Выбор стратегии развития региональной инфраструктуры в условиях неопределенности добычи с использованием программного обеспечения «ЭРА:ИСКРА»

Внефтяном инжиниринге проекты характеризуются большим числом неопределенностей информации по геологии, системе разработки, обустройству и экономике, высокой степенью риска изменения макроэкономических параметров и сложностью учета множества факторов, влияющих на экономическую эффективность проектов. В данных условиях анализ неопределенностей является необходимым условием для обеспечения качества принимаемых решений [1]. Для этого требуются развитие и внедрение новых информационных технологий [2–5].
Классическим подходом к разработке технических решений по системе поверхностного обустройства на этапе концептуального проектирования является проектирование фиксированного профиля добычи. Для данного профиля выполняется вариантная проработка технических решений по системам сбора и подготовки нефти и газа, системам поддержания пластового давления и ути
лизации подтоварной воды, внешнего транспорта, утилизации газа, энергоснабжения, логистики. По всем предложенным вариантам выполняется расчет экономических затрат и показателей экономической эффективности. По полученным результатам выбирается вариант организации системы поверхностного обустройства, формируется техническое задание на выполнение изысканий и разработку проектно-сметной документации с последующим строительством и вводом в эксплуатацию объектов поверхностного обустройства.
При таком подходе не учитываются риски, связанные с неопределенностями данных по геологии и системе разработки. Изменение профиля добычи может привести к необходимости пересмотра всех технических решений. С учетом того, что концепция обустройства разрабатывается на ранних стадиях реализации проектов освоения новых активов параллельно с геолого-разведочными работами (ГРР), риск изменения профилей добычи достаточно высок.

Постановка задачи

В ПАО «Газпром нефть» на этапе концептуального проектирования для разработки технических решений по обустройству используется подход с определением трех вариантов профилей добычи: пессимистичного Р90, базового Р50 и оптимистичного Р10. Для крупных проектов также применяется подход по разделению его на фазы [6]. Это позволяет параллельно выполнить геолого-разведочные работы (ГРР), проектирование и строительство по отдельным фазам проекта. Однако даже в пределах одной фазы проекта может быть объединено несколько объектов разработки, каждый из которых характеризуется отдельным набором прогнозных профилей добычи. При этом прямое суммирование профилей добычи всех объектов разработки по одной фазе проекта не всегда позволяет выбрать наиболее оптимальный вариант системы обустройства и предусмотреть необходимую гибкость решения.
В такой ситуации оптимальным является выполнение расчетов по всем возможным вариантам комбинаций профилей добычи для каждого объекта. Суммарное число вариантов возрастет от 3 до нескольких тысяч и более, выполнение по ним расчетов с использованием существующих инженерных инструментов не представляется возможным. Для определения оптимального варианта системы поверхностного обустройства с учетом вариативности исходных данных добычи реализован подход к выполнению расчетов с учетом вероятностных профилей по отдельным источникам на базе информационной системы (ИС) интегрированного концептуального проектирования «ЭРА:ИСКРА».

Описание методики выполнения работ

В статье описан подход к формированию Региональной стратегии для группы месторождений с применением корпоративной ИС «ЭРА:ИСКРА». Представлена последовательность выполнения расчетов для определения оптимальной системы обустройства с учетом неопределенностей по профилям добычи. Данная методика апробирована в рамках выполнения концептуального проекта по определению оптимальной конфигурации системы внешнего транспорта для группы месторождений.
Шаг 1. Сбор и загрузка исходных данных в ИС «ЭРА:ИСКРА». Для каждого источника, которым могут быть отдельные скважины, кустовые площадки, месторождения или лицензионные участки, в ИС «ЭРА:ИСКРА» загружаются профили добычи. В рассматриваемом примере источниками являются четыре месторождения, расположенные в Ямало-Ненецком автономном округе.
По каждому из них были рассчитаны три профиля добычи Р90-Р50-Р10 с прогнозом на 30 лет.
По каждому из них предусматривается возможность задать значение вероятности, с которой данный профиль должен быть учтен в расчете (рис. 1).

1.png
Рис. 1. Подготовка исходных данных для выполнения расчетов в ИС «ЭРА:ИСКРА»


Для корректных гидравлических расчетов трубопроводных систем для каждого источника задаются физикохимические свойства флюидов.
Для построения схем обустройства в систему загружаются картографические данные. В ИС «ЭРА:ИСКРА» реализована возможность загружать для отображения данные растровых и векторных форматов. Все картографические данные отображаются в масштабе с привязкой к заданной системе координат, что позволяет определять протяженность линейных объектов в системе.
Для построения схем внешнего транспорта задаются потенциальные точки сдачи нефти с различными экономическими параметрами. В рассматриваемом примере были определены четыре возможные точки сдачи товарной продукции. Для расчетов капитальных вложений и эксплуатационных затрат в систему «ЭРА:ИСКРА» загружаются подготовленные удельные показатели, используемые для определения параметров экономической эффективности в финансово-экономической модели.

Шаг 2. Разработка схем поверхностного обустройства. В графическом интерфейсе ИС «ЭРА:ИСКРА» с использованием картографических данных, данных по расположению установок подготовки нефти на месторождениях и точек сдачи товарной нефти было разработано и использовано в расчетах более 20 вариантов схем внешнего транспорта нефти. Один из них приведен на рис. 2.

2.png


Рис. 2. Пример схемы обустройства месторождений, выполненный в ИС «ЭРА:ИСКРА»


Шаг 3. Определение технических и экономических параметров для схем по вариантам добычи.  На основе данных по профилям добычи и вариантов схем обустройства формируется перечень экземпляров расчета. Для рассматриваемого примера – 22 схемы внутреннего транспората (3 варианта профиля добычи)4 месторождения – число экземпляров расчетов составило 1782. По каждому экземпляру расчета по реализованным в ИС «ЭРА:ИСКРА» алгоритмам были выполнены расчеты по годам профиль-дизайнов объектов обустройства, гидравлические расчеты с подбором диаметров трубопроводов, определены производительности нефтеперекачивающих станций (НПС) и приемо-сдаточного пункта (ПСП) нефти. Для каждого объекта обустройства установлена возможная дата ввода в эксплуатацию. Для рассматриваемого примера системы внешнего транспорта группы месторождений проведен перебор всех возможных комбинаций профилей добычи.
В ИС «ЭРА:ИСКРА» реализована возможность учета разных комбинаций профилей добычи по каждому источнику. По отдельным объектам с высокой степенью геологической неопределенности может быть использовано более трех профилей добычи. Или, наоборот, по объектам, по которым имеется достоверный прогноз, может быть использован только один профиль. Существует также возможность задать нулевой профиль для случая, когда по объекту есть риск неподтверждения добычи или вероятность отказа от добычи по нему.
Реализованный подход к выполнению расчета позволяет учитывать разные варианты профилей добычи не только по ее объему, но и по дате ввода объектов разработки в эксплуатацию. Параметр по изменению даты ввода месторождений в эксплуатацию с внешним транспортом (для примера) не использовался.
Для проектов с большим числом источников добычи число экземпляров расчетов может превысить миллионы. В этом случае в ИС «ЭРА:ИСКРА» предусматривается возможность генерации серий (выборок) расчетов с использованием метода Монте-Карло. В данном методе может быть учтена вероятность по каждому профилю добычи источника. После определения технических параметров по каждому экземпляру расчета выполняется расчет экономических показателей. При этом для Региональной стратегии в ИС реализована возможность расчета следующих ключевых параметров: – капитальных вложений в объекты обустройства; – операционных затрат; – совокупной стоимости владения (TCO); – экономической эффективности проекта (NPV). По каждому параметру для рассматриваемых схем обустройства в системе реализована возможность построения графика распределения значений (рис. 3), определения максимального, минимального и среднего значений, ожидаемого отклонения от среднего значения.

3.png

Шаг 4. Выбор рекомендуемого варианта. На основе полученных значений экономических показателей формируется рейтинг вариантов обустройства. На рис. 4 приведен пример для семи схем, характеризующихся лучшими значениями TCO. На основе рейтинга выбирается вариант схемы обустройства с наименьшим средним значением TCO.
В системе реализована возможность выбора рекомендуемого варианта как по величине затрат (суммарные капитальные вложения и операционные затраты, динамика затрат, TCO), так и по показателям экономической эффективности: чистому дисконтированному доходу NPV, индексу рентабельности PI, внутренней норме доходности IRR. При близких средних значениях экономических показателей рекомендуемый вариант может быть выбран на основе данных по разбросу максимального и минимального значений параметра или по ожидаемому отклонению от среднего значения. Это позволяет найти наиболее устойчивое к переменным параметрам техническое решение с наиболее гибкими характеристиками.
Таким образом, выбор рекомендуемого варианта основан не на отдельных исходных данных, а на серийном многовариантном расчете и имеет количественную оценку риска, связанного с изменением исходных данных по профилю добычи. Выполнение серийных расчетов с использованием автоматизированного подбора диаметров трубопроводов и производительности объектов внешнего транспорта в рассматриваемом примере позволил существенно увеличить число расмотренных вариантов и сократить время выполнения расчетов.
4.png
Рис. 4. Сравнение вариантов схем обустройства по средней, минимальной и максимальной стоимости и ожидаемому отклонению стоимости от среднего значения

Шаг 5. Определение оптимальных параметров системы обустройства. Для выбранного рекомендуемого варианта обустройства в ИС «ЭРА:ИСКРА» рассчитаны технические параметры для множества вариантов по профилям добычи. Для рассматриваемого примера внешнего транспорта нефти с группы месторождений их число составляет 81. Следующей задачей является определение конкретных технических параметров системы (производительности установок, диаметров трубопроводов, дат ввода объектов в эксплуатацию), которые в дальнейшем должны использоваться для проектирования.
При этом возможны следующие варианты решения данной задачи.
1. На основе выполненных расчетов в системе выбирается значение параметра, которое соответствует наибольшему числу вариантов. Например, условный диаметр трубопровода на определенном участке составляет Dу 300 для примерно 70 % экземпляров расчетов. В оставшихся 30 % случаев приблизительно половина значений приходится на больший и половина на меньший типоразмеры трубопровода. Данный подход является наиболее простым, но имеет недостатки: если реальный профиль окажется максимальным, то пропускная способность трубопровода станет ограничивающим параметром для добычи. Это может привести к тому, что значение NPV не будет максимальным.
2. В соответствии с возможными вариантами добычи от минимальной до максимальнй предусматривается выделение отдельных пусковых комплексов с поэтапным вводом объектов в эксплуатацию. Для площадных объектов рассматривается возможность перспективного расширения, для систем трубопроводов – возможность строительства отдельных ниток для отдельных объектов разработки. Данный подход обеспечивает максимальную гибкость принимаемых решений и позволяет минимизировать риск несоответствия параметров системы обустройства проектной добыче.
3. Для принятия окончательного решения можно использовать экономический показатель EMV (ожидаемую денежную отдачу). После анализа и определения всех потенциально возможных технических решений необходимо построить дерево решений для развития каждого сценария. Затем, имея вычислительные мощности и алгоритмы системы «ЭРА:ИСКРА», следует выполнить расчет с рассмотрением возможных профилей добычи с учетом текущего распределения неопределенности по запасам. В результате для каждого
сгенерированного варианта определяется NPV, а с учетом вероятности получения данного профиля добычи нефти можно рассчитать EMV для каждого сценария. Из сравнения EMV всех возможных сценариев выбирается наиболее перспективный с учетом всех неопределенностей и рисков.

Выводы

1. На платформе ИС «ЭРА:ИСКРА» реализован подход к определению оптимального варианта обустройства с учетом неопределенностей исходных данных по профилю добычи для различных источников.
2. Данный подход позволяет определить максимально устойчивый рекомендуемый вариант, характеризующийся минимальными затратами или максимальной экономической эффективностью в потенциально возможном коридоре изменения профиля добычи.
3. Использование ИС «ЭРА:ИСКРА» позволило автоматизировать множество рутинных расчетов по определению технических характеристик схем обустройства и экономических параметров. Кроме того, ее применение дало возможность увеличить время на детальную проработку технических решений для рекомендуемого варианта.

Список литературы

1. Technical Report: Guidance for Decision Quality for Multicompany Upstream Projects // SPE 181246. – 2016.
2. Интегрированная модель для комплексного управления разработкой и обустройством месторождений / Р.Р. Исмагилов, Ю.В. Максимов, О.С. Ушмаев [и др.] // Нефтяное хозяйство. – 2014. – № 12. – С. 71–73.
3. Экономико-математическое решение для построения оптимальной конфигурации линейных систем нефтегазовых месторождений / Р.Р. Исмагилов, Р.А. Панов, Н.З. Гильмутдинова [и др.] // Нефтяное хозяйство. – 2015. – № 12. – С. 60–63.
4. Технико-экономическая оптимизация кустования скважин при интегрированном концептуальном проектировании / С.В. Третьяков, Д.Е. Дмитриев, Н.З. Гильмутдинова [и др.] // Нефтяное хозяйство. – 2016. – № 04. – C. 126–129.
5. Интегрированное концептуальное проектирование как инструмент системного инжиниринга / В.П. Батрашкин, Р.Р. Исмагилов, Р.А. Панов [и др.] // Нефтяное хозяйство. 2016. – № 12. – С. 80–83.
6. Алексеев А. Умное ускорение // Сибирская нефть. – 2017. – № 6/143. – С. 22–27.

References

1. Technical Report: Guidance for decision quality for multicompany upstream projects, SPE 181246, 2016.
2. Ismagilov R.R., Maksimov Yu.V., Ushmaev O.S. et al., Integrated model for complex management of reservoir engineering and field construction (InRuss.), Neftyanoe khozyaystvo = Oil Industry, 2014, no. 12, pp. 71–73.
3. Ismagilov R.R., Panov R.A., Gil'mutdinova N.Z. et al., Economic-mathematical modelling of optimal pipeline configuration (In Russ.), Neftyanoe khozyaystvo = Oil Industry, 2015, no. 12, pp. 60–63.
4. Mozhchil A.F.,Tret'yakov S.V., Dmitriev D.E., Gil'mutdinova N.Z. et al., Technical and economic optimization of well pads calculation at the stage of integrated conceptual design (In Russ.), Neftyanoe khozyaystvo = Oil Industry, 2016, no. 4, pp. 126–129.
5. Batrashkin V.P., Ismagilov R.R., Panov R.A. et al., The integrated conceptual design as a tool of systematic engineering(In Russ.), Neftyanoe khozyaystvo= Oil Industry, 2016, no. 12, pp. 80–83.
6. Alekseev A., Intelligent acceleration (In Russ.), Sibirskaya neft', 2017, no.6/143, pp. 22–27.

Возврат к списку