Анализ практического опыта применения геоинформационных технологий в проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений

В разработке и обустройстве нефтяных месторождений картография является естественной системной связкой процессов проектирования и мониторинга эксплуатации на протяжении жизненного цикла месторождения. Различные карты являются частью проектной и эксплуатационной документацией.

Геоинформационные системы (ГИС-системы) это программноаппаратные комплексы, обеспечивающие сбор, накопление, хранение, анализ и распространение пространственно-распределенной информации процессах и явлениях. ГИС-системы являются методологической основой цифровой картографии и высокотехнологичными программно-информационными продуктами. Степень использования их ресурсов в проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений недостаточна. С другой стороны, в системах автоматизированного проектирования (САПР) разработки и обустройства нефтяных месторождений возможности цифровой картографии представлены не полностью. Это отрицательно сказывается на поиске ресурсов, сокращающих затраты на проектные работы, в том числе на поддержку актуальности, качества и достоверности проектных карт.

Современное проектирование разработки и обустройства нефтяных месторождений является по существу автоматизированным, выполняемым в сети автоматизированных рабочих мест специалистов с использованием различных расчетных и моделирующих программ, автоматизированных баз данных и знаний, и, является по своей природе мультидисциплинарным. В результате постоянно расширяется область знаний традиционных специалистов, но и появляются новые научно-технические проблемы.

Одной из таких актуальных проблем современного проектирования разработки и обустройства нефтяных месторождений является исследование возможностей более эффективного использования ГИС-систем в интегрированной САПР разработки и САПР обустройства нефтяных месторождений.

Целью данной работы является совершенствование применения геоинформационных технологий (ГИС-технологий) в комплексном проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений, разработка методов организации прикладных ГИС-комплексов в качестве интеграционной и функциональной подсистемы в САПР разработки и обустройства нефтяных месторождений.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

1. Исследование проблематики картографии в комплексном анализе, проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений.

2. Анализ средств цифровой картографии как инструментов САПР разработки месторождений нефти.

3. Разработка компонентов специализированных ГИС-комплексов для поддержки принятия решений в проектировании и мониторинге эксплуатации нефтяных месторождений, принадлежащих двум крупным нефтедобывающим районам — Башкортостану и Нефтеюганскому району.

4. Анализ опыта использования ГИС-систем в задачах разработки и обустройства нефтяных месторождений.

5. Информационно-логическое моделирование процедур подготовки цифровых карт средствами прикладного ГИС-комплекса в комплексном проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений.

6. Обоснование структуры и функциональных характеристик прикладного ГИС-комплекса как составной части САПР разработки и обустройства нефтяных месторождений, интеграционной и организационной среды, системы логического ввода-вывода проектной информации. Методы исследований.

Исследования проводились с использованием подходов и методов:

— системного подхода к представлению месторождения как многоуровневого, многокомпонентного, одноциклового геолого-технического и экономико — экологического комплекса (ГТК и ЭЭК), существующего от момента открытия до окончания выработки промышленных запасов углеводородного сырья;

— представления проектирования как составной части управления развитием разработки нефтяных месторождений — множества ГТК и ЭЭК, находящихся на разных этапах жизненного цикла;

— методов информационно-логического моделирования технологических и организационно-технологических систем, методов геоинформационного моделирования, методов генерализации пространственных данных и их представления в ГИС и информационных системах общего типа.

На защиту выносятся:

1. Опыт использования ГИС-технологий в проектировании разработки и обустройства ряда нефтяных месторождений Башкортостана и Нефтеюганского района и результаты обобщения этого опыта.

2. Методические подходы моделирования состава компонентов прикладных ГИС-комплексов САПР разработки и обустройства месторождений, заключающиеся в синтезе методологий структурного анализа и объектно — ориентированного моделирования систем управления и моделирования.

3. Принципы и методы управления и эксплуатации прикладного ГИС-комплекса САПР разработки и обустройства нефтяных месторождений в условиях распределенных компьютерных сетей, ограниченном количестве лицензий.

4. Методы обоснования рекомендуемого нормативного обеспечения цифровой картографии, регламентов и стандартов для оптимизации эксплуатации прикладных ГИС-комплексов САПР разработки и обустройства нефтяных месторождений.

Научная новизна.

1. Показано, что основа методического обеспечения эффективной подготовки цифровых карт к разделам проектных документов средствами геоинформационных систем должна базироваться на процедурах интеграции проектных карт в единой методологии ГИС-систем, баз картографических данных, математического аппарата ГИС-систем, ЗБ-модели территорий месторождений и интерфейсов с моделирующими комплексами. Максимальное использование накопленного потенциала программных комплексов общего назначения применительно к проектированию разработки и обустройства нефтяных месторождений является первым видимым ресурсом повышения эффективности САПР разработки и обустройства месторождений, что проиллюстрировано в работе на четырех примерах.

2. Показано, что для научно-обоснованного поиска дополнительных путей повышения эффективности прикладных геоинформационных комплексов в интегрированной САПР разработки и обустройства месторождений, а также при их создании, необходимо информационно-логическое моделирование, объединяющее с общесистемной точки зрения предметные области разработки и 6 обустройства нефтяных месторождений и прикладных информационных технологий.

3. На основе проведенного анализа, в процессе информационно-логического моделирования, систематизированы состав и структура карт, процедуры подготовки проектных документов и цифровых карт в рамках единого подхода к проектированию и представлению месторождения с позиций разработки и обустройства месторождений. Использовано модельное представление месторождения как многокомпонентной одноцикловой системы, структура, свойства и состояние геолого-технического и эколого-экономических комплексов, которые уточняются в процессе проектной деятельности и мониторинга эксплуатации.

4. Обоснована необходимость комплексирования современных методологий информационно-логического моделирования, а именно: структурного анализа (SADT) и унифицированного языка моделирования (UML) — для проектирования прикладных ГИС-комплексов, встраиваемых в интегрированную САПР разработки и обустройства месторождений. Методами S ADT описываются процедуры подготовки проектных документов и карт, с помощью UML — структуры карт, процедуры создания картографических данных, схемы размещения компонентов ГИС-комплекса, схемы управления и перечень нормативно-методического обеспечения. Практическая значимость.

1. Создание и внедрение в эксплуатацию в САПР разработки ДООО «БашНИПИнефть» и САПР разработки и обустройства Уфимского филиала ООО «ЮганскНИПИнефть» (УФ ЮНИПИ) прикладных геоинформационных комплексов привело к повышению обоснованности проектных решений, позволило выполнить проектные работы в заданные сроки при существенных ресурсных ограничениях.

2. Прикладные геоинформационные комплексы полностью или частично использованы в выполнении заданий нефтяных компаний, при подготовке и защите проектных документов следующих месторождений: в БашНИПИнефти (1998 — 2000 гг.): Туймазинское, Арланское, Бекетовское, Бузовьязовское, Шакшинское, Кушкульское, Балкановское, Сергеевское, Толбазинское, Забегаловское, Ахтинское, Николо-Березовская и Арланская площади Арланского месторожденияв УФ ЮНИПИ (2000 — 2003 гг.), Тепловское, Кудринское,.

Ефремовское, Приобское, Восточно-Сургутское, Северо-Салымское, 7.

Фаинское, Южно-Балыкское, Угутское, Мамонтовское, Северо-Лемпинская площадь Салымского месторождения и др.

3. Информационно-логическое моделирование цифровой картографии позволило обосновать минимально необходимый перечень нормативных документов, разработка и внедрение которых в нефтяных компаниях приведет к повышению эффективности использования ресурсов ГИС-систем в автоматизированном проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений, а также эффективности САПР. Апробация работы.

Основное содержание и результаты работы обсуждены на научно-технической конференции «Проблемы освоения нефтяных месторождений» (Уфа, 1999 г.), на научно-практической конференции ВНИИЦ Нефтегазтехнология (Уфа, 1998 г.), научно-практической конференции студентов и аспирантов кафедры ФТТ УГНТУ (Уфа, 2000 г.), на конференции «Проблемы развития нефтяной промышленности Западной Сибири» (Тюмень, 2001 г.), 7-й Всероссийской научно-практической конференции «Геоинформатика в нефтегазовой отрасли» (Бугульма, 2003 г.), 5-ой научно-практической конференции «Информационные технологии в проектировании» (Тюмень, 2005), на секции «Геоинформационные технологии в нефтепромысловом комплексе» в работе 6-го Конгресса нефтегазопромышленников России (Уфа, 2005). Публикации.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в 10 печатных работах. Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, заключения, библиографического списка и приложений. Библиографический список включает 158 наименований. Работа без библиографического списка и приложений изложена на 144 страницах текста, включая 41 рисунок и 4 таблицы.

Заключение

!).

Авторский надзор Введение)) гГеолово-зеофизичьская хар.

Геалогочтромысповыйи тех экономическое обоснование вар разработки*/] + Технологические и яшхнико-экономочаские пок-пивяр ри: цх*6отки<- + TexHiMO-JxiiH анализ проектных /нниенийО.

Техника и технология добычу).

Концепция обусторойствв!).

Строительство скважин!}.

Обоснование прогноза добычи нефти и г"за обоснования буровых рнбоп>!, i &diams-Проектирование систем контра/т и управления зврагработкоо!).

Проектирование систем контроля и управления за разработкойо.

Программе доразеедки!).

Охрена недр и око среды/1 +3вкпючвние ().

Уточненная технологическая схема Уточненный проект разработки.

Введение

*).

Гволого-авоф. харчо м-яО +Гоолого-пром. и тех.-экон. обоснование!) &diams-Технолог и тех-зкон показатели вар разработки*).

Технико-экон, анализ проектных, решений!) +Техника и технология добычи ()^{Концепция} обустройства!) &diams-Строительство скважин!).

Обоснование прогноза добычи и обоснование буровых работ!) &diams-Проектирование систем контроля и управления за разработкой!) *Программа дораэведкиО &diams-Охрана недр и окр. среды!) &diams-Заключение*).

Дополнение к тех. схеме Дополнение к проекту разработки.

Введение

*).

Геолого-гвоф. хар-ка м-я () ¦Гэолого-пром и тех.-жон. обоснование*) &diams-Технолог, и тех-жон. показатели вар. разработки () +Технико-зкон. анализ проектных, решений!) +Техника и технология добычи*? +Концепция обустройства!) +Строительство скважин!).

Обоснование прогноза добычи и обоснование буровых работ Q +Проектирование систем контроля и управления за разработкой () +Программа дораэведкиО &diams-Охрана недр и окр. среды*) ^Заключение!).