Развитие автоматизированных информационных систем мониторинга разработки на примере Восточно-Мессояхского месторождения

Процесс мониторинга разработки месторождения подразумевает анализ и обработку большого количества информации по динамике дебита и приемистости скважин, обводненности, газовому фактору, забойному и устьевому давлениям и др. При большом фонде скважин и постоянно пополняющейся базе данных этот процесс требует больших трудозатрат. В связи с указанным возникает необходимость создания автоматизированных информационных систем (АИС), которые позволяют автоматизировать выгрузку и обработку данных по скважинам, облегчить анализ состояния скважины и избавить пользователя от долгого монотонного труда.
В компании «Газпром нефть» базовым корпоративным программным обеспечением (ПО) по сбору и хранению геолого-промысловой информации является ПО «Шахматка и технологический режим» (ПО «Шахматка»). Однако ПО «Шахматка» не позволяет проводить групповую выгрузку данных по скважинам, т.е. для каждой скважины необходимо повторять процедуру выгрузки. В связи с этим возникла необходимость в автоматизации процесса выгрузки и обработки данных на локальном месте пользова
теля. Сокращая время выгрузки и обработки в несколько раз, пользователь более предметно проводит анализ работы рассматриваемых скважин, кустов, блоков и месторождения в целом.

Способы получения информации по скважинам из базы данных

Для оптимизации процесса мониторинга разработки необходимо решить следующие задачи:
1) подключить MSExcelк СУБД OracleDatabase;
2) создать запрос к базе данных, возвращающий данные по скважинам;
3) обработать данные, полученные в результате выборки из базы данных (БД), выполнить построение необходимых диаграмм по полученным данным.
Были рассмотрены три возможных способа получения данных по скважинам из БД.
1. Выгрузка данных из ПО «Шахматка». Пользователь вручную экспортирует данные по каждой скважине из ПО «Шахматка» в книгу Excel, после чего при каждом запросе пользователя происходят обращение к созданным файлам и извлечение данных.
Преимуществами данного способа являются:
–относительно несложная реализация;
–получение всегда актуальных данных.
Способ имеет следующие недостатки:
– данные по каждой скважине выгружаются в отдельный файл в формате .xls, для корректной работы необходимо следить, чтобы все полученные файлы были выгружены верно и хранились в определенной папке;
– не все данные по скважине можно получить путем экспорта в файл Excel, такие данные, как название пласта, номер куста, дата ввода скважины на пласте и другие, можно получить только в окне «Редактирование параметров OIS», откуда эти показатели необходимо копировать вручную;
– невозможность автоматизации процесса выгрузки данных, ПО «Шахматка» не позволяет использовать макросы или иные способы автоматизации процесса выгрузки данных, поэтому выгрузкой данных занимается пользователь;
– низкая скорость извлечения данных, так как выгрузка выполняется в ручном режиме, кроме того, необходимо выгружать несколько файлов.
2. Подключение к БД напрямую из ПО. При каждом запросе пользователя ПО подключается к БД, получает данные, требуемые только для текущего запроса, и выводит их на форму. Таким образом, локальная копия данных не создается. К преимуществам данного способа относятся:
– простота и удобство в работе;
– небольшой объем итогового файла (все данные, выводимые в книге, извлекаются из БД без локальных копий);
– выгрузка только необходимых данных в желаемом формате (так как данные выгружаются из БД, минуя ПО «Шахматка», возможно задать тот набор показателей и их формат, которые необходимы для дальнейшей работы с полученными данными); – полностью автоматизированный процесс выгрузки данных (АИС напрямую взаимодействует с БД).
Недостатки способа:
– низкая скорость работы;
– высокая сложность реализации (для извлечения данных напрямую из БД необходимо написать SQL-запрос к базе данных);
– большие временные затраты на реализацию;
– необходимость установки и настройки драйверов, настройки подключения ПО к БД;
– сложность настройки драйверов, требуется установка на компьютеры всех пользователей, которые будут работать с показателями скважин;
– необходимость в постоянном соединении с БД (например, в случае, если пользователь захочет изменить дату, по которой отображаются скважины, будет выполнен очередной запрос к БД); поскольку время выполнения запроса длится до 3 мин, работа с АИС будет непродуктивной (5 с работы, 3 мин ожидания).
3. Ежедневное обновление файла data, хранящего актуальные данные по скважинам. Создается файл электронных таблиц в двоичном формате (*.xlsb) с показателями, выгруженными из БД. Далее АИС получает данные из файла и отображает их по указанному периоду. Драйвер для подключения к БД устанавливается на один компьютер. При необходимости обновления данных пользователь данного компьютера обновляет файл data.xlsb и выгружает его в общую папку, откуда его могут получить все пользователи, работающие с показателями скважин. Таким образом, необходимо обновлять только файл с данными, приложение является лишь средством отображения требуемых данных за указанный период.
Способ имеет следующие преимущества:
– простота и удобство в эксплуатации;
– система построена на основе шаблона Model-viewcontroller: модель и представления хранятся по отдельно
сти, модификация одного из компонентов минимально влияет на другой;
– высокая скорость извлечения данных, в зависимости от объема получаемых данных выгрузка занимает (по оценке) от 10 с до 3 мин;
– высокая скорость при работе, ПО получает показатели из локальной копии данных, что по умолчанию выполняется быстрее, чем получение данных из удаленного ресурса.
К недостаткам относятся:
– необходимость создания отдельного XML-файла с данными, кроме того, должен быть указан корректный путь до файла, иначе работа системы будет некорректна;
– высокая сложность реализации, для извлечения данных напрямую из БД необходимо написать SQL-запрос к базе данных;
– пользователь может работать только с теми данными, которые были выгружены утром текущего дня, однако обновление показателей в БД проводится раз в день, в большинстве случаев пользователю не требуется обновлять данные чаще.
После рассмотрения всех способов выгрузки данных был выбран  вариант 3: создание отдельного XML-файла для хранения выгруженных показателей.

Создание запроса для выгрузки показателей по скважинам из БД ПО «Шахматка»


При написании запроса в целях безопасности доступ к БД ПО «Шахматка» был предоставлен в режиме «только для чтения», поэтому в некоторых частях запроса были неизбежны повторения, которых можно было бы избежать при использовании хранимых процедур и функций. Для удобства создания запроса было решено использовать подзапросы [1].
В приложении была создана отдельная форма, отвечающая за выполнение запроса и выгрузку результатов в XML-файл. Так как эта операция достаточно длительная (около 3 мин), она выполняется асинхронно [2]. После этого созданный XML-файл выкладывается в общую папку, чтобы им могли воспользоваться другие сотрудники предприятия. Далее пользователь переходит на основную форму, на которой происходят обработка данных и построение отчетов [3]. На основе показателей по скважинам строятся диаграммы для удобства анализа данных. Таким образом, с применением вышеуказанного подхода была создана АИС, позволяющая существенно ускорить процесс анализа геолого-промысловой информации путем сокращения времени на выгрузку и обработку исходной информации. Например, если при ручной обработке данных по 121 скважине затрачивалось 10 ч 15 мин 55 с, то с использованием разработанного ПО – всего 4мин 13 с.

Ведение оперативного мониторинга разработки

Основная форма мониторинга разработки разделена на несколько модулей.
1. Модуль 1. Общая статистика по текущей работе фонда (рис. 1). В общей статистике действующего фонда отражены основные текущие параметры работы скважин. В этом модуле весь фонд скважин разделен на добывающий, нагнетательный, поисково-разведочный и прочий (газовые, пьезометрические скважины и др.). Кроме того, отражено текущее состояние скважины: в работе или остановлена. Данный модуль включает также основные геологические параметры скважин (средняя пористость, проницаемость по стволу, эффективная нефтенасыщенная толщина, эффективная проходка по коллектору, расстояние от водо-/газонефтяного контакта (ВНК/ГНК) и др.). На основании модуля 1 возможно оперативное построение простейших зависимостей (текущего газонефтяного фактора (ГНФ) от расстояния до газонефтяного контакта (ГНК), коэффициента продуктивности Кпрод от средней проницаемости, текущей обводненности В от среднего забойного давления рзаб и др.).

1.png
Рис. 1. Модуль 1. Общая статистика по текущей работе фонда


2. Модуль 2. Разбивка действующего фонда по группам (рис. 2).В этом модуле действующий фонд скважин (по состоянию на указанную пользователем дату) разбивается на группы: по текущему состоянию, ГНФ, обводненности, дебитам нефти, текущему забойному давлению, причинам остановки скважин. Статистика приводится отдельно по базовому фонду и фонду введенных новых скважин. Кроме того, по каждой группе скважин вычисляется суммарный дебит. Все данные приводятся в виде круговых диаграмм (см. рис. 2).

2.png
Рис. 2. Модуль 2. Разбивка фонда скважин по группам

Основной задачей данного модуля является оперативная подготовка табличного и графического материалов в суточном представлении для ведения ежемесячной отчетности по мониторингу разработки.
3. Модуль 3. Динамика работы единичной скважины. В данном модуле графически (рис. 3) и в табличном виде представлена динамика основных технологических показателей: дебита нефти, жидкости, обводненности, ГНФ, забойного, затрубного и устьевого давлений, коэффициента продуктивности и дебита с пересчетом на целевое значение пластового давления. При необходимости можно выбрать любую скважину, форма автоматически перестроит все графики за несколько секунд, в результате работа в форме становится не только удобной, но и достаточно оперативной.
3.png

Рис. 3. Модуль 3. Динамика работы единичной скважины



4. Модуль 4. Динамика работы группы скважин.В данном модуле возможно визуализировать работу группы или куста скважин, что позволяет оперативно применять графоаналитический метод выявления основных закономерностей текущего состояния разработки. Объединение скважин в группы выполняется на листе «Геологические параметры» путем присвоения скважине номера соответствующей группы. В модуле можно посмотреть следующие параметры по группе скважин: динамика суммарной добычи, проводка группы скважин, динамика работы действующего фонда группы скважин, изменение коэффициентов продуктивности, дебитов жидкости/нефти, обводненности, газового фактора, темпов падения и забойного давления от времени работы и накопленной добычи. Отдельно реализованы блок мониторинга темпов падения (рис. 4) и блок расчета потерь добычи. В блоке темпов падения предусмотрена возможность выбора параметра (дебит нефти, дебит жидкости, коэффициент продуктивности, забойное давление и обводненность) для графического анализа и сравнения указанных параметров с динамикой по бизнес-плану и текущим представлением по гидродинамической модели. В блоке расчета потерь добычи выполняется анализ причин изменения добычи нефти на основании факторного анализа. За основу взяты общеизвестные алгоритмы, описанные в различных литературных источниках [4].

4.png
Рис. 4. Модуль 4. Динамика работы группы скважин, блок темпов падения

5. Модуль 5. Динамика эксплуатации месторождения в целом. Данный модуль реализован для сравнения фактической динамики показателей по месторождению с моделью, заложенной в бизнес-план. Набор графиков и табличная информация схожи по смысловой нагрузке с модулем 3, за исключением того, что минимальным элементом анализа является группа скважин. Кроме того, на основании факторного анализа потерь приводится диаграмма изменения добычи нефти по блокам (рис. 5).

5.png
Рис. 5. Модуль 5. Динамика эксплуатации месторождения в целом

С использова нием этой диаграммы, выбрав интересующий интервал, можно оперативно определить:
1) необходимость организации системы поддежания пластового давления (ППД) в блоке (возвратные потери добычи за счет снижения пластового давления);
2) эффективность системы ППД;
3) связь скважин с ВНК/ГНК;
4)возможность и эффективность мероприятий по интенсификации добычи нефти и др.


6. Модуль 6. Динамика и распределение действующего фонда скважин. Для наглядного представления распределения действующего фонда скважин по состоянию, обводненности, газовому фактору реализовано автоматическое построение диаграмм (рис. 6). По сути, это расширенная визуализация модуля 2. Кроме того, для удобства визуализации выгруженной информации создано несколько вспомогательных листов, где в табличном виде представлена информация по выбранным скважинам, куста, блокам.

6.png
Рис. 6. Модуль 6. Динамика и распределение действующего фонда скважин

Выводы

1. Разработанный комплексный автоматизированный подход к анализу данных позволяет эффективно и оперативно оценить текущее состояние разработки, диагностировать причины снижения добычи на месторождении и сформировать рекомендации по геолого-технологическим мероприятиям.
2. Созданное программное обеспечение дает возможность автоматизировать выгрузку показателей по скважинам из базы данных (корпоративный программный продукт «Электронная шахматка») с помощью прямого SQL-запроса. При этом существенно снижаются временные затраты на выгрузку и обработку информации из БД.
3. Предлагаемые пользователю модули являются не только интерактивными, но и возможными для прямого использования в презентационных материалах. Графические методы анализа, внедренные в форму, позволяют оперативно выполнять текущие задачи по анализу и мониторингу разработки.
4. На основе разработанной программы формируется ежемесячный отчет по мониторингу разработки ВосточноМессояхского месторождения, который на данный момент признается одним из наиболее информативных отчетов среди всех активов компании «Газпром нефть».

Список литературы

1. AboutQueries and Subqueries. URL: http://docs.oracle.com/cd/B10501_01/ server.920/a96540/queries2a.htm
2. Иерархические (рекурсивные) запросы. URL: https://habrahabr.ru/post/ 43955/
3. Кнут Д.Э. Искусство программирования. Том 1. Основные алгоритмы, 3-е изд.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2012. – 720 с.
4. Проактивный блочный анализ разработки месторождений / А.Н. Сит ников, А.А. Пустовских [и др.] // SPE176572-RU. – 2015.

References

1. About queries and subqueries, URL: http://docs.oracle.com/cd/B10501_01/ server.920/a96540/queries2a.htm.
2. URL: https://habrahabr.ru/post/43955/
3. Knuth  D., The art of computer programming, Vol. 1. Fundamental algorithms, Reading, Massachusetts: Addison-Wesley, 2011.
4. Sitnikov A.N., Pustovskikh A.A. et al., Proactive block-factor analysis of oil field development(In Russ.), SPE 176572-RU, 2015.

Возврат к списку