Особенности проектирования системы интегрированного моделирования на примере «Цифрового» Северо-Комсомольского месторождения
В работе рассматриваются особенности построения схемы комплексно-технических средств,
схемы размещения оборудования СИМ на объектах месторождения, схемы функциональной структуры и информационных потоков обмена данными между различными модулями СИМ.
В работе описывается применяемое программное обеспечение, его функциональные особенности и требования к применению в рамках каждого модуля СИМ.
Также описаны алгоритмы взаимодействия СИМ и АСУ ТП в части обновления параметров моделей объектов на основе контролируемых значений АСУ ТП.
За последнее десятилетие наблюдается существенные изменения в
системах управления технологическими процессами. Эти изменения
обусловлены появлением возможности контроля и анализа
производственных процессов в реальном времени, а так же благодаря
развитию техники, позволяющей проводить расчеты повышенной сложности,
в сравнительно небольшое время.
В современных реалиях в условиях колеблющихся цен на
углеводороды, наблюдается увеличение затрат на освоение нефтегазовых
месторождений. Данный факт заставляет нефтегазодобывающие компании
внедрять технологии, снижающие себестоимость добычи.
Вычислительные технологии в нефтегазодобывающей отрасли начали
своё развитие, начиная с 1980г. К началу XX века они превратились в
комплекс отдельных программ, которые позволяли отдельно моделировать
пласт, трубопроводные сети и систему подготовки. Это была эпоха
цифровых месторождений. Направление развития в данный период имело
направление от простого к сложному: от измерения и учета показаний, до
решения проблем в масштабе месторождений.
Главным фактором обеспечения прорыва в поиске оптимальных
решений по управлению месторождением является ускорение процесса
обработки данных.
На смену цифровому месторождению пришло интеллектуальное
месторождение. Технологии, применяемые на месторождениях данного типа,
позволяют обеспечить автоматизацию сбора, фильтрацию, хранение и
обработку данных. После получения необходимых данных появляется
возможность описать происходящие в системе физические процессы, тем
самым появляется возможность прогнозировать добычу углеводородов и
визуализировать значимые параметры технологического процесса для
принятия важных управленческих решений.
Для того, чтобы поддержать уровень добычи и получить
максимальное раскрытие потенциала действующих месторождений,
необходимо внедрять новые технологии. Внедряется многоэтапное
компьютерное моделирование залежей с построением сейсмической,
геологической и гидродинамической моделей месторождения с применением
алгоритмов 3D интерпретации, моделирования и симуляции многофазных
потоков.
Главным отличием интеллектуального месторождения от цифрового
является наличие интегрированной модели месторождения (ИММ). Именно
интегрированная модель месторождения позволяет связать воедино все
этапы освоения актива месторождения. Благодаря алгоритмам актуализации
моделей оборудования и пласта, появилась возможность прогнозировать
объемы добычи, находить «узкие места» в производстве, сократить время
простоя оборудования, сократить время на техническое облуживание и
ремонт, что позволило расширить возможности бизнес – планирования.
1.2 Проблематика
Развитие и состояние нефтегазового комплекса существенно влияет
как на экономику России в целом, так и на благосостояние каждого
гражданина в отдельности. Наряду с тем, что значимость и важность
устойчивого развития нефтегазового комплекса очень важно, наблюдается
большое количество проблем, которые могут негативно повлиять на
экономику страны.
Существует несколько существенных проблем нефтегазодобывающей
отрасли в России:
1) Трудноизвлекаемые запасы нефти. К таким запасам относятся
месторождения, характеризующиеся сложностью добычи нефти,
обусловленной физическими свойствами нефти или иными причинами.
«По оценкам на сегодняшний день добывается около 20 млн. т в год,
что составляет всего 0,2 % от общего объёма трудноизвлекаемой нефти на
территории России. Тогда как в структуре общих запасов доля
трудноизвлекаемой нефти составляет 60 %» [1]. График роста процентного
содержания трудноизвлекаемой нефти представлен на рисунке 1.
Одним из вариантов решений проблемы с добычей
трудноизвлекаемой нефти, является применение технологий
интеллектуального месторождения. Благодаря наличию единой
интегрированной модели всего цикла освоения актива, удается добиться
увеличения коэффициента извлечения нефти.
При выполнении ВКР была разработана концепция цифрового
Северо-Комсомольского месторождения. Разработаны требования к системе
в целом, а так же к её составляющим. Обозначены функции каждой
подсистемы, функционирующей в составе системы управления Северо-
Комсомольским месторождением. Особое внимание было уделено
подсистемам, функционирующим в рамках информационно-управляющего
комплекса (ИУК).
Обозначена роль системы интегрированного моделирования,
входящей в состав ИУК. Данная система является основой для рассмотрения
сценариев «что, если?» в модуля АСОД, что позволяет выбрать наиболее
благоприятный для месторождения план разработки актива. Наряду с этим,
система интегрированного моделирования является основой предиктивного
управления производством.
Разработана концепция коррекции моделей в рамках системы
интегрированного моделирования. Предложенное решение включает в себя
блок корректировки моделей, основанный на нейронной сети. Данный блок
позволяет получить корректированные под реальные условия эксплуатации
показания моделей, разработанных на этапе проетирования.
На основе данных, полученных с модели и с реального производства,
была обучена нейронная сеть, которая показала высокую точность прогноза
реальных параметров даже при условии малого количества данных для
обучения сети. В случае большего количества данных нейронная сеть
способна обучится более точно.
Основываясь на результатах проведенного эксперимента, можно
сказать, что данный подход корректировки моделей применим на реальном
производстве.
Рассмотрены возможные эффекты от применения цифровых
интегрированных моделей. Возможные эффекты позволяют повысить
энергоэффективность и экономичность производства в целом.
В разделе финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение приведён календарный план-график работ выполнения
ВКР, рассчитана смета затрат на разработку темы проекта и оценка
эффективности разработанной системы, согласно которой сделан вывод о
превосходстве выполненной разработки над аналогами.
В разделе социальная ответственность проведён проведен анализ на
выявление опасных и вредных факторов рабочего места оператора,
разработаны меры по снижению воздействия этих факторов на человека,
разработаны требования по эргономике рабочего места.
Список публикаций студента
1) Медведев А.С.Разработка адаптивного наблюдателя скорости для
системы бездатчикового управления синхронным двигателем с постоянными
магнитами // «Современная газотранспортная отрасль: Перспективы,
проблемы, решения» : Материалы IX Научно – практической конференции
молодых ученых и специалистов ООО «Газпром Трансгаз Томск. – Томск,
2019. – Том 1, С. 375-379.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.5 (80 отзывов)
4.8 (211 отзывов)
4.6 (92 отзыва)
4.7 (18 отзывов)
5 (20 отзывов)
5 (18 отзывов)
4.2 (5 отзывов)
4.8 (17 отзывов)
5 (188 отзывов)
