Концепция развития интегрированной системы управления процессом разработки нефтяных месторождений

В современной нефтедобывающей промышленности совокупность таких факторов как увеличение потребностей населения в топливноэнергетических ресурсах и увеличение доли трудно извлекаемых запасов углеводородов, вовлеченных в разработку, приводит к необходимости увеличения эффективности процессов их добычи.

Выбирать наиболее оптимальный вариант разработки нефтегазовых месторождений, оценивать эффективность применения способов интенсификации добычи нефти, осуществлять прогнозы и предоставлять технико-экономическую оценку эксплуатации позволяет гидродинамическое моделирование разработки месторождений. Моделирование процессов разработки и эксплуатации нефтяных месторождений при помощи программных продуктов является обязательной составляющей проектно-технологической документации на разработку месторождений полезных ископаемых. Основанием для принятия решения о применении различных воздействиях на пласт является моделирование ситуации в постоянно действующей геолого-технологической модели (ПДГТМ) [1,2]. Моделирование процесса разработки нефтегазового месторождения базируется на некоторой статичной геологической модели [3]. Таким образом для эффективного функционирования процессов нефтеизвлечения    необходимо    создавать    геологическую    и гидродинамическую модель нефтяного месторождения. На рисунке 1 представлены наиболее распространенные в России программные продукты, используемые для моделирования.

Программные продукты

Геоло!имеете моделирование:          Гидродинамическое моделирование:

- Eclipse

• -  Petrel                                   -  Gcoplal Pro-RS

• - [RAP RMS                        - Tempest

• - GOCAD                        - VIP

• - DV-GEO                          - Траст

• -  Geoplat Pro-C                          -  T-Navigator

  - HydroGco

Рис. 1. Программные продукты для моделирования в нефтяной промышленности

Вышеперечисленные программные комплексы позволяют создавать постоянно действующие гидродинамические модели нефтяных месторождений, моделировать различные процессы и мероприятия, проводимые на месторождении, оценивать результаты и эффективность от применения геолого-технологических мероприятий. Однако отслеживать состояние всех процессов на нефтяном промысле невозможно с помощью указанных программ. Для повышения эффективности контроля, мониторинга, прогнозирования, проведения технико-экономических анализов необходимо создавать интегрированные системы управления процессом разработки.

Интегрированная система управления процессом разработки месторождений является сложной многоуровневой системой. Предлагаемая интегрированная система управления базируется на гидродинамическом моделировании. Необходимо создать виртуальную модель процесса разработки месторождений, которая будет полностью повторять реальный процесс, но при этом еще прогнозировать результаты от применяемых решений.

Упрощенная структура интегрированной системы управления представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Упрощенная структура интегрированной системы управления процессом разработки

Согласно структуре, представленной на рисунке 2, можно сделать вывод, что единая система управления и мониторинга процесса разработки состоит из нескольких функциональных блоков. Блок гидродинамического моделирования отвечает за виртуальное моделирование процесса разработки месторождений, прогнозирует результат и эффективность применения различных запланированных мероприятий (мероприятия по интенсификации добычи нефти, планируемые промывки, ремонты скважин и насосного оборудования и др.), а также постоянно корректируется, путем адаптации модели согласно непрерывно поступающим фактическим промысловым данным. Результатом гидродинамического моделирования является технико-экономическая оценка процессов нефтеизвлечения, прогнозирование возможных осложнений, а также отказов оборудования, получение промысловых показателей, которые будут далее использоваться для анализа функционирования системы сбора и подготовки продукции.

Функционирование интегрированной системы управления позволит оценить влияние результатов от проведения мероприятий по интенсификации нефтедобычи (прирост дебита нефти, прорыв воды или газа к забою скважины, изменение свойств продукции и др.) на систему сбора, оценить ее планируемую загрузку, спрогнозировать ориентировочное время отказа трубопроводов по причинам возникающих осложнений (АСПО, коррозия, мех. примеси).

Результатом проведенного анализа является предложенная упрощенная структура интегрированной системы управления, поставленные задачи и принципы на которых основано функционирование системы управления. Основными задачами создания интегрированной системы управления являются:

• 1.    Расчет различных вариантов разработки: определение характера и степени выработки запасов флюидов.

• 2.    Анализ эффективности применяемой системы поддержания пластового давления.

• 3.    Прогноз темпов отбора добывающих скважин.

• 4.    Оптимизация режимов работы добывающих и нагнетательных скважин.

• 5.    Мониторинг фактических технологических показателей и выявление причин их возможных отклонений от проектных.

• 6.    Прогнозирование эффективности применения геологотехнологических мероприятий.

• 7.    Прогнозирование изменения свойств продукции скважин.

• 8.    Прогнозирование преждевременных отказов насосного оборудования.

• 9.    Прогнозирование появления осложнений при добыче нефти.

• 10.    Оценка состояния и эффективности сбора продукции скважин.

• 11.    Прогнозирование появления осложнений при сборе и транспортировке продукции.

• 12.    Оценка эффективности подготовки продукции.

• 13.    Прогнозирование и избежание возможных технологических аварий на производстве.

• 14.    Проведение технико-экономического анализа.

Основными принципами, заложенными интегрированную систему управления, являются:

• 1.    Адаптация.

• 2.    Достоверность промысловых данных.

• 3.    Единая система, учитывающая все процессы, происходящие на нефтяном промысле, и их влияние друг на друга.

• 4.    Выбор наиболее эффективного варианта.

• 5.    Безопасность производства.

На основании проведенного анализа можно сделать вывод, что создание интегрированной системы управления разработкой нефтяных и газовых месторождений позволит увеличить эффективность применяемых на месторождениях мероприятий, производить технико-экономические экспресс-анализы, прогнозировать и не допускать возможные аварии и отказы технологического оборудования и оптимизировать затраты. Вышеописанные эффекты возможно достичь, создав единую систему мониторинга и моделирования всех процессов, существующих на нефтяном промысле (от добычи нефти до ее подготовки и сдачи), как единого целого. Однако пока современные мощности компьютеров не смогут позволить производить постоянные непрерывные расчеты моделей и обрабатывать данные постоянного мониторинга всех технологических процессов. На сегодняшний день производятся по отдельности расчеты, прогнозирование и моделирование рассмотренных на рисунке 2 блоков, постоянно усовершенствуются программные комплексы, а предприятия усиливают свое компьютерное оснащение, тем самым стремятся к автоматизации и созданию интегрированных систем управления процессом разработки.