;
• несоответствие используемых моделей качеству исходных данных и знаний, ориентация на усложнение моделей, необоснованный отказ от простых инженерных методик;
• внутренняя противоречивость моделей и их несогласованность на междисциплинарном уровне.

Предлагаемый путь к повышению эффективности моделирования разработки нефтяных месторождений основывается на концепции, разработанной компанией с опорой на мировой и собственный опыт. Предлагаемая концепция исходит из следующих достаточно простых принципов:

1. Принцип иерархичности моделей «…от дифференциальных до интегральных, от детерминированных до адаптивных…», которого необходимо придерживаться при моделировании любых сложных систем;
2. Принцип соответствия используемых моделей качеству и объему исходных данных;
3. Принцип сбалансированной простоты, суть которого хорошо иллюстрируется словами А. Эйнштейна: «Сделай все настолько простым, насколько возможно, но не проще»;
4. Принцип непротиворечивости, который требует согласования используемых локальных моделей и знаний на этапе междисциплинарного синтеза.

Приведенные принципы помогли выработать стратегию развития собственного программного комплекса, которую можно сформулировать следующим образом: «Мы не разрабатываем очередной симулятор, а создаем технологию эффективного моделирования».

Технология эффективного моделирования, основанная на сформулированных выше принципах, вовсе не отвергает сложившегося подхода к моделированию разработки месторождений и признает необходимость использования полномасштабных гидродинамических моделей. Однако она существенно повышает роль углубленного анализа на этапе формирования принципиальной модели исследуемого объекта. Технология эффективного проектирования также предполагает использование таких математических моделей, алгоритмов и методик, которые соответствуют оптимальным условиям их применимости, и обеспечивает получение новых знаний об объекте исследования. Эти знания, полученные с использованием простых и устойчивых моделей, играют роль надежных регуляризаторов при решении сложных обратных задач адаптации детальной модели к истории разработки.

Разрабатываемая технология эффективного моделирования включает в себя как инженерные методики, так и сложные математические модели, совокупность которых обеспечивает возможность формирования эффективных проектных решений. При решении задач проектирования широко используются методы имитационного моделирования и методы Data Mining. Главное назначение программного комплекса – поддержка принятия решений в области управления разработкой нефтяных месторождений.

Принципиальная схема программного комплекса, включающая в себя три основных этапа, представлена на рис. 1. Первый уровень комплекса формирует блок модулей визуализации и анализа данных, в котором реализуется воссоздание концептуальной модели объекта. Далее в блоке интегральных моделей рассчитываются интегральные величины, например КИН, динамика добычи по объекту в целом и энергетический потенциал пласта. Дальнейшее уточнение принципиальной модели осуществляется в блоке детального моделирования.
Структура программного комплекса представлена четырьмя блоками (рис. 2): управляющий модуль «Панорама»; блок моделирования; блок прогнозных и экспертных систем; блок анализа и обработки данных.

Блок моделирования позволяет решить в компании ряд производственных задач, среди которых одна из важнейших на сегодняшний день в условиях ограниченных финансовых ресурсов – управление заводнением. Использование гидродинамического симулятора совместно с опцией оптимального построения сетки методом контролируемого апгриддинга позволяет ускорять расчеты в десятки и сотни раз.

Блок прогнозных и экспертных систем даст возможность специалистам вспомнить и применить давно забытые инженерные методики расчета КИН, а также обеспечит решение задач прогнозирования новых скважин и геолого-технических мероприятий на основе современных методов Data Mining.

Блок анализа и обработки данных позволит быстро выявить проблемные зоны пласта и воссоздать проблемный портрет объекта, выявить негативное влияние закачки жидкости и выполнить экономическую оценку проекта.

Большинство рассматриваемых здесь программных решений прошло апробацию в условиях выполнения реальных проектов, что позволило убедиться в эффективности их использования как в качестве независимых модулей, так и при формировании технологических цепочек. Надежность и устойчивость данной системы обусловлена соблюдением принципов, которые положены в основу идеи программного комплекса.


Информационные технологии,

От симуляторов к технологии эффективного моделированияКод PHP" data-description="Добыча нефти и газа напрямую связана с качеством понимания геологического строения месторождения и воздействием, оказываемым на него во время эксплуатации.<br /> " data-url="https://www.eprussia.ru/epr/305/9449954.htm"" data-image="https://www.eprussia.ru/upload/iblock/1b3/1b34d6c8f036551fda18956fe4e62c3b.jpg" >

Отправить на Email


Похожие Свежие Популярные

Войти или Зарегистрироваться, чтобы оставить комментарий.