Интегрированное концептуальное проектирование как инструмент системного инжиниринга

В.П. Батрашкин, Р.Р. Исмагилов, Р.А. Панов (ООО «Газпромнефть-Развитие»), А.Ф. Можчиль, Н.З. Гильмутдинова, Д.Е. Дмитриев, Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ») 

Источник: Журнал «Нефтяное хозяйство»

Концептуальное проектирование представляет собой начальную стадию жизненного цикла объекта, на которой зарождаются основные идеи и решения по реализации проекта, оказывающие максимальное влияние на проект в целом и позволяющие своевременно оценить его эффективность и риски. Максимальный эффект на этапе концептуального проектирования достигается за счет применения интегрированного подхода, объединяющего в одном проектном процессе выработку взаимосвязанных решений как по разработке, так и по комплексному обустройству месторождения.

В настоящее время в ПАО «Газпром нефть» проявляется интерес к интегрированным подходам в области концептуального инжиниринга, что обусловлено следующими факторами:

— сокращением разведанных запасов и вовлечением в разработку новых участков, характеризующихся высокой степенью сложности и неопределенности;

— разработкой новых месторождений со слаборазвитой инфраструктурой;

— вовлечением в разработку большого числа объектов и необходимостью проведения быстрых инженерных расчетов.

На зрелых месторождениях поддержание уровня добычи требует повышения эффективности разработки и оперативного реагирования на изменения макросреды. Это означает, что для принятия обоснованных технологических решений на каждом этапе проектирования необходимо:

— учитывать взаимосвязь пласта, скважины и наземной инфраструктуры;

— проводить многовариантные расчеты в условиях неопределенностей;

— объективно оценивать затраты на бурение и инфраструктуру.

Внедрение интегрированного подхода осложняется существенным увеличением числа прорабатываемых вариантов, использованием различных подходов и методик для пласта, скважины и поверхностного обустройства с обеспечением их взаимосвязи, различных программных продуктов, необходимостью переноса данных из одних программ в другие.

Для полного соответствия концептуальных решений по разработке и обустройству с целью сокращения трудозатрат на их итерационную оптимизацию и адаптацию в ПАО «Газпром нефть» реализуется проект по разработке информационной системы интегрированного концептуального проектирования разработки и обустройства месторождений.

Оснащение специалистов, занимающихся разработкой месторождений, добычей, строительством скважин, проектированием систем поверхностного обустройства и экономическим расчетами, инструментами проектирования, реализованными на одной общей информационной платформе, позволяет существенно повысить эффективность выполнения работ за счет:

— автоматизации расчетов и реализации оптимизационных алгоритмов;

— выполнения серийных расчетов для исходных данных, задаваемых интервалами неопределенности;

— автоматизации передачи информации между отдельными функциональными блоками.

Развиваемая система является отражением процессов развития инжиниринга как функционального направления в целом.

Концепция инструмента интегрированного проектирования

Разрабатываемый ИТ-продукт позволяет объединять продуктивный пласт, скважины, наземную инфраструктуру, а также финансовые показатели и экономические условия в единую интегрированную модель. Архитектура системы построена по модульному принципу и обеспечивает поэтапное развитие инструментария. Это возводит систему в ранг единой цифровой платформы для инженерных моделей различных систем, рассматриваемых в рамках концептуального инжиниринга.

Каждый модуль программного продукта способен решать локальные задачи для поиска субоптимального решения и представляет собой отдельную дисциплину (область знаний), по которой в рамках интегрированного проектирования выполняются расчеты (рис. 1).

Рис. 1. Модульная структура системы

Интеграция модулей между собой позволяет решать оптимизационные задачи в масштабе проекта. Ключевой модуль программного продукта — интегратор — обеспечивает взаимосвязь модулей и позволяет реализовать итерационный подход к решению оптимизационной задачи снижения суммарных затрат на бурение и инфраструктуру.

Формирование оптимального варианта по разработке и обустройству месторождения Уникальная инжиниринговая технология, реализуемая в программном продукте, основана на выполнении серийного расчета по выбору оптимальных систем разработки и обустройства (рис. 2).

Рис. 2. Блок-схема выполнения интегрированного концептуального проекта

Серийный расчет по выбору оптимальной системы разработки выполняется для одного набора исходных данных для базового варианта системы обустройства. Для определения параметров разработки предусмотрена интеграция с информационной системой компании «Выбор оптимальной системы разработки», который позволяет получить данные по координатам и типу забоев скважин, профилям добычи и закачки по скважинам (рис. 3).

Рис. 3. Результаты расчета системы разработки

Реализуются следующие сценарии расчета системы разработки.

Расчет:

1) параметров сетки скважин;

2) параметров сетки скважин и профилей добычи по скважинам;

3) параметров сетки скважин и профилей добычи по скважинам с учетом карт применимости технологии добычи;

4) профилей добычи с учетом корректировки дат ввода скважин в эксплуатацию.

Серийный расчет по выбору оптимальной системы обустройства выполняется на базе одного рекомендуемого варианта системы разработки.

Для формирования оптимального варианта по обустройству месторождения в рамках реализуемого проекта разрабатываются функциональные модули.

1. Кустование скважин. Проводится с учетом их геологического рейтинга и максимизации темпов добычи на начальном этапе разработки месторождения (рис. 4, 5).

Рис. 4. Ввод параметров скважин для расчета кустования

Рис. 5. Кустование скважин

2. Расчет графика бурения скважин. Выполняются расчеты последовательности ввода кустовых площадок на основе геологического рейтинга скважин, графика бурения и ввода в эксплуатацию скважин, на основе последнего пересчитываются профили добычи и закачки по скважинам.

3. Расчет параметров технологии добычи. Способ эксплуатации определяется на базе применимости технологий в зависимости от дебита жидкости и газа на основе полученных данных по конструкции скважины с учетом граничных условий по давлению на устье или забое скважины.

4. Определение параметров системы обустройства, включая системы сбора и подготовки нефти и газа, внешнего транспорта, утилизации нефтяного газа и энергоснабжения (рис. 6).

Рис. 6. Результаты расчета системы обустройства

Граничными условиями выполнения серийного расчета системы обустройства в автоматическом режиме являются диапазоны значений по следующим параметрам:

— максимальная протяженность скважин;

— число и график работы буровых установок;

— число центров сбора продукции скважин;

— варианты по точкам сдачи товарной нефти;

— варианты по энергоснабжению объектов обустройства;

— варианты по утилизации нефтяного газа.

В итоге выбирается оптимальная система обустройства по результатам расчетов экономического модуля, где проводятся расчеты капитальных вложений и эксплуатационных затрат с использованием расчетных модулей и базы данных разрабатываемых в компании систем Стоимостного инжиниринга, показателей экономической эффективности на основе финансовоэкономической модели, рейтинга экономической эффективности по кустовым площадкам.

Если результат расчетов оптимальной системы обустройства существенно расходится с исходными данными для расчета базового варианта обустройства при расчете оптимальной системы разработки, то предусматривается возможность внесения изменений в исходные данные для расчета базового варианта системы обустройства и повтора расчета по выбору оптимальной системы разработки.

Выводы

1. Развитие технологий и инструментов проектирования позволит снизить затраты по проектам разработки и обустройства, повысить качество выполнения проектов за счет автоматизации расчетов и проработки различных вариантов с выбором оптимального. Ожидается рост экономической эффективности как для новых так и для текущих проектов компании.

2. Повышение уровня интеграции проектной команды и вовлеченности экспертов создает прозрачную модель принятия решений и дает возможность отслеживать эволюцию проекта.

3. Внедрение интегрированного проектировани позволит сократить трудозатраты, что обусловлено оперативностью выполнения в цифровой модели как отдельных расчетных операций, так и всего итерационного цикла. Также снижение трудозатрат будет достигнуто за счет автоматизации хранения, обработки и передачи информации между службами (Геология и разработка, Бурение, Поверхностное обустройство, Стоимостной инжиниринг, Экономика и др.).

4. В перспективе система интегрированного проектирования позволит развивать технологии оптимального трассирования трубопроводов, выполнять генеральное планирование на предпроектных стадиях, создавать инженерно-логистические модели добычи и транспорта нефти.

5. Оптимальные проектные решения по всем системам с учетом их взаимовлияния, повышение глубины проработки оптимального варианта и анализ рисков позволят уверенно принимать инвестиционные решения.

Список литературы

1. Иерархия интегрированных моделей/М.М. Хасанов, И.С. Афанасьев, А.Р. Латыпов и [др.] // SPE 117412. — 2008.

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. Оптимизация капитальных вложений в строительство скважин при концептуальном проектировании разработки месторождений/В.А. Карсаков, С.В. Третьяков, С.С. Девятьяров, А.Г, Пасынков //Нефтяное хозяйство. — 2013. — № 12. — С. 33-35.

4. Повышение точности оценки капитальных вложений на ранних стадиях реализации проектов/ М.М. Хасанов, Д.А. Сугаипов, А.В. Жагрин [и др.] //Нефтяное хозяйство. — 2014. — № 12. — С. 22-27.

5. Развитие кост-инжиниринга в ОАО «Газпром нефть» / М.М. Хасанов, Д.А. Сугаипов, О.С. Ушмаев [и др.]//Нефтяное хозяйство. — 2013. — № 12. — C. 14-16.

Возврат к списку