автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.06, диссертация на тему:Системы поддержки принятия решений при применении новых технологий увеличения нефтеотдачи

РГБ ОД

2 7 я но 1997

На правах рукописи

МАЛЮТИНА ГАЛИЯ-БАНУ СЕРГЕЕВНА

УДК 622.276.6

СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИИ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИИ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ

Специальность 05.15.06 - "Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва -1996

Работа выполнена во Всероссийском нефтегазовом научно-исследовательском институте им. академика А.П.Крылова (ВНИИ нефть).

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Ведущее предприятие - АООТ "Татнефть"

Защита состоится 24 января 1997 г. в 10 час. на заседании диссертационного совета Д. 104.02.01 при Всероссийском нефтегазовом научно-исследовательском институте им. академика А.П.Крылова (ВНИИнефть), Москва, 125422, Дмитровский проезд, д. 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИ.

Автореферат разослан 23 декабря 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат геолого-минералогических наук,

Праведников Н.К. - доктор технических наук Казаков A.A. -доктор технических наук, профессор Чубанов О.В.

с.н.с.

М.М.Максимов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Усложнение структуры запасов разрабатываемых и вводимых в разработку нефтяных месторождений придает особое значение проблеме эффективного применения технологий воздействия па нефтяные пласты, позволяющих увеличить степень извлечения нефти из недр.

Вместе с тем, осуществление технологий воздействия на нефтяные пласты связано с рядом трудностей, вызванных, в частности, сложностью и высокой чувствительностью механизмов процессов к изменениям геолого-физических условий, недостаточной их изученностью, неполнотой и неточностью информации о пласте, несовершенством гидродинамических и статистических моделей и высокой стоимостью реализации проектов. Это, в свою очередь, обусловливает неопределенность оценки фактической и прогнозной эффективности технологий и риск получения неудовлетворительных результатов при их применении.

■ Объективно существующая неопределенность является причиной того, что, основная роль при решении задач разработки нефтяных месторождений, в особенности с применением технологий увеличения нефтеотдачи, принадлежит экспертам, выполняющим моделирование, интерпретирующим результаты расчетов и принимающим решения по выбору рациональных вариантов.

В связи с этим актуальной проблемой является создание инструментальных средств - систем поддержки принятия решений, основанных на формализованных знаниях высококвалифицированных экспертов и возможно более полной информации о пласте и технологиях. Эти системы предназначаются для использования непосредственно на нефтедобывающих предприятиях и в научно-исследовательских организациях с целью повышения эффективности промышленной реализации технологий увеличения нефтеотдачи за счет рациональной организации процесса принятия решений при

обосновании выбора альтернатив в условиях неточной и неопределенной информации и существования многих критериев выбора.

Основная идея, которой посвящена работа, заключается в том, чтобы на основе теоретического обобщения опыта применения технологий увеличения нефтеотдачи и экспертных знаний по этой проблеме разработать методические принципы и создать системы, поддерживающие принятие решений при выборе рациональных условий реализации технологий и оценке их эффективности. Для снижения риска промышленной реализации технологий в сложных геолого-физических условиях, повышения достоверности прогнозов их эффективности, разработать методические аспекты оценки неопределенности прогноза эффективности и риска применения технологий, проанализировать факторы, обусловливающие риск и неопределенность в данной предметной области.

Задачи исследования.

1. Создание систем поддержки принятия решений при выборе технологий увеличения нефтеотдачи пластов и определении эффективности их применения.

2. Разработка вероятностной модели и методики оценки неопределенности прогноза и риска применения технологий увеличения нефтеотдачи.

3. Оценка состояния изученности технологий увеличения нефтеотдачи на основе обобщения опыта применения технологий увеличения нефтеотдачи и экспертных знаний.

4. Систематизация технологий и их информационной характеристики с целью разработки структуры баз хранения данных.

5. Определение геолого-промысловых и технологических критериев применимости технологий.

6. Исследование эффективности принимаемых решений с использованием систем поддержки принятия решений.

Методика исследований. Поставленные задачи решались путем статистической обработки, анализа и обобщения результатов промышленных испытаний и применения новых технологий, экспертных знаний и построения вероятностной модели, описывающей неопределенность показателей эффективности технологий. Использованы подходы, разработанные в теории принятия решений для решения многокритериальных задач и в теории искусственного интеллекта для извлечения и формализации экспертных знаний.

Научная новизна. Диссертационная работа представляет собой научное обобщение опыта промышленной реализации технологий увеличения нефтеотдачи пластов, разработку методических аспектов принятия решений при применении технологий воздействия на пласты, оценки неопределенности и риска, а также создание на их основе систем поддержки принятия решений для выбора технологий воздействия на нефтяные пласты.

Практическая ценность. Созданные на основе обобщения опыта применения технологий и разработанных методических принципов системы поддержки принятия решений по выбору рациональных условий реализации технологий и оценке их эффективности предназначены для практического использования в научно-исследовательских организациях и на нефтедобывающих предприятиях отрасли. Их применение позволяет повысить эффективность принимаемых решений и целесообразно при составлении технологических схем, проектов и технико-экономических обоснований разработки нефтяных месторождений новыми технологиями, а также при составлении планов проведения обработок призабойных зон добывающих и нагнетательных скважин. Использование разработанной вероятностной модели и методики оценки неопределенности прогноза и риска применения технологий увеличения нефтеотдачи позволяет анализировать причины

неопределенности и воздействовать на факторы, поддающиеся регулированию и способствующие снижению риска.

Основные результаты работы докладывались на научной конференции по искусственному интеллекту в нефтяной промышленности в Абердине Великобритания (1993 г.), совещании по разработке в г.Альметьевске (1995 г.), Губкинских чтениях (1995 г.) и обсуждались на научно-техническом совете НК "Роснефть"(1994 г.), ученом совете ВНИИ и ряде научно-практических конференций (ГАНГ, ВДНХ и др.).

Система поддержки принятия решений при выборе технологий увеличения нефтеотдачи пластов внедрена в СибНИИ НП и НК "Роснефть" и используется при проектировании разработки и прогнозировании применения новых технологий на отечественных месторождениях.

Система поддержки принятия решений при выборе технологий обработки призабойных зон внедрена в АООТ "Ноябрьскнефтегаз" (отдел повышения нефтеотдачи, управление повышения нефтеотдачи, НГДУ "Муравленковскнефть") и используется при разработке ежемесячных производственных планов реализации ОПЗ на скважинах месторождений Муравленковское, Западно-Ноябрьское,

Холмогорское, Пограничное.

Методика оценки риска и неопределенности использовалась при планировании промышленных экспериментов по мицеллярному заводнению на Ромашкинском месторождении, и по закачке диоксида углерода на Самотлорском месторождении в проектах разработки этих месторождений.

Система для оценки фактической технологической эффективности разработана в качестве практического приложения к "Регламенту по оценке технологического эффекта...", передана и используется рядом лабораторий ВНИИнефть для анализа результатов применения новых технологий на конкретных объектах.

Основные положения диссертации отражены в 27 опубликованных работах, в т.ч. одной монографии и 3 брошюрах. В рассматриваемых исследованиях автору принадлежит постановка задач, их решение, анализ и обобщение полученных результатов, рекомендации.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, занимающих общий объем 255 страниц машинописного текста, в том числе 40 таблиц и 65 рисунков. Список литературы в объеме 9 страниц включает 111 наименований

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении (глава 1) охарактеризованы актуальность темы диссертации, цель работы, основные задачи исследований, научная новизна, личный вклад автора, практическая ценность полученных результатов и выводов и апробация работы.

Во второй главе приведены результаты анализа и обобщения опыта разработки нефтяных месторождений (у нас в стране и за рубежом) с применением технологий увеличения нефтеотдачи и обработки призабойных зон.

В последние годы особое внимание уделяется обработкам призабойных зон скважин, причем при системном подходе к выбору скважин для их проведения, совокупность обработок призабойных зон обеспечивает не только интенсификацию добычи нефти и сокращение добычи попутной воды, но и увеличение нефтеотдачи.

Всего к настоящему времени разработано и испытано в той или иной степени более 200 технологий увеличения нефтеотдачи и примерно столько же технологий обработки призабойных зон. Среди авторов технологий увеличения нефтеотдачи И.М.Аметов, Б.Т.Баишев, А.А.Боксерман, Г.Г.Вахитов, А.Т.Горбунов, Ю.В.Желтов, Ю.П.Желтов, С.А.Жданов, Р.Х.Муслимов,

М.Д.Розенберг, М.Л.Сургучев, Н.М.Шерстнев, И.А.Швецов и многие другие.

Только в АООТ "Ноябрьскнефтегаз" в последние годы испытано более 70 технологий обработки призабойных зон (ОПЗ), которые реализованы 400 различными химическими композициями. Многообразие технологий обусловлено необходимостью их адаптации к индивидуальным особенностям конкретных объектов.

Технологии увеличения нефтеотдачи и обработки призабойных зон с целью их введения в базу данных и системного пополнения и хранения информации систематизированы, каждой из технологий присвоен код. Для технологий увеличения нефтеотдачи предложена трехуровневая систематизация ("группа методов" - "метод" -"технология"), в соответствии с которой разработана система трехчисловых кодов.

Систематизация технологий ОПЗ основана на выделении четырех классов технологий в соответствии с их основным назначением - увеличение продуктивности (1) и ограничение водопритоков (2) в добывающих скважинах, увеличение приемистости (3) и выравнивание профиля приемистости (4) нагнетательных скважин. Система присвоения кодов также трехуровневая ("классы технологий" - "технологии" - "химкомпозиции").

Последние данные из централизованных источников, позволяющие проследить тенденции промышленного применения технологий увеличения нефтеотдачи пластов на месторождениях России и бывших республик Советского Союза имелись по состоянию на 1992 г. Согласно имеющейся информации методы испытывали и внедряли более чем на 100 месторождениях, включающих 237 объектов разработки с начальными балансовыми запасами 4,8 млрд.т, кроме того к 1992 г. были завершены или прекращены работы по испытанию методов почти на 150 объектах.

Пропорции объемов промышленных работ и дополнительной добычи за счет применения не отражают приоритетности технологий, обусловленной их потенциальной эффективностью Масштабы промышленных испытаний технологий увеличения нефтеотдачи пластов на месторождениях России и бывших республик Советского Союза, соотношения объемов их промышленной реализации определялись во многом наличием и доступностью материально-технических средств для их осуществления.

В связи с этим объемы промышленного испытания процессов с низкими потенциальными возможностями по обеспечению эффекта (заводнение с ПАВ, серной кислотой и др.) существенно превысили масштабы применения более эффективных методов (закачка пара, диоксида углерода и др.). Размещение методов увеличения нефтеотдачи пластов по нефтедобывающим районам и распределение размеров опытных участков по методам также отражают подавляющее влияние этих факторов .

Несмотря на то, что многие новые технологии испытывают сравнительно давно, причем по таким процессам, как заводнение с ПАВ, серной кислотой, внутрипластовое горение, паровытеснение, проведено большое число промышленных экспериментов, уверенность в оценке технологического эффекта, особенно по химическим видам воздействия на пласты, остается недостаточной. В связи с этим исследование геолого-промысловых условий объектов испытания методов увеличения нефтеотдачи позволяет скорее наметить направления, по которым они должны быть продолжены и расширены, чем установить предельные условия наиболее эффективного и надежного использования.

Механизмы процессов вытеснения нефти при применении технологий увеличения нефтеотдачи отличаются от традиционных видов воздействия на пласты сложностью, многообразием факторов, обусловливающих проявление технологического эффекта, и

чувствительностью к изменению геолого-промысловых условий, поэтому даже несущественные нарушения проектной технологии могут вызвать непредвиденные осложнения в протекании процесса и, как следствие, отклонения от ожидаемой эффективности. На объектах, где были допущены существенные нарушения технологических режимов, эксперименты прекращены и технологический эффект не зафиксирован.

Пример рациональной организации промышленного эксперимента - испытание мицеллярного заводнения на Южно-Ромашкинской площади. Здесь, в соответствии с основной целью промышленных испытаний - получением достоверной оценки эффекта в кратчайшие сроки, выполнено бурение новых скважин по пятиточечной схеме на расстоянии 200 м. В результате, несмотря на непредвиденные технические и технологические трудности, с начала эксперимента до проявления эффекта и возможности его количественной оценки прошло только 3 года. Большое внимание при проведении этого эксперимента уделяли контролю за направлениями фильтрационных потоков и балансом "отбор-закачка". Объемы отбираемой жидкости в процессе реализации превышали на 11 % объемы закачки, что позволило предотвратить неоправданные потери дорогостоящего реагента, не нарушая чистоты эксперимента (так как из окружающей, полностью промытой зоны пласта в пределы опытного участка вторгалась только вода).

Неудовлетворительными в плане организации и планирования эксперимента можно считать промышленные испытания метода вытеснения нефти раствором ПАВ на Николо-Березовской площади Арланского месторождения. Период испытания длился более 15 лет, так как плотность сетки скважин на опытном участке составляла 30104 м2/скв. Непосредственное примыкание контрольного участка к опытному, нестабильные гидродинамические ' условия разработки Николо-Березовской площади (через 8 лет после начала эксперимента

были введены новые ряды нагнетательных скважин между опытным и контрольным участками и на северо-западе опытного поля), отсутствие постоянного контроля за направлениями фильтрационных потоков и положением границ участков в совокупности с другими факторами не позволили дать достоверную оценку технологического эффекта.

Опыт реализации методов вытеснения нефти растворами ПАВ и серной кислотой на месторождениях Татарии подтверждает необходимость четкого выделения границ опытных участков и контроля за их положением. В качестве причин непригодности ряда объектов для количественной оценки эффекта авторами проектов указываются следующие: "неясен источник обводнения", "недостоверная промысловая информация" и др.

Проблема достоверной оценки фактического эффекта от применения методов увеличения нефтеотдачи важна именно потому, что от ее решения зависит ценность имеющегося опыта применения новых технологий и возможность его использования в будущем.

Вопрос о возможности получения достоверной оценки технологического эффекта представляется особенно актуальным при анализе технологий увеличения нефтеотдачи с низкой потенциальной эффективностью, применяемых преимущественно на ранней стадии заводнения. Если метод обеспечивает высокий технологический эффект и работоспособен в условиях выработанного пласта, прирост добычи нефти очевиден и не вызывает сомнений. Например, на участке Бориславского месторождения и опытном участке месторождения Кенкияк определение эффекта за счет паротеплового воздействия не потребовало никаких методических ухищрений. Вместе с тем, по большинству проектов определенность в оценке фактического технологического эффекта отсутствует (например, заводнение с ПАВ на Николо-Березовской площади Арланского месторождения).

За рубежом масштабы и соотношения объемов промышленных испытаний и внедрения методов увеличения нефтеотдачи пластов отличаются от показателей, характерных для нефтяной промышленности России и бывших республик Советского Союза. Так, в США, где изучению и применению методов в последние годы уделяли большое внимание, проведено около восьмисот промышленных экспериментов, из которых около 80 % уже завершены или прекращены по различным причинам. Почти половина промышленных работ выполнена с целью испытания тепловых методов - непрерывной и циклической закачки в пласт пара и внутрипластового горения.

В 1996 г. добыча нефти за счет применения всех технологий, отнесенных к методам увеличения нефтеотдачи, в США составила более 36 млн.т/год, что равно примерно 1/3 мировой добычи нефти от их применения.

"Пик" активности промышленной реализации технологий отмечен в 1986 г. и связан, в основном с благоприятными для их развития экономическими условиями.

Почти 60 % добычи за счет всех методов в 1996 г. в США составила добыча от применения тепловых методов, в основном закачки пара Стабильность отношения к методам, основанным на закачке пара, объясняется продолжительным опытом их применения, который, в свою очередь, обусловлен спецификой структуры запасов -существенной долей в США месторождений с высоковязкими нефтями.

Устойчивая тенденция роста масштабов применения отмечается только по методам вытеснения нефти диоксидом углерода. Начиная с 1982 г. этот метод опережает все другие виды газового и химического воздействия: добыча за счет его промышленного применения и испытания в 1996 г. составила 8.5 млн.т/год Катализатором применения технологий, основанных на закачке диоксида углерода

является наличие относительно дешевых и близко расположенных к нефтяным месторождениям природных источников СО2 в Колорадо и Нью Мексико.

Перечень химических видов воздействия на пласты ограничивается тремя основными: мицеллярное, полимерное и щелочное заводнение. Среди них преобладает метод вытеснения нефти полимерными растворами - его масштабы к 1986 г. существенно возросли (до 178 проектов), а за последнее десятилетие - сократились и в 1996 г. сообщается только об 11 действующих проектах, обеспечивающих добычу всего 7 тыс.т/год. Интерес предпринимателей к технологиям, основанным на закачке растворов полимеров, наблюдавшийся в 1984 -1986 г.г., объясняется, в основном, правительственной поддержкой и мерами экономического стимулирования развития новых технологий в этот период. В настоящее время перспективы применения полимерного заводнения связывают преимущественно с Китаем и Румынией.

Число экспериментов по мицеллярному заводнению возросло с пяти в 1970 г. до 21 в 1984 г., затем отмечен резкий спад интереса к этому виду воздействия, который привел к тому, что в 1996 г. в США не было ни одного проекта. Аналогичные тенденции характеризуют и щелочное заводнение - число проектов снизилось с 11 в 1984 г. до 1 в 1994-1996 г.г.

Обращает на себя внимание то, что при организации и проведении промышленных испытаний за рубежом выполняются мероприятия по созданию условий чистоты экспериментов и оперативного контроля за из проведением. Примером таких испытаний может служить программа, осуществляемая на опытном участке месторождения Норт Бэрбанк (Оклахома, "Филипс) для оценки эффективности мицеллярного заводнения. Один из основных пунктов этой программы - установление стабильных границ участка для предотвращения неучтенных перетоков жидкости в пласте за счет

регулирования работы добывающих и нагнетательных скважин (в частности, под держание баланса "отбор-закачка").

Вопреки соображениям сиюминутной экономической выгоды, комплекс мероприятий по подготовке, реализации и оценке результатов экспериментов включал бурение дополнительных -контрольных, наблюдательных и оценочных скважин. Так, при реализации пилотных экспериментов по закачке СОг на месторождении Мид Стоун (Техас, "Юнион") и Вассон (Техас, "Атлантик Ричфидд") для определения остаточной нефтенасыщенности пробурены скважины с полным отбором керна на расстояниях от 7.5 до 120 м от нагнетательной скважины. Число контрольных и наблюдательных скважин при испытании внутрипластового горения на месторождении Беллевью (Луизиана, "Ситиз Сервис") превысила число работающих (добывающих и нагнетательных скважин.

Успешно проведенные эксперименты и, особенно, эффективное внедрение методов на крупных промышленных объектах естественным образом стимулируют развитие методов увеличения нефтеотдачи пластов и интерес к ним, поэтому масштабы промышленного испытания и внедрения технологий увеличения нефтеотдачи на месторождениях США и тенденции их изменения во времени тесно связаны с эффективностью процессов и успешностью промысловых работ.

Современный уровень изученности различных процессов качественно оценен на основании анализа текущего состояния промышленных испытаний и внедрения методов на отечественных и зарубежных месторождениях, проведенного в предыдущих разделах. Кроме того, косвенное отражение оценка уровня изученности получила при исследовании объема и направленности публикуемой информации.

Для получения количественной оценки изученности новых технологий проведен экспертный опрос. Наиболее испытанным и надежным методом является вытеснение нефти паром (Киз = 0.73). Методы заводнения с растворами ПАВ и ПАА, серной кислотой, диоксидом углерода, углеводородным газом и внутрипластовое горение оцениваются по степени изученности от 0.44 до 0.59, а самый "молодой", представляющий интерес, как высокоэффективный метод разработки заводненных коллекторов, - мицеллярное заводнение, требует еще значительных усилий для достижения удовлетворительного состояния исследований, так как отечественный опыт весьма ограничен. Результаты экспертной оценки подтвердили полученные на основании анализа опыта промышленного применения технологий представления об уровнях их готовности к широкому промышленному внедрению.

На примере Муравленковского месторождения АООТ "Ноябрьскнефтегаз" проанализированы факторы, обусловливающие тенденции, масштабы и эффективность промышленного применения обработок призабойных зон скважин. Показано, что с 1988 г. по 1991 г. число скважино-операций, реализуемых ежегодно на месторождении, увеличилось более чем в 10 раз и составило в 1991 г. 579, причем в этот период более половины всех обработок были направлены на увеличение продуктивности добывающих скважин. 1992 год оказался для данного объекта критическим - число действующих добывающих скважин сократилось почти на 25%. по сравнению с 1990 г., среднесуточный дебит нефти упал с 30 до 22 тыс.т/сут., что было связано с отключением высокообводненных скважин.

С ростом обводненности скважин увеличилась доля ОПЗ с целью выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин, в 1994 г. они составили более 80% от общего числа обработок в этом году. Наиболее успешными и экономически эффективными в этот период

являются ОПЗ с целью выравнивания профиля приемистости, что вполне согласуется с требованиями, обусловленными текущей стадией разработки месторождения. Успешность этих мероприятий составила 92 %, дополнительная добыча нефти на 1 скважину - 1060 т, себестоимость 1 т нефти - 1280 руб/т (в ценах 1993 г.).

Число скважино-обработок, проводимых ежегодно на Муравленковском месторождении, сопоставимо с числом химкомпозиций, применявшихся в АООТ "Ноябрьскнефтегаз". Это свидетельствует, прежде всего, о стадии поиска наиболее эффективных сочетаний химреагентов. С другой стороны, этот факт еще раз подтверждает определяющее влияние на стратегию выбора технологий фактора доступности (наличия) материально-технических средств. Кроме того, становится очевидным, что при таком разнообразии средств воздействия на пласт, целесообразность статистических исследований влияния условий применения технологий на их эффективность сомнительна.

Предложен перечень технологических критериев применимости различных видов воздействия на призабойную зону скважин конкретных месторождений и для их определения разработаны процедуры, позволяющие устанавливать кривые стандартного индекса обводненности, а также соотношения лингвистических и количественных оценок технологических параметров по результатам построения распределений Парето.

Третья глава посвящена анализу факторов, обусловливающих неопределенность прогноза эффективности технологий увеличения нефтеотдачи и риск при их применении, их аналитическому описанию и разработке методики оценки неопределенности и риска.

Неопределенность или неоднозначность возможных будущих состояний свойственна в той или иной степени практически всем технологическим процессам. Следствиями неопределенности являются:

•существование не одной, а многих альтернатив действий, направленных на достижение желаемых целей;

•возможность получения при осуществлении выбранной альтернативы результата, не соответствующего целям.

Вероятность недостижения поставленных целей и определяет наличие риска при принятии решений.

Промышленная реализация методов увеличения нефтеотдачи пластов больше, чем внедрение новых технологий в других отраслях промышленности, связана с риском, обусловленным прежде всего недостаточной изученностью этих методов и невозможностью точно предсказывать и контролировать результаты их применения. Кроме того, объект воздействия - нефтяной пласт, представляет собой сложную систему гидродинамических и физико-химических явлений, характеризуется значительной изменчивостью свойств по объему пласта и не доступен для непосредственного наблюдения.

. Риск экономических потерь от применения методов увеличения нефтеотдачи весьма ощутим, так как затраты на их осуществление значительно выше, чем при обычном заводнении пли па режимах истощения.

В практике разработки нефтяных месторождении как один из аспектов проблемы неопределенности и риска можно рассматривать исследования, связанные с оценкой достоверности и точности определения параметров пласта, начальных балансовых запасов, прогнозируемых значений коэффициент охвата пласта к извлекаемых при обычном заводнении запасов (З.К.Рябинина, В.В.Воннов, Иванова М.М, Амелин, И.Д., Давыдов A.B., А.Я.Фурсов и др.). В этих работах показано, что прогноз степени извлечения нефти из недр при обычном заводнении не может быть однозначным, следовательно, ему свойственна неопределенность.

Методика оценки неопределенности прогнозной эффективности методов увеличения нефтеотдачи и риска принятия решений включает следующие этапы:

• графоаналитическое описание распределений вероятностей возможных значений основных параметров, функцией которых является показатель технологической эффективности применения метода;

• определение вида вероятностного распределения совокупности возможных значений эффекта и оценка показателей неопределенности прогноза;

• расчет показателей риска при заданных граничных экономических условиях и установленном уровне неопределенности прогноза.

Исходные распределения вероятностей параметров, определяющих технологический эффект, формируются исходя из ряда допущений. В качестве показателя эффективности рассматривается прирост извлекаемых запасов нефти на единицу необходимого для реализации процесса реагента, представленный в виде:

Здесь 5 - площадь объекта применения метода; А1/ - произведение объемных параметров пласта (его толщины, пористости, начальной нефтенасыщенности, плотности нефти в пластовых условиях); К2 -комплекс гидродинамических параметров пласта (вязкости пластовых флюидов, проницаемость, коэффициент вариации по проницаемости и т.д.); К3 - комплекс параметров, характеризующих специфику конкретного процесса увеличения нефтеотдачи в пластовых условиях, значения которых определяются экспериментально (например, для метода вытеснения нефти полимерными растворами - адсорбция,

факторы сопротивления и остаточного сопротивления; для диоксида углерода - растворимость газа в нефти и пластовой воде и т.д.); Лг] -прирост нефтеотдачи как функция комплексов параметров К2, К3 и расхода реагента на единицу балансовых запасов (Q/SKl).

Возможные отклонения истинных величин перечисленных параметров от значений, принятых при расчетах, следующие::

•для площади объекта - условностью выделения его границ;

•для комплекса объемных параметров пласта - неточностью их определения вследствие неполной изученности объекта;

•для прироста нефтеотдачи - недостаточной изученностью технологии увеличения нефтеогдачи и неточностью определения гидродинамических параметров пласта.

Таким образом, неопределенности этих параметров обусловливаются различными факторами и описываются соответствующими исходными вероятностными распределениями.

Для описания результирующего вероятностного распределения совокупности возможных значений удельного технологического эффекта д предложено использовать один из известных в статистике подходов - метод вероятностного дерева или метод Монте-Карло.

В качестве показателей неопределенности предложено использовать следующие:

1. Коэффициент вариации распределения вероятностей возможных значений удельного технологического эффекта

2. Вероятность неполучения расчетной эффективности с заданной точностью.

3. Значение наименьшего технологического эффекта при заданной вероятности его получения, или нижний предел эффективности при заданной достоверности.

Чтобы снизить неопределенность и повысить достоверность прогнозируемых уровней добычи нефти необходимо:

•регулировать факторы, обусловливающие неопределенность прогноза, а именно: улучшить состояние изученности пласта перед составлением прогноза (за счет бурения дополнительных скважин специального назначения, проведения комплекса геофизических и гидродинамических исследований, отбора керна и т.д.). обеспечить относительную стабильность границ опытного участка и др.;

•ориентироваться на величину эффекта, достоверность получения которого признается удовлетворительной, т.е. предусматривать в прогнозе нижний предел эффективности при заданной достоверности.

Для оценки риска в условиях неопределенности прогноза технологического эффекта необходимо установить предельную величину показателя технологической эффективности. Превышение установленного предельного эффекта будет свидетельствовать об успешности промышленного испытания или внедрения метода увеличения нефтеотдачи пластов.

В зависимости от того, с какой цепью проводится анализ риска и неопределенности прогноза, обоснование критерия успешности промысловых работ можно провести на основании энергетического или комплексного материально- энергетического баланса, исходя из потребностей в нефти страны, нефтедобывающего района, предприятия и любой другой хозяйственной единицы и посредством технико-экономического анализа. Следует отметить, что независимо от принятого критерия успешности методический подход к оценке риска останется тем же.

Риск получения возможных экономических потерь тем больше, чем дороже процесс и выше неопределенность прогноза. Для оценки риска предложено использовать следующие показатели.

г Вероятность получения экономически неудовлетворительного результата.

2. Возможные абсолютные экономические потери

3. Коэффициент риска, представляющий отношение возможных размеров потерь и экономической эффективности.

4. Возможные удельные экономические потери, в рублях на рубль затрат:

С целью изучения влияния на уровень неопределенности и риска различных факторов (масштабов промышленных работ, плотности сетки скважин и системы их размещения, удельного расхода реагента на единицу балансовых запасов и т.д.) были проведены численные исследования с использованием разработанной вероятностной модели.

В качестве примера рассмотрены условия применения метода вытеснения нефти диоксидом углерода, характерные для заводненной девонской нефтяной залежи Татарии.

Показано, что исследование влияния выбранного при проектировании объема оторочки на степень неопределенности прогноза эффективности можно провести с целью поиска размера оторочки, обеспечивающего минимально возможную неопределенность. С увеличением масштабов промышленных работ и плотности сетки скважин уровень неопределенности прогноза снижается.

Для рассмотренных условий применения метода вытеснения нефти диоксидом углерода на типичной заводненной девонской залежи Татарии оптимальны с позиций риска следующие технологические параметры: объем оторочки СОг 0,15 Упор, плотность сетки скважин 5-10 га/скв при начальных балансовых запасах нефти на объекте 20-10 млн. т.

По результатам численных исследований по вероятностной модели определения априорного риска построены зависимости риска от уровней изученности технологии и объекта, оцененных лингвистическими переменными, и величины предельного технологического эффекта, определяемого по результатам экономических расчетов. Эти зависимости позволяют проводить

экспресс-оценку априорного риска по показателю удельных экономических потерь.

При внедрении технологии после проведения промышленных испытаний апостериорный риск определяется как условиями проведения испытаний, так и последующего внедрения. Расчет апостериорных показателей прибыли и потерь (при внедрении после проведения промышленных испытаний) предложено проводить по методике, разработанной на основе теоремы Байеса. Показано, что анализ апостериорного риска позволяет выбирать оптимальные размеры опытных участков для различных условий реализации технологий .

Методику оценки риска и неопределенности в течение нескольких лет применяли при проектировании новых технологий. В частности, была проведена оценка неопределенности и риска при проектировании мицеллярно-полимерного заводнения на опытном участке Центрально-Азнакаевской площади Ромашкинского месторождения и технологий увеличения нефтеотдачи пластов на Самотлорском месторождении

Промышленный эксперимент по мицеллярному заводнению на Центрально-Азнакаевской площади проектировался в условиях высокой степени неопределенности, обусловленной недостаточной изученностью метода, и экономического риска, вызванного, кроме того, высоким уровнем затрат. Использование опыта промышленного испытания метода на Южно-Ромашкинской площади, а также предусмотренные в рекомендуемом технологическом варианте мероприятия по регулированию баланса „отбор-закачка" позволили по возможности снизить риск и неопределенность.

При проектировании опытно-промышленного испытания технологий увеличения нефтеотдачи в условиях Самотлорского месторождения рекомендовано выбрать один-три опытных участка с

размещенным на них минимально необходимым числом скважин (до 25 на каждом).

Переход к промышленному внедрению процесса возможен после достоверной оценки фактического эффекта. Если ожидаемый расчетный эффект подтвердится результатами промышленных испытаний, тогда при благоприятных экономических условиях риск последующего промышленного применения метода окажется незначительным. Но при текущих экономических условиях риск получения экономически неудовлетворительных результатов для мнцеллярного заводнения остается слишком высоким - коэффициент риска стремится к бесконечности, т.е. по существу потенциально возможная технологическая эффективность метода экономически не окупается.

В четвертой главе излагаются методические основы моделирования процесса принятия решений при прогнозировании и применении технологий воздействия на нефтяные пласты.

В области разработки нефтяных месторождений проблему принятия решений разрабатывали в различных аспектах А.Х.Мирзаджанзаде, М.Л.Сургучев, И.М. Аметов, А.Б.Золотухин, Н.А.Еремин. При проектировании применения технологий, представляющих собой сложные и недостаточно изученные процессы разработки нефтяных месторождений, возникают проблемы выбора альтернатив в условиях, когда предпочтительность одной из них неочевидна. К таким задачам можно отнести:

•выбор технологии увеличения нефтеотдачи из группы технологий, принципиальная осуществимость которых согласно геологофизическим критериям возможна;

•выбор скважин, групп скважин, опытных участков, обоснование масштабов промышленных экспериментов, плотности сетки скважин и сроков проведения работ при подготовке метода к промышленному внедрению.

Все перечисленные задачи относятся к типичным слабоструктурированным. Именно для решения

слабоструктурированных проблем или проблемы выбора в уникальных ситуациях предназначен системный анализ, общая схема которого представляется следующими этапами: •определение целей и ресурсов; •определение альтернатив решения проблемы; •аналитическое сравнение альтернатив; •выбор наиболее предпочтительной альтернативы. При проектировании применения методов увеличения нефтеотдачи пластов соблюдается указанная последовательность этапов системного анализа, которая является по существу проявлением здравого смысла. Однако недостаточно внимания, по нашему мнению, уделяли до сих пор двум особенностям такого подхода:

• его полезному дисциплинирующему началу, реализующему стремление к комплексности, охвату всех аспектов рассматриваемой проблемы;

• необходимости разработки и использования специальных методов аналитического сравнения вариантов в условиях неопределенности и риска и наличия не одного, а многих критериев эффективности.

Комплекс методов, используемых с целью выбора рациональной альтернативы, разрабатывается теорией принятия решений. Исследование процессов принятия решений быстро развивается в двух направлениях - собственно теория принятия решений, направленная на получение рациональных решений и выбор оптимальных альтернатив, н поведенческая теория принятия решений, представляющая собой анализ психологии лиц, принимающих личностные и организационные решения.

В пользу применения методов принятия решений, т.е. научно обоснованного выбора альтернатив говорит то, что причины многих неудачных решений заключаются в недостаточном внимании к процессу выбора. Убедительным доводом представляется также то, что лицо, принимающее решение (ЛПР) обязано быть рациональным хотя бы для того, чтобы иметь возможность объяснить другим логические основания своего выбора.

Методические принципы принятия решений при выборе технологий и стратегий их реализации заключаются в поэтапной реализации процесса принятия решений с использованием известных в теории принятия решений подходов, адаптированных к конкретной предметной области.

На этапе 1 проводят анализ проблемной ситуации, включающий изучение причин возникновения проблемы, связь с другими проблемными ситуациями в области разработки. По существу этот этап представляет собой постановку задачи и является основанием для формирования целей принятия решений.

Для задач выбора наиболее эффективных технологий и оптимальных стратегий их реализации на нефтяных месторождениях сформулирована в общем виде цель ЛПР (этап 2), которая заключаются в том, чтобы найти такую технологию разработки, которая при сравнительной простоте реализации и доступности материально-технических средств обеспечила бы наибольшую нефтеотдачу устойчивую прибыль в течение ряда лет, наибольшую экологическую надежность и затраты на ее реализацию не превышали бы приемлемого уровня и были по возможности наименьшими. В случае, если риск неизбежен и вероятная величина потерь при внедрении превышает разумную величину, необходимо выбрать вариант подготовки и испытания технологии к внедрению, позволяющий снизить апостериорный риск при наименьших затратах н в возможно короткое время.

Этап 3 - построение системы критериев оценки вариантов решений. Перечень критериев формируется исходя из цели ЛПР, причем с учетом специфики конкретных условий решения задачи.

Этап 4 - генерация полного множества вариантов решений. При реализации этого этапа предложено использовать процедуру морфологического анализа или представление совокупности альтернатив в виде дерева решений (байесовский подход).

Этап 5 предусматривает оценку вариантов решений по единичным критериям. Способы определения числовых единичных критериев (нефтеотдача, прибыль, затраты, время и др.) общеизвестны, для расчета риска предложена методика, описанная выше. Вербальные (текстовые или лингвистические) критерии (доступность материально-технических средств, простота реализации, экологическая надежность) предложено представлять в шкальных оценках, используя при этом метод попарного сравнения. Для получения шкальных оценок разработана подсистема извлечения знаний, выполненная в стандартных пакетах Excel и Quattro Pro.

Для выбора наиболее предпочтительного варианта из совокупности рассматриваемых альтернатив (этап 6) разработаны подходы к комплексной экспресс-оценке критериев с учетом предпочтений ЛПР. Первый подход предусматривает расчет комплексного критерия по сумме единичных критериев с учетом их важностей. Во втором выбор рационального решения предлагается выполнять пользователю самостоятельно на базе графической поддержки. Эти подходы программно реализованы на FoxPro и представлены блоком сопровождения пользователя в процессе многокритериальной оценки альтернатив.

Этап 7 - заключительный, предполагает реализацию принятого решения и анализ полученных результатов.

Предложенные методические принципы и подходы при принятии решений по выбору технологий и стратегий их реализации

апробированы на конкретных месторождениях (Вынгапуровское, Вынгаяхинское и Новогоднее). Показано, что выбор наилучшей технологии и стратегии ее реализации существенно зависит от предпочтений ЛПР. Так, при излишней осторожности в условиях риска ЛПР наилучшим из всех возможных вариантов признает отказ от реализации любой технологии. Рациональные варианты реализации технологий для каждого из объектов были определены в предположении, что предпочтения ЛПР позволяют в равной степени учитывать риск, прибыль, затраты и время подготовки технологии к внедрению.

Пятая глава посвящена созданию систем поддержки принятия решений при применении технологий увеличения нефтеотдачи. Системы поддержки принятия решений (СППР) представляют собой программные продукты для персонального компьютера, предназначенные непосредственно для оказания поддержки Лицу, Принимающему Решение, (ЛПР) при осуществлении им выбора в сложных, неоднозначных ситуациях. Направление разработки СППР возникло на базе таких научных дисциплин, как анализ и принятие решений, проектирование управленческих информационных систем и технология баз данных, искусственный интеллект и экспертные системы и др.

Создание СППР целесообразно для задач, решение которых связано с необходимостью переработки больших объемов информации, перебором значительного числа альтернатив, достоинства и недостатки которых оцениваются множеством критериев. Исходная информация и оценки критериев в той или иной степени неоднозначны, собственно выбор неочевиден и во многом определяется предпочтениями ЛПР.

В соответствии с назначением систем поддержки принятия решений, общими характеристиками круга проблем, для решения которых они разрабатываются, сформулированы следующие

методические принципы создания СППР в области применения технологий увеличения нефтеотдачи пластов:

1. Основным элементом СППР является информационный блок -базы данных по технологиям воздействия на пласт и объектам их применения и база результатов, генерируемых системой при решении задачи.

2. Структура баз данных, содержание разделов и видов информации должны быть адекватны целям задачи и обеспечивать доступную полноту данных, позволяющую системе генерировать решения, а пользователю анализировать и корректировать предлагаемые системой решения.

3. В СППР необходимо предусмотреть возможность автоматического пополнения и обновления баз данных в сочетании с ручным режимом введения и корректировки данных. Это обусловлено отсутствием в отрасли единого стандарта баз хранения геолого-промысловой информации и несовершенством существующих на нефтедобывающих предприятиях баз данных.

4. Для осуществления экспертной поддержки ЛПР система должна включать базы знаний, содержащие формализованные представления высококвалифицированных экспертов о конкретной предметной области, в частности о критериях применимости технологий. Необходимость реализации этого принципа необходима в связи с тем, что решаемые с помощью СППР проблемы относятся к слабоструктурированным и, кроме того, пользователи, для которых предназначена система, не владеют, как правило, всей полнотой информации о существующих технологиях увеличения нефтеотдачи.

5. С целью предварительной адаптации системы к условиям конкретных объектов (месторождений, пластов, опытных участков) в системе необходимо предусмотреть алгоритм самообучения (самонастройки), позволяющий, например, автоматически

устанавливать критерии применимости технологий и вносить их в базу знаний.

6. Чтобы обеспечить возможность совершенствования и развития системы в процессе ее эксплуатации целесообразно предоставление пользователю открытого доступа к базе знаний и базе данных для внесения дополнительной информации и корректив.

7. Для обеспечения , полноты интерпретации исходной информации и обоснования результатов решения задачи с применением СППР необходимо предоставить пользователю графическую поддержку, в частности карты распределения свойств пласта, технологических показателей и показателей, являющихся результатом работы ЛПР с системой.

8. Система должна включать блок мотивации. Если решения, генерируемые СППР, сопровождаются объяснениями, пользователь имеет основания для внесения корректив как в решения системы, так и в базы данных и знаний, что, в свою очередь, способствует развитию и совершенствованию системы.

9. Практически важным элементом системы является дружественный интерфейс, обеспечивающий удобный доступ (адресный переход) в пределах системы к любому из этапов решения задачи, блокам мотивации, различным разделам и видам информации, как в графическом, так и в табличном режимах, а также предоставление в распоряжение пользователя словарей для введения в ручном режиме лингвистических переменных.

10. Результат работы пользователя с системой должен формироваться в виде выходных документов, соответствующих требованиям практического пользователя.

Данные методические принципы были реализованы при создании:

»системы поддержки принятия решений при выборе технологий увеличения нефтеотдачи,

•системы поддержки принятия решений при выборе технологий обработки призабойных зон,

•системы дня оценки фактического технологического эффекта от применения технологий воздействия на пласт.

Две первые системы созданы в лаборатории проектирования и анализа новых технологий ВНИИнефть (завлабораторией к.т.н. Л.Н.Бученков) под руководством и при непосредственном участии автора, программирование выполнено с.н.с., к.ф.-м.н. С.А.Савушкиным, сбор, обобщение и анализ информации по технологиям, а также формирование баз данных проводили к.г.-м.н. А.Я.Кулапин и Г.П.Коробова. Блок оценки гидродинамической связанности в системе выбора технологий ОПЗ выполнен О.Г.Костиным под руководством академика РАН А.Х.Мирзаджанзаде и академика РАЕН И.М.Аметова. Система для оценки фактического технологического эффекта создана совместно с лабораторией технологий физико-химических методов увеличения нефтеотдачи ВНИИнефть (завлабораторией академик РАЕН А.Т.Горбунов), алгоритмы и программы выполнены И.О.. Малиновым и к.т.н. Е.А.Зискиным, программная реализация оболочки системы -И.И.Герберг.

Система поддержки принятия решений при выборе технологий увеличения нефтеотдачи. Основными элементами системы являются:

- база данных по технологиям;

- база данных по объектам;

- база результатов;

- база знаний по условиям применения технологий;

- блок расчета коэффициентов адекватности технологий геологофизическим условиям объекта;

- блок графической поддержки.

Принятие решений по перспективам применения технологий на конкретном объекте в рамках данной СППР смоделировано в виде

этапов и осуществляется пользователем (при поддержке системой) в следующей последовательности:

1 этап - оценка адекватности всех технологий конкретным условиям объекта (по скважинам, группам скважин или специально выделенным зонам);

2 этап - отбор технологий, приоритетных по критерию "потенциальные масштабы внедрения" при заданном уровне адекватности;

3 этап - оценка и сравнение отобранных на втором этапе технологий по комплексу критериев с учетом предпочтений ЛПР;

4 этап - ранжирование технологий по приоритетности, определенной на основе комплекса критериев на третьем этапе;

5 этап - определение зон (групп скважин), на которых целесообразна реализация той или иной технологии.

База технологий содержит информацию по 80 технологиям, разработанным в России и бывших республиках Советского Союза. Кроме того, собрана, обработана и внесена в базу данных информация по 20 технологиям, авторами которых являются ВНИИ и РМНТК "Нефтеотдача". В ней представлены следующие разделы и виды информации: общие сведения - название технологии название метода, для реализации которого разработана технология, организация исполнитель, ФИО авторов, номер и название авторских свидетельств и др,; характеристика рабочего агента - тип, марка, товарная форма каждого компонента, концентрация в растворе, название и адрес предприятия-изготовителя и др.; сравнение с базовой технологией; оборудование).

База знаний содержит информацию по условиям применения технологий - допустимые диапазоны значений 37 геолого-физических и технологических параметров (коллектор, тип коллектора, система размещения скважин, проницаемость, нефгенасыщенная толщина.

вязкость, обводненность и др.) и важности каждого из параметров, определенные экспертным путем.

База данных по объекту (оболочка) предназначена для хранения и использования при оценке адекватности технологий 37 параметров, описывающих конкретный объект, а также названия объекта, номеров скважин-источников информации и их координат. Форма представления информации в базе данных но объектам такая же, как и в базе данных по технологиям: по разделам (геологофизическим параметрам и координатам скважин) и видам информации (соответственно сами параметры и координаты). Графическая поддержка базы данных по объектам позволяет строить карты размещения скважин и распределения любых количественных оценок свойств пласта по трем зонам: высокие, средние и низкие значения.

База результатов предназначена для вывода и хранения результатов определения адекватности технологий геологофизическим условиям объектов. Поскольку элементарным объектом является скважина -источник информации, коэффициенты адекватности рассчитываются для каждой технологии и скважины. На экран выводятся название месторождения, номер скважины, код и название технологии, коэффициент адекватности по комплексу критериев База результатов сопровождается блоком мотивации, в котором для каждой пары "скважина-технология" по выбору пользователя предъявляется любой параметр объекта, допустимые по условиям применимости значения этого параметра, фактические (для данной скважины) значения этого параметра и оценка степени его совпадения с условиями применимости с указанием важности параметра. .

База результатов снабжена графической поддержкой. На экран выводятся три вида карт: распределение зон применимости каждой из технологий (всего три зоны с изменяемыми пределами коэффициентов адекватности), наложение зон применимости четырех

("лучших" по критерию "максимальные потенциальные масштабы внедрения") технологий при заданном уровне адекватности, распределение зон применения четырех приоритетных для данного объекта технологий при заданной пользователем степени их предпочтительности по комплексу критериев.

Система поддержки принятия решений при выборе технологий обработки призабойных зон скважин. Содержит те же элементы, что и описанная выше система, однако разделы и виды информации баз данных существенно модифицированы в соответствии со спецификой технологий обработки призабойных зон и особенностями задачи их выбора для конкретных объектов В базу технологий введена информация по 414 композициям химических реагентов, на основе которых реализуются 67 технологий обработки призабойных зон. Технологии разделены на четыре класса - увеличение продуктивности (УПД) и ограничение водопритока в добывающих скважинах (ОВП), увеличение приемистости (УПН) и выравнивание профиля приемистости нагнетательных скважин (ВПП).

База знаний включает допустимые диапазоны значений 9 технологических параметров (средний дебит жидкости скважины за период анализа, индекс изменения дебита жидкости, средняя обводненность за период анализа, индекс обводненности, коэффициенты связанности добывающей и нагнетательной скважин и др.) и 16 геолого-физических (мощность вскрытого пласта, максимальная проницаемость по разрезу, наличие подошвенной воды и др.).

Блок самонастройки системы позволяет устанавливать предварительно на основе статистического анализа истории разработки конкретного объекта технологические критерии применимости технологий обработки призабойных зон, которые затем могут быть уточнены экспертным путем.

Оболочка базы данных по объектам заполняется автоматически и имеет режим ручного редактирования. Вводимая в систему и обрабатываемая информация, а также получаемые результаты привязаны к датам (месяц, год), которые контролируются системой и сообщаются пользователю.

База результатов дополнительно снабжена подсистемой объяснений и позволяет выводить на экран информацию из исходных баз данных. В режиме работы с базой результатов пользователю обеспечена возможность корректировки результатов автоматического выбора технологий и химкомпозиций

Имеется графическая поддержка на всех этапах анализа и принятия решений, предусмотрен режим формирования выходных документов, содержащих отчеты о работе системы, а также типовые документы, являющиеся основанием для реализации обработок призабойных зон.

Система для оценки фактического технологического эффекта от применения технологий воздействия на пласт. Основными элементами системы являются:

- база данных по объектам (оболочка);

- база результатов;

- блок расчета показателей эффективности применения технологий;

- блок графической поддержки.

Принятие решений осуществляется пользователем на этапе выбора методики расчета ( по характеристикам вытеснения, кривым падения дебитов, по сравнению с проектом или контрольным участком) в соответствии с рекомендациями системы, генерируемыми автоматически на основе анализа текущей обводненности, и при выборе результатов оценки по характеристикам вытеснения, ориентируясь на предъявляемые системой коэффициенты аппроксимации. Группы скважин и даты, с которой рассчитывается предыстория, выбираются пользователем самостоятельно.

База данных по объекту (оболочка) предназначена для хранения и использования технологических показателей разработки анализируемого объекта, а также названия объекта и номеров скважин. Основная информация вводится в систему автоматически, для чего в ней предусмотрены подпрограммы - переходники для форматов различных исходных баз данных СБАЗПРО" для Самотлорского месторождения, ' ГЕО" для месторождений АООТ "Ноябрьскнефтегаз" и др.).

В базе результатов выводятся и хранятся результаты оценки технологической эффективности по вариантам в виде таблиц и графиков.

Предшествующее внедрению на производстве и в научно-исследовательских организациях тестирование систем показало:

1. Система поддержки принятия решений при выборе технологий увеличения нефтеотдачи предлагает ЛПР несколько технологий, наилучшим образом соответствующих геолого-промысловым условиям конкретного объекта, оценивает степень соответствия (адекватности), потенциальные масштабы их применения и определяет зоны (участки) возможного применения при установленных пользователем качественных уровнях допустимого риска.

ЛПР из совокупности предложенных альтернативных вариантов выбирает технологию и перспективные участки ее применения, учитывая при этом недоступную для системы информацию по частным предпочтениям (текущая обеспеченность материально-техническими средствами, степень доверия ЛПР к авторам технологий, отношение ЛПР к риску и др.). Система содержит и предъявляет пользователю необходимую для принятия окончательного решения информацию по технологиям (характеристика рабочего агента, общие сведения о технологиях, мотивация автоматизированного выбора и др.).

Результаты работы пользователя с системой используются при составлении проектов и технологических схем разработки месторождений с применением технологий увеличения нефтеотдачи.

2. Система поддержки принятия решений при выборе технологий обработки призабойных зон на конкретном объекте (месторождении, пласте, участке) на текущую дату определяет скважины для проведения операций по увеличению продуктивности, ограничению водопротоков в добывающих скважинах, увеличению приемистости н выравниванию профиля приемистости нагнетательных скважин, определяет технологию реализации этих видов воздействия.

Пользователю предъявляются альтернативные варианты, из числа которых при информационной, графической и мотивационной поддержке системы с учетом практических соображений ЛПР выбирается рациональный вариант. Результаты решений оформляются системой в виде кратких отчетов, планов и заказов на реализацию ОПЗ. Сравнение результатов автоматизированного выбора системы с данными по фактически проведенным в январе -декабре 1993 г. операциям на Муравленковском месторождении подтвердило способность своевременно диагностировать негативные изменения в работе скважин и выдавать соответствующие рекомендации.

3. Система для оценки фактического технологического эффекта от применения технологий воздействия на пласт позволяет проводить многовариантные расчеты и выполнять вероятностную оценку фактической технологической эффективности. Морфологическими элементами для формирования совокупности альтернатив являются методики определения эффективности, границы участка (или группы скважин), даты, начиная с которых рассчитываются базовые варианты.

Перспективы развития систем поддержки принятия решений предусматривают создание единого комплекса программных продуктов с целью организации и поддержки процесса принятия решений при проектировании и применении новых технологий.

Основные результаты и выводы.

1. Обоснованы методические принципы поддержки принятия

решений при выборе технологий и стратегий их реализации с учетом факторов неопределенности риска.. Предложено при формировании совокупности альтернативных вариантов использовать процедуру морфологического анализа или представление совокупности альтернатив в виде дерева, ветви которого и их иерархия определены элементами стратегий реализации технологий.

Предложена система единичных критериев сравнения альтернативных вариантов при выборе технологий и объектов применения на стадии испытаний и при промышленном внедрении. Предметно реализован способ многокритериальной оценки технологий и стратегий их реализации с учетом специфики единичных критериев и предпочтений лиц, принимающих решения. Разработана процедура отбора технологий с учетом важности критериев их применимости.

Разработанные методические принципы и подходы, используемые при принятии решений по выбору технологий и стратегий их реализации апробированы на конкретных месторождениях (Вынгапуровское, Вынгаяхинское и Новогоднее).

2. Разработаны методические подходы к созданию систем поддержки принятия решений в области применения технологий увеличения нефтеотдачи. На их основе создан программный блок для извлечения и обработки экспертных знаний при многокритериальной оценке приоритетности технологий и реализованы в виде пользовательских программных продуктов:

•система поддержки принятия решений при выборе технологий увеличения нефтеотдачи;

•система поддержки принятия решений при выборе технологий обработки призабойных зон;

•система для оценки фактического технологического эффекта при применении технологий воздействия на пласт.

Получены результаты апробирования и тестирования систем при решении задач для конкретных объектов (Муравленковское и др.)

3. Разработана методика оценки неопределенности и риска (априорного и апостериорного), основанная на графоаналитическом описании распределений вероятностей возможных значений показателя эффективности при различных допущениях. Создана вероятностная модель определения прогнозной эффективности технологий.. Получены результаты численных исследований влияния технологических факторов на неопределенность прогноза и риск применения технологий.

Методика практически реализована при проектировании применения технологий на опытных участках Ромашкинского (мицеллярное заводнение) и Самотлорского (закачка СО2 и др.) месторождений.

4. На основе обобщения опыта применения технологий увеличения нефтеотдачи и обработки призабойных зон на отечественных месторождениях и за рубежом определены уровни изученности технологий, подтвержденные и количественно оцененные по результатам экспертного опроса. Установлены приоритеты, обусловливающие масштабы применения и тенденции развития технологий. Выявлено влияние различных факторов на выбор стратегии реализации технологий. Установлены факторы, обусловливающие неопределенность прогноза эффективности, риск и успешность применения технологий.

Определены критерии применимости технологий. С целью формирования баз хранения информации технологии систематизированы с присвоением каждой из них соответствующих кодов.

5. Предложена концепция создания единого комплекса программных продуктов с целью организации и поддержки процесса принятия решений при проектировании и применении новых технологий.

Реализация результатов работы.

Основные результаты работы докладывались на научной конференции по искусственному интеллекту в нефтяной промышленности в Абердине Великобритания (1993 г.), совещании по разработке в г.Альметьевске (1995 г.), Губкинских чтениях (1995 г.) и обсуждались на научно-техническом совете НК "Роснефть"(1994 г.), ученом совете ВНИИ и ряде научно-практических конференций (ГАНГ, ВДНХ и др.).

Система поддержки принятия решений при выборе технологий увеличения нефтеотдачи пластов внедрена в СибНИИ НП и НК "Роснефть и используется при проектировании разработки и прогнозировании применения новых технологий на отечественных месторождениях.

Система поддержки принятия решений при выборе технологий обработки призабойных зон внедрена в АООТ "Ноябрьскнефтегаз" (отдел повышения нефтеотдачи, управление повышения нефтеотдачи, НГДУ "Муравленковскнефть") и используется при разработке ежемесячных производственных планов реализации ОГО на скважинах месторождений Муравленковское, Западно-Ноябрьское,

Холмогорское, Пограничное.

Методика оценки риска и неопределенности использовалась при планировании промышленных экспериментов по мицеллярному заводнению на Ромашкинском месторождении, и по закачке диоксида углерода на Самотлорском месторождении в проектах разработки этих месторождений.

Система для оценки фактической технологической эффективности разработана в качестве практического приложения к "Регламенту по оценке технологического эффекта...", передана и используется рядом лабораторий ВНИИнефть для анализа результатов применения новых технологий на конкретных объектах.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

1. Об использовании двуокиси углерода для увеличения нефтеотдачи месторождений. - Нефтяное хозяйство, 1975, № 6, с.55-57 (М.Л.Сургучев, М.Д.Розенберг, А.Т.Горбунов)

2. О процессе вытеснения высоковязкой нефти из пористой среды раствором полимера РНТС ВНИИОЭНГ, сер. "Нефтепромысловое дело", 1976, №9, с.12-14 (В.А.Свиридова)

3. Геологофизические условия эффективного применения методов увеличения нефтеотдачи пластов. - Нефтяное хозяйство, 1979, №4, с.29-34 (МЛ.Сургучев, А.Т.Горбунов, С.А.Жданов)

4. О плотности сеток скважин при применении методов увеличения нефтеотдачи пластов. - Нефтяное хозяйство, 1979, №11, с.60-63 (М.Л.Сургучев, С.А.Жданов)

5. Тенденции в развитии методов повышения нефтеотдачи пластов. - РНТС ВНИИОЭНГ, сер. "Нефтепромысловое дело", 1980, №7, с.32-35 (М.Л.Сургучев, С,А,Жданов, В.Е.Кащавцев)

6. Состояние изученности методов повышения нефтеотдачи пластов. - Нефтяное хозяйство, 1980, №11, с.27-29 (М.Л.Сургучев, С, А,Жданов, В.Е.Кащавцев)

7. О надежности применения методов повышения нефтеотдачи пластов (на основе опыта США). - Нефтяное хозяйство, 1981, №7, с.70-77 (М.Л.Сургучев, С,А,Жданов)

8. Оценка неопределенности прогнозной эффективности методов повышения нефтеотдачи пластов. - Сб.науч.тр./ВНИИ, М., 1981, вып. 75, с Л 04-113 (С.А.Жданов)

9. Промышленное внедрение методов повышения нефтеотдачи пластов за рубежом. - Обзор.инф., сер."Нефтепромысловое дело", М.: ВНИИОЭНГ, 1982,52с. (С.А.Жданов)

10. О необходимости дополнительного промышленного испытания методов увеличения нефтеотдачи пластов в различных геологофизических условиях. - Геология нефти и газа, 1982, №1, с.3-7 (М.Л.Сургучев, С,А,Жданов, В.Е.Кащавцев, М.Б.Матвеева)

11. Оценка риска в принятии решений по применению новых методов повышения нефтеотдачи пластов. - Нефтяное хозяйство, 1983, №2, с.43-46 (М.Л.Сургучев, С,А,Жданов)

12. Современное состояние физико-химических методов увеличения нефтеотдачи пластов. - РНТС ВНИИОЭНГ, сер. "Нефтепромысловое дело", 1982, № I, с.9-12 (А.Н.Коцонис)

13. Вероятностная оценка прогнозной эффективности методов повышения нефтеотдачи пластов. - Сб.науч.тр./ВНИИ, М., 1982, вып.80, с.24-35

14. Опыт промышленных испытаний методов повышения нефтеотдачи пластов на месторождениях страны. - Обзор, инф., сер. "Нефтепромысловое дело", М.: ВНИИОЭНГ, 1983, 108с. (В.А.Сорокин, М.Ф.Путилов, Г.Г.Вахитов, М.Л.Сургучев, С,А,Жданов, В.Е.Кащавцев)

15. Исследование факторов риска при применении мегодов повышения нефтеотдачи пластов. - Обзор.инф., сер."Нефтепромысловое дело", М.: ВНИИОЭНГ, 1986, 48с. (С.А.Жданов)

16. Прогнозирование эффективности методов повышения нефтеотдачи пластов с заданной достоверностью. - Нефтяное хозяйство, 1985, №8, с. 39-42 (С.А.Жданов)

17. Методы извлечения остаточной нефти. - М.: Недра, 1991, -347 с. (М.Л.Сургучев, А.Т.Горбунов, Д.П.Забродин, Е.А.Зискин)

18. The System REORT - integration of artificial intelligence and conventional programmes./ European conference of artificial intelligence in petroleum industry - 93./ Aberdeen (Scotland), sept. 1993, p.20-22 (S.A.Zhdanov)

19. Влияние технологических факторов на риск промышленной реализации методов повышения нефтеотдачи пластов. Сб.науч.тр./ВНИИ, М., 1985, вып.92, с.77-87

20. Выбор масштабов промышленных испытаний при подготовке к внедрению мегодов повышения нефтеотдачи пластов. -Сб.науч.тр./ВНИИ, М., 1987, вып.ЮО, с.125-135 (М.Л.Сургучев, С.А.Жданов)

21. Selection of projects and paramétrés for EOR techniques commercial implementation under the risk and uncertainty conditions./ 5th European semposium of improved oil recovery, 25-27 april 1989, Budapest. - p.627-635 (M.L.Surguchev, S.A.Zhdanov)

22. Информационно-системный подход к анализу и обобщению опыта применения методов увеличения нефтеотдачи плэстоб.-Сб.науч.тр./ВНИИ, М., 1993, вып.117, ч.2, с.185-195 (С.А.Жданов.

A.Я.Кулапин, В.И.Сафронов)

23. Информационно-систег.шь'й подход к выбору технологий увеличения нефтеотдачи и стратегий их реализации. - Нефтяное хозяйство, 1993, №3, с.59-62 (С.Л.Жданов)

24. Принятие решений при применении методов увеличения нефтеотдачи пластов./"Нефтепромыс.товое дело"- 1993, №6-7, с.15-21 (С.А.Жданов)

25. Адресный подбор технологий воздействия на пласты нефтяных месторождений./ Международная бизнесс-конферснция и практические аспекты комплексного освоения нефтегазовых ресурсов. Москва, 1994 (С.А.Жданов, В.П.Филиппов).

26. Адресный подбор технологий при разработке трудноизвлекаемых запасов нефти./Разработка нефтяных и нефтегазовых месторождений. Состояние, проблемы и пути их решения: Тезисы докладов Всероссийского совещания, Альметьевск, 58 сентября 1995 г. - М., 1995 - с-27-28 (С.А.Жданов, В.П.Филиппов)

27. Принятие решений при выборе технологий воздействия на пласт. - Нефтяное хозяйство, 1995, №4, с.7-9 (С.А.Жданов,

B.П.Филиппов)

Лицензия ЛР № 020805 от 17 августа 1993 года Печать АО РМНТК "Нефтеотдача" Заказ 61. Тир.120