Аналізуються найбільш розповсюджені на ринку програмного забезпечення засоби і комплекси, що застосовуються в Росії і за кордоном для інтерпретації результатів досліджень та створення цифрових 3D% моделей родовищ нафти і газу. Представлені технологічні лінійки програмних модулів, що забезпечують виконання всього комплексу робіт з моделювання розробки родовищ. Запропоновано авторські інструменальние кошти (алгоритмічні та програмні) для оптимізації процесу моделювання розробки родовищ нафти і газу. Результати аналізу дозволяють аргументувати вибір раціонального набору інструментальних засобів з арсеналу російського і зарубіжного програмного забезпечення.

Анотація наукової статті з енергетики та раціонального природокористування, автор наукової роботи - Ямпільський В. З., Захарова А. А., Іванов М. А., Чернова О. С.


Analysis of Software for Three

The most common means and complexes in the market of software applied in Russia and abroard for interpretation of research results and creation of digital 3D models of oil and gas fields are analysed. The technological rules of software module providing performance of the whole job package on simulation of field development are presented. The author's tools (algorithmic and software) to optimize the process of simulating oil and gas field development are proposed. The results of analysis allow to argue the choice of efficient set of tools from arsenal of Russian and foreign software.


Область наук:
  • Енергетика і раціональне природокористування
  • Рік видавництва: 2006
    Журнал: Известия Томського політехнічного університету. Інжиніринг ГЕОРЕСУРСИ

    Наукова стаття на тему 'Аналіз програмного забезпечення для тривимірного моделювання та оптимізації розробки родовищ нафти і газу'

    Текст наукової роботи на тему «Аналіз програмного забезпечення для тривимірного моделювання та оптимізації розробки родовищ нафти і газу»

    ?Технічні науки

    УДК 688.518: 622.276

    АНАЛІЗ ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДЛЯ ТРИВИМІРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЇ РОЗРОБКИ РОДОВИЩ НАФТИ І ГАЗУ

    В.З. Ямпільський, А.А. Захарова, М.А. Іванов, О.С. Чернова *

    Інститут «Кібернетичний центр» ТПУ * Томський політехнічний університет E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Аналізуються найбільш розповсюджені на ринку програмного забезпечення засоби і комплекси, що застосовуються в Росії і за кордоном для інтерпретації результатів досліджень та створення цифрових 3D-моделей родовищ нафти і газу. Представлені технологічні лінійки програмних модулів, що забезпечують виконання всього комплексу робіт з моделювання розробки родовищ. Запропоновано авторські інструменальние кошти (алгоритмічні та програмні) для оптимізації процесу моделювання розробки родовищ нафти і газу. Результати аналізу дозволяють аргументувати вибір раціонального набору інструментальних засобів з арсеналу російського і зарубіжного програмного забезпечення.

    Тривимірне моделювання із застосуванням сучасних інформаційних систем і технологій є невід'ємною частиною процесу пошуку, розвідки та експлуатації родовищ вуглеводневої сировини. Необхідність їх використання для обгрунтування рішень регламентується нормативними та законодавчими документами як в Росії, так і в більшості країн світу.

    Процес моделювання родовищ нафти і газу необхідно послідовно виконати такі інтерпретації сейсмічної, геофізичної, пе-трофізіческой інформації, побудова тривимірної цифрової геологічної і гідродинамічної моделей, моделювання фільтраційних процесів в пласті, прогнозування процесу розробки, а також виконання економічних розрахунків за результатами моделювання.

    Моделювання процесу видобутку нафти виконується не тільки при проектуванні розробки родовищ, але в останні роки все частіше використовується при моніторингу. Моделювання може здійснюватися за допомогою різного по функціональним, вартісним і т. П. Характеристикам програмного забезпечення (ПО), вибір якого залишається за компанією. Проектування розробки родовищ вуглеводневої сировини здійснюється в Росії на основі тривимірних цифрових моделей родовищ із застосуванням переважно закордонного ПО таких компаній, як: 8сИішЬег§ег (ОеоРіе81 і т. Д.),

    Smedvig Technologies, Roxar Software Solutions, Western Atlas, Landmark Graphics (GeoGraphix, і т. Д.), Paradigm Geophysical, CogniSeis, CGG Petrosystems, PGS Tigress, Seismic Microtechnology, GeoMatic, Quick look, Tigress, Western Atlas, DV-Geo і деяких інших [1-4].

    При цьому, безсумнівними лідерами з найбільшим досвідом розробки та впровадження програмного забезпечення (ПО) для моделювання родовищ нафти і газу є такі всесвітньо відомі компанії, як Schlumberger, Landmark Graphics і Roxar Software Solutions. Ця трійка фірм-виробників ПЗ в області моделювання родовищ завоювала основну частку ринку. Їх партнерами є ряд найбільших фірм, що працюють на ринку програмного і апаратного забезпечення: Sun Microsystems, IBM, Intel, Hewlett Packard і ін.

    Так, наприклад, в якості стратегічного партнера компанії Landmark виступає фірма Accenture, яка займає провідне становище в розробці революційних ІТ-рішень (інформаційних технологій) в сфері E&P (Engine-ering&Production). А використання технологій Linux корпорації IBM дозволило тієї ж компанії Landmark підвищити продуктивність обчислювальної обробки і заощадити на цьому величезні ресурси.

    Більш того, провідні компанії-розробники ПЗ мають великі успіхи в організації та керування-

    тичних виробництвом, оскільки утворені вони шляхом злиття та реорганізації ряду інших фірм, наслідуючи їх інфраструктуру і досвід. Ілюстрацією цього може служити компанія Roxar Software Solutions, яка була організована в 1999 р в результаті злиття Multi-Fluid ASA і Smedvig Technologies AS, що демонструє сьогодні стрімкі темпи розвитку бізнесу.

    Серед клієнтів Schlumberger, Landmark, Roxar можна відзначити такі нафтові гіганти, як Sta-toil, Hydro, BP, TotalFinaElf, Philips, Halliburton. PGS, Shell, chevronTexaco, WinterShal, Conoco, Unocal, OXY, Apache і ін.

    У ряді провідних нефтняних компаній Росії, таких як: «Роснефть», НК «Юкос», «ЛУКОЙЛ», «ТНК-ВР», «Башнефть», «Татнефть», «Сибнефть», також широко використовуються згадані вище програмні системи, як на етапах проектування, так і при моніторингу та управлінні процесом розробки родовищ. Програмне забезпечення розроблене за модульним принципом. Модулі ПО компанії Schlumberger, що застосовуються в процесі проектування розробки, наведені нижче, на рис. 1.

    Мал. 1. Технологічна лінійка модулів ПО Schlumberger

    Аналіз структури, складу і досвіду застосування ПО для тривимірного моделювання процесів видобутку нафти показує, що успіх впровадження і широкого застосування ПО іноземних компаній зумовлений низкою чинників. В тому числі:

    • імунітет до фінансової нестабільності на ринку ПО в силу того, що сфери діяльності компаній великі від розробки обладнання для буріння свердловин до володіння акціями провідних нафтових компаній;

    • інтегрований характер ПО охоплює весь цикл проектування (від обробки сейсмічної інформації до моделювання родовищ вуглеводневої сировини і прогнозування оцінки економічних ризиків при розробці);

    • наявність «сервісних» центрів, що забезпечують інформаційну та технічну підтримку користувачів ПЗ;

    • наявність центрів навчання з наступною сертифікацією користувачів;

    • великий досвід впроваджень і апробації в ряді найбільш відомих компаній;

    • партнерство з виробничими, проектними та науковими організаціями (спільні розробки, проекти, НДР і т. П.), В тому числі з провідними виробниками техніки, апаратних засобів і т. Д.

    Застосування технологічних лінійок ПО Schlumberger, Landmark, Roxar забезпечує ряд додаткових переваг:

    • дозволяє охоплювати весь цикл управління (від моніторингу до супроводу процесу розробки родовищ);

    • забезпечує використання клієнт-серверних технологій і єдиних баз даних;

    • гарантує надійність роботи ПО і сервісне обслуговування на високому рівні.

    До основних недоліків використання зарубіжного ПО для моделювання родовищ нафти і газу в російських компаніях і проектних інститутах слід віднести:

    • переважно англомовний, не завжди зручний, призначений для користувача інтерфейс, що тягне для користувача складність освоєння;

    • документообіг не орієнтований на регламент, передбачений російським законодавством;

    • складність модифікування ПО (включення додаткових розрахункових модулів, авторських алгоритмів і програм);

    • висока вартість.

    Незважаючи на те, що закордонне ПО домінує в практиці роботи найбільших вітчизняних нафтових компаній, в Росії є ряд великих програмних систем, створених вітчизняними НДІ і творчими колективами. Найбільш відомими російськими розробниками ПЗ для моделювання родовищ нафти і газу є: ВАТ «ЦГЕ», ВАТ «Пангея», ТОВ «Гео-інформаційні технології та системи», РГУ нафти і газу ім. І.М. Губкіна, ВЕНСІС, ТОВ «ПетроАльянс», ЗАТ «Київський інститут нафти і газу», ТОВ «СургутНІПІнефть», ЗАТ «УФАН-ПІнефть». Російськими розробками є такі програмні комплекси і систем, як ГІНТЕЛ, ПРАЙМ, DV-SeisGeo, Пангея, ВІ-КІЗ, DV-Discovery, DV-Geo, ТРІАС, Лаура, Тех-схема і ін. [5, 6].

    Ряд російських, в тому числі і перерахованих вище, розробок в 2005 р були об'єднані в рамках програмного комплексу ТРАСТ, технологічна лінійка модулів якого наведена на рис. 2.

    Перевагами вітчизняного ПО для моделювання родовищ нафти і газу російськими компаніями є:

    • зручний і російськомовний інтерфейс;

    Інтеопоетація Геологічна

    гис інтеопоетація

    ГІНТЕЛ даних

    ПРАЙМ DV-SeisGeo

    DV-SeisGeo DV-Discovery

    Пангея AutoCorr

    АНЧАР DV-Geo та ін.

    ВІКІЗідр.

    Разоаботка

    Інтеопоетація местооожпеній

    петооЛізічес- AutoLink, Економічна

    ких апскейлінг оцінка і оиски

    даних ТРІАС АСПЕК

    ГІНТЕЛ МКТ ЕРТ

    ПРАЙМ Лаура Експертиза та ін.

    ModERN і ін. Техсхема

    Мал. 2. Технологічна лінійка модулів програмного комплексу ТРАСТ

    • невисока вартість;

    • документообіг, орієнтований на регламент, передбачений російським законодавством;

    • наявність баз і банків даних-результатів аналізу та інтерпретації російських родовищ;

    • оперативна технічна та інформаційна підтримка, що дозволяє в короткі терміни допрацьовувати програмне забезпечення на замовлення користувача;

    • наявність унікальних модулів, розроблених в наукових, проектних і т. П. Організаціях.

    До недоліків слід віднести:

    • слабку технологічну інтеграцію, що ускладнює обмін і керування даними;

    • локальний досвід впровадження і апробації окремих продуктів.

    Порівняльний аналіз переваг і недоліків, наведених вище технологічних чи-

    неек вітчизняного і зарубіжного ПО для цифрового (3D) тривимірного моделювання родовищ нафти і газу наведено в таблиці. Кольором відмічені реалізовані модулі і функції, а знаками + (якісно), - (мало якісно) і ± (задовільно) оцінка якості та ступеня апробації ПО в російських компаніях.

    Процес моделювання родовищ нафти і газу і розробка проектних документів - це трудомісткий, ітераційний процес, в якому використовуються різні модулі розглянутого вище ПО, а також ряд допоміжних програмних систем і технологій (геоінформаційних, CAD-систем, графічних і текстових редакторів і т. Д. ). У кожній компанії, що здійснює моделювання, освоюється, підтримується і розвивається власна лінія програмних продуктів і відповідна технологія. Склад такого роду технологічних лінійок визначається низкою об'єктивних і суб'єктивних факторів - від фінансового добробуту компанії до особистих переваг і досвіду співробітників. Ряд проектних організацій розробляють власне програмне забезпечення з метою оптимізації окремих етапів процесу моделювання, автоматизації введення і зберігання даних, аналізу інформації і т. П. Такого роду авторське програмне забезпечення може бути представлено вбудованими в середу базових систем програмними модулями.

    До такого авторського ПО відносяться модулі і системи, розроблені в лабораторії моделювання родовищ нафти і газу ІКЦ ТПУ: LOGGER, Bore Drilling, Well Spasing, Аното і ін. [7, 8].

    Система LOGGER призначена для візуалізації результатів геофізичних досліджень в свердловинах - каротажних діаграм і реалізує наступні функції:

    Таблиця. Порівняльні характеристики технологічних лінійок ПО

    Гідродинамічний Геологічне моделювання моделювання

    Програмні комплекси Інтерпретація сейсміки Кореляція петрофізики Інтерпретація ГІС Побудова геологічної моделі Підрахунок запасів Ремасштабірованіе Гідродинамічний моделювання Моніторинг Економіка Експертиза

    ТРАСТ + ± ± + ± ± + ± ± ± ±

    Schlumberger ± + + + + + ± + ± ±

    Landmark ± ± + + ± + ± + -

    Roxar ± ± + + + + ± + - -

    • читання LAS-файлів;

    • графічне відображення каротажних діаграм і заголовків LAS-файлів;

    • настройка візуалізації (масштабування відображених діаграм, зміна порядку розташування діаграм на екрані і т. П.);

    • експорт зображення каротажних діаграм в формат ГІС MapInfo Professional.

    На рис. 3 представлені інтерфейс і вікно роботи системи LOGGER.

    Програмний засіб Bore Drilling призначене для формування схем разбуривания і кустованія на родовищах нафти і газу. Дане ПО є незалежним модулем і працює з графічним форматом mif / mid, який є обмінним для більшості систем оперування просторовими даними. Основні функції ПО Bore Drilling:

    • формування на основі схеми розташування пробурених на родовищі свердловин і контуру водонефтяного контакту рядні і майданні схеми розстановки свердловин (трьох-, чотирьох-, п'яти- і девятіточечную системи);

    • візуалізація, настройка, редагування і експорт отриманих схем;

    • формування схем кустованія свердловин;

    • додавання до схеми горизонтальних стовбурів. Всі функції забезпечені зручними настройками. На рис. 4 показаний приклад сформованої системи розстановки і кустованія свердловин.

    Система Well Spacing виконує кілька важливих функцій:

    • забезпечує взаємозв'язок ПО компанії Schlumberger і інших компаній, в тому числі і ПО, розробленого в Лабораторії моделювання родовищ нафти і газу - Bore Drilling;

    • забезпечує експорт сітки розбурювання в гео-інформаційну систему з використанням обмінного формату mif;

    • дозволяє швидко і зручно сформувати схему розробки родовища з урахуванням всіх необхідних параметрів.

    Таким чином, система Well Spacing є готовим рішенням для формування схем розробки родовищ нафти і газу, приклад роботи ПО показаний на рис. 5.

    Система Аното має в своєму складі ряд інструментальних засобів для якісної оцінки значень параметрів розробки і підготовки звіту для експерта.

    Основне призначення системи Аното полягає в аналізі результатів розрахунку гідродинамічної моделі, в наданні допомоги фахівця при підготовці проектної документації. Систему Аното можна, таким чином, розділити на два функціональних блоки, один відповідає за аналіз, інший - за звітність. Невід'ємною частиною системи є модулі, що забезпечують за введення і виведення інформації, а також організований-

    Мал. 4. ПО Bore Drilling

    ве зберігання необхідних даних для роботи системи. Актуальним завданням, що реалізовується Аното, є максимальна автоматизація введення інформації та оперативне формування всіх необхідних звітів і графічних додатків, що дає можливість знизити навантаження на фахівця і скоротити терміни формування, погодження та затвердження моделей.

    • розрахунок середніх дебітів свердловини і короткий економічний аналіз її рентабельності;

    • візуалізація і експорт як об'єднаного звіту по всіх варіантах, так і необхідних схем і графіків окремо відповідно до російських регламентними документами.

    Результати роботи ПО системи Аното показані на рис. 6.

    Мал. 5. ПО WellSpacing

    Основні функції системи Аното:

    • перевірка відповідності характеру зміни пластового тиску системи режимам роботи;

    • виявлення і опис причин специфіки поведінки різних кривих: обводнення, тиску і т. П .;

    Мал. 6. ПО Аното

    Таким чином, проведений аналіз вітчизняного і зарубіжного ПО для цифрового тривимірного моделювання родовищ нафти і газу свідчить про наявність функціонально повного набору алгоритмічних і програмних засобів, що дозволяють сформувати відповідні варіанти технологічних лінійок по

    усього комплексу робіт в залежності від фінансових можливостей і досвіду роботи співробітників компанії. Ці технологічні лінійки, використовувані в нафтових проектних інститутах і компаніях не вільні від недоліків, зазначених у статті. Вони потребують розвитку і підвищенні ефективності, в тому числі на основі використання методів оптимізації. Частково ця проблема

    вирішується за допомогою алгоритмічних і програмних засобів, розроблених в Томському політехнічному університеті. Ці кошти застосовувалися при моделюванні низки нафтових родовищ Томської області, а результати моделювання використовувалися для створення проектів, в тому числі проектів пробної експлуатації, техніко-економічного обгрунтування інвестицій і інших.

    СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

    1. http://www.sis.slb.org.ua/content/soitware/simulation (2006 г.).

    2. http://www.lgc.org.ua/about/solutions (2006 г.).

    3. http://www.roxar.org.ua/solutions (2006 г.).

    4. http://www.geotec.org.ua (2006 г.).

    5. http://www.wenses.org.ua (2006 г.).

    6. Цой В.Є., Афанасьєв В.С. Структура і принципи функціонування ПК «ТРАСТ» // Вісник ЦКР. - 2005. - № 2. - С. 34-38.

    7. Захарова А.А., Сморкалова Є.В., Казанцева І.А. Інструментальні засоби для аналізу 3Б-моделей родовищ нафти і газу // Ашіровскіе читання: Праці II Міжнар. науч-но-практ. конф. - Самара, 2004. - С. l30-131.

    8. Федоров Б.А., Останкова О.С., Чернова О.С., Захарова А.А. Застосування седіментологіческіх моделей при проектуванні розробки широтного родовища // Нафтове господарство. - 2006. - № 8. - С. 58-62.

    УДК 688.518: 622.276

    МІНІМІЗАЦІЯ розмірності ТРИВИМІРНИХ МОДЕЛЕЙ НАФТОГАЗОВИХ РОДОВИЩ

    А.А. Захарова

    Інститут «Кібернетичний центр» ТПУ E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Алгоритм вибору інтервалів загрубления сітки моделювання, запропонований в статті, дозволяє виявляти найбільш однорідні за фільтраційно-ємнісним характеристикам суміжні шари тривимірних цифрових моделей родовища нафти і газу та мінімізувати тим самим розмірності моделей. Авторський алгоритм найбільш ефективний для аналізу і загрубления моделей, сформованих за допомогою стохастичних методів, і випробуваний на прикладі моделей нафтових родовищ Томської області.

    Моделювання із застосуванням сучасних інформаційних систем і технологій супроводжує життєвий цикл родовища від моменту пошуку вуглеводневої сировини до ліквідації свердловин після їх відпрацювання. Для проектування і оперативного управління розробкою створюються тривимірні цифрові моделі, на основі яких приймаються управлінські рішення. Такі моделі мають обмежену технічними і тимчасовими ресурсами розмірність і повинні максимально достовірно відображати об'єкт досліджень і розробки.

    В процесі моделювання послідовно створюються геологічна (ГМ) і гідродинамічна (ГДМ), як правило, комірчасті моделі родовища. Перша з них є статичною і характеризує фільтраційно-ємнісні характеристики (ФЕС) складають об'єкт розробки, друга, розрахована на основі першої, - динамічної і описує процеси фільтрації пластових флюїдів в процесі експлуатації родовища. Очевидно, що другий вид моделей вимагає значно більших комп'ютерних ресурсів, оскільки виконується величезний обсяг обчислень.

    Для зменшення часу розрахунку гідродинамічних процесів на основі геологічної моделі використовують загрубленіе вихідної сітки моделювання, т. Е. Зменшують число осередків сітки моделювання шляхом об'єднання / осреднения суміжних осередків вихідної сітки геологічної моделі.

    Загрубленіе сітки моделювання, яка, як правило, має вигляд регулярної сітки, званої ґрідом, має вестися з урахуванням характеру поширення в моделі ФЕС, якими є пористість, проникність, нефтенасищенность, що визначаються за даними сейсмічних досліджень та інформації з свердловин. Більш коректно об'єднувати шари моделі, оскільки геологічне середовище носить шаруватий характер і важливо не порушити характер гідродинамічної зв'язку між шарами.

    У застосовуваних на сьогоднішній день для моделювання родовищ нафти і газу програмних комплексах і системах є ряд вбудованих функцій для об'єднання осередків (пропорційно за середнім арифметичним і т. П.), Які не пропонують користувачеві рішення щодо вибору способу об'єднання. спеціалізований-


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити