От замера до ТР и МЭР. Управление разработкой газоконденсатного месторождения в режиме реального времени

Рассматриваются вопросы, связанные с эффективным управлением разработкой газоконденсатных месторождений на основе применения данных в режиме реального времени, цифровых моделей и искусственного интеллекта. Предложено решение, сформированное на базе ПО ГК ITPS – AVIST Oil&Gas, которое представляет собой единую информационную среду, связывающую существующие информационные системы как источники информации и цифровые модели как инструменты моделирования сложных систем. Описаны механизм действия системы, взаимодействие компонентов, задачи, решаемые с помощью единой системы, и инструменты для их решения. Задача оптимизации добычи также выполняется внутри единой системы с целью извлечения определенного количества углеводородов при рациональном использовании пластовой энергии с учетом технологических и геологических ограничений, а также планов мероприятий на фонде. Обозначены эффекты, достигнутые благодаря выстраиванию бизнес-процессов в цепочку принятия производственных решений с использованием AVIST Oil&Gas.

Газоконденсатное месторождение представляет собой сложную систему, состоящую из большого числа элементов – пластов, скважин, газосборных сетей, установки комплексной подготовки газа, дожимной компрессорной станции, взаимодействующих как между собой, так и с внешней средой. Внедрение цифрового двойника на базе решения ITPS AVIST Oil&Gas с применением данных, полученных в режиме реального времени, цифровых моделей и технологий искусственного интеллекта (ИИ) позволяет управлять разработкой газоконденсатных месторождений оперативно, с более высокой точностью и экономической эффективностью.

Как правило, основным инструментом, используемым для проектирования разработки и долгосрочного прогнозирования объемов добычи углеводородов, является геолого-гидродинамическая модель. Модель настраивается на исторические данные и далее позволяет выполнять различные сценарные расчеты. Однако из-за большого количества данных, которыми оперирует модель, время расчета может достигать нескольких дней. Для эксплуатации геолого-гидродинамической модели требуется ресурсное обеспечение на местах: расчетные кластеры, персонал с достаточно высокой квалификацией в области моделирования.

Использование геолого-гидродинамической модели при выполнении задач оперативного управления разработкой месторождения в соответствии с утвержденным техническим проектом кратно увеличивает трудозатраты на поиск решения. Требуется упрощение расчетной модели при сохранении точности прогнозирования, а также автоматизация рабочих процессов.

Мы столкнулись c таким вызовом и сформировали следующие требования к решению: оперативный доступ к качественной информации, автоматизация процессов подготовки аналитической информации, в том числе с использованием модели, сводной табличной и графической отчетности по результатам реализации принятых решений.

В газодобывающий актив было внедрено решение, сформированное на базе собственного программного обеспечения группы компаний ITPS – AVIST Oil&Gas, которое представляет собой единую информационную среду, связывающую существующие информационные системы как источники информации и цифровые модели как инструменты моделирования сложных систем, их оптимизации.

Задачи, решаемые с помощью системы, востребованы в производственной цепочке предприятия от уровня промысла до руководства добывающего общества. Схема рабочих процессов представлена на рис. 1. На каждом этапе в рамках единой системы осуществляется подготовка данных и предварительный контроль для перехода на следующий этап.

                                       Рис. 1. Схема рабочих процессов

Автоматизация работы с потоковыми данными телеметрии на промысле позволяет оперативно осуществлять мониторинг фонда, а также выстраивать процесс перераспределения объемов добычи углеводородов по скважинам в течение суток, за счет чего решаются следующие задачи:

• повышение оперативности реагирования на события за счет актуальной информации о фонде;

• своевременное формирование месячных эксплуатационных рапортов (МЭР);

• корректность учета добываемых углеводородов и рассчитываемого налога на добычу полезных ископаемых;

• постоянное наличие сформированных наборов данных для работы с цифровыми моделями.

На уровне добывающего общества выполняется внедрение цифровых моделей в производственные процессы. Подготовленные данные и отдельные модели скважин позволяют запустить процесс виртуальной расходометрии для контроля качества настройки моделей, а также при наличии необходимости заменить поток данных с ультразвуковых расходомеров, если таковые отсутствуют или находятся на техническом обслуживании. Особенностью реализации в AVIST Oil&Gas является выполнение виртуального замера без использования лицензии специального симулятора.

Калибровка моделей-компонент и интегрированной модели в целом выполняется внутри системы с использованием протоколов связи для обращения к симулятору. Набор инструментов AVIST Oil&Gas позволяет гибко настраивать алгоритм адаптации моделей с учетом ограничений по времени расчета и точности.

Наличие модели, настроенной на качественные исходные данные, дает возможность выполнять краткосрочное и среднесрочное прогнозирование объемов добываемой продукции и отслеживать фактические показатели добычи. В случае отклонения от плана возникает потребность в оптимизации сценария добычи.

Задача оптимизации показателей добычи также выполняется внутри единой системы. Цель – извлечь определенное количество углеводородов при рациональном использовании пластовой энергии с учетом технологических и геологических ограничений, а также запланированных мероприятий на фонде. Доступны также инструменты для решения задач приоритизации сдачи определенного компонента углеводородной системы на завод по переработке.

При оценке прогнозных профилей добычи реализована последующая обработка результатов на предмет определения риска осложнений, например гидратообразования, путем сопоставления значений давления и температуры в разных участках скважины и газосборной сети и кривых гидратообразования с различными концентрациями метанола, рассчитанных предварительно. Это позволяет рекомендовать использование некоторого количества закачиваемого метанола для предотвращения осложнения и в дальнейшем снизить затраты на метанол за счет прогнозирования мест гидратообразования.

Сформированный с учетом заданных ограничений оптимальный технологический режим на прогнозный период согласовывается по цепочке принятой ролевой модели внутри системы. После согласования и утверждения на месторождении проводится оперативный мониторинг выполнения установленных показателей работы. В случае отклонений, предусмотренных в конфигураторе оповещений, выполняется рассылка уведомлений, например, о падении устьевого давления до величины ниже плановой или о достижении такой температуры на участке трубопровода, при которой возникает риск образования гидратов.

Функциональный модуль мониторинга позволяет анализировать параметры работы месторождения в разрезе любого типа объектов и с использованием доступных источников данных. Пример интерфейса приведен на рис. 2.

             Рис. 2. Интерфейс функционального модуля «Мониторинг»

Выстраивание бизнес-процессов в цепочку для принятия производственных решений с использованием AVIST Oil&Gas позволяет достичь следующих результатов:

• Автоматизировать процессы принятия решений с учетом режимов работы промысла.

• Повысить скорость получения и обработки данных для оперативного управления разработкой месторождения.

• Обеспечить регулярность поступления, доступность, достоверность информации.

• Обеспечить бесперебойную добычу и транспортировку углеводородов.

• Выстроить краткосрочное и среднесрочное планирование объемов добычи, отслеживать фактические показатели добычи.

• Минимизировать потери углеводородов в процессе эксплуатации месторождения.