автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.06, диссертация на тему:Создание автоматизированных баз нефтепромысловых данных, их развитие и применение для решения задач управления разработкой нефтяных месторождений Башкортостана

РГб од

У

На правах рукоппси

К И 3 И Н А ИРИНА ДМИТРИЕВНА

СОЗДАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ БАЗ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ ДАННЫХ, ИХ РАЗВИТИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ УПРАВЛЕНИЯ РАЗРАБОТКОЙ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ БАШКОРТОСТАНА

Специальность 05.15.06 - «Разработкам эксплуатация нефтяных

и газовых месторождений»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа - 1997

Работа выполнена в Башкирском научно-исследовательском и проектном институте нефти (Башнипинефть)

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор М.М. Сатгаров

доктор геол. -мин. наук, профессор М.А. Токарев, (УГНТУ)

канд. техн. наук, И.З. Денпсламов, (НГДУ Чекмагушнефть)

Ведущее предприятие: Татнипинефть

Защита состоится « 19 » июня 1997 года в 16 часов на заседании диссертационного совета К. 104.01.01 Башкирского научно-исследовательского и проектного института нефти (Башнипинефть) /450077, г.Уфа, ул. Ленина, 86/

С диссертацией можно ознакомиться в научных фондах института

Автореферат разослан " 16 "мая 1997г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат геолого-мпнера^ логических наук

Ю.В.Голубев

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В последние годы научно-исследовательские и проектные работы в области разработки нефтяных месторождений выполняются с применением персональной вычислительной техники. При этом создаются новые или применяются действующие базы данных (БД). Создание и эффективное использование БД в управлении разработкой нефтегазовых месторождении является актуальной проблемой нефтяной отрасли. Над ее решением работают специалисты ведущих институтов нефтегазодобывающей промышленности. В этой связи работа, посвященная созданию и развитию автоматизированных баз нефтепромысловых данных крупного нефтегазодобывающего района и содержащая описание методик применения БД для решения задач управления разработкой нефтяных месторождений, является актуальной и своевременной.

Целью данной работы является приложение теории автоматизированных баз данных для решения задач управления разработкой нефтегазовых месторождений, анализ и обобщение практики создания и использования баз данных в отделе разработки Башнипинефть при планировании добычи нефти, анализе и проектировании разработки нефтяных месторождений АНК Башнефть. Основные задачи исследования.

1. Уточнить теоретическую основу применения автоматизированных баз данных для решения задач управления разработкой нефтегазовых месторождений.

2. Обосновать методы совершенствования процессов создания, внедрения и эксплуатации новых информационных технологий, основанных на базах данных н программно-технических средствах сбора, хранения и обработки нефтепромысловой информации.

3. Определить области оптимального применения баз данных при организации многовариантных расчетов для планирования добычи нефти месторождений Башкортостана в Башнипинефти, использовать базы при выполнении технико-экономических расчетов по всем месторождениям АНК Башнефть.

4. Продемонстрировать на конкретных примерах методику и практику создания и использования автоматизированных баз данных

при решении нескольких актуальных задач анализа и проектирования разработки месторождений Башкортостана.

Методы исследований. При выполнении диссертационной работы использовались:

1) методы анализа и синтеза систем и технологий:

• разработки нефтяных месторождений, планирования добычи нефти, анализа и проектирования разработки нефтяных месторождений;

• информационных технологий подготовки и принятия решений при управлении разработкой месторождений АНК Башнефть, основанных на вычислительной технике и базах данных;

2) системы управления базами данных, статистические и специальные методы обработки и представления информации;

3) полек новых методов математического моделирования переходных процессов в фонде скважин сложнопостроенных месторождений.

Основные защищаемые положения-.

1) теория автоматизированых баз данных в системе управления разработкой нефтедобывающей фирмы, развитая за счет приложения методов анализа и синтеза систем и теории реляционных баз данных;

2) обоснование необходимости комплекса стандартов на автоматизированные системы (КС АС) и структуры КС АС АНК Башнефть;

3) методика применения баз данных при организации технико-экономических расчетов при планировании добычи нефти;

4) методика создания и использования баз при решении задач разработки Туймазинского, Арланского и некоторых других месторождений.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1) развита теория применения баз данных в управлении разработкой нефтяных месторождений крупного нефтедобывающего района;

2) обоснована необходимость стандартизации информационных технологий АНК Башнефть и предложена структура КС АС АНК Башнефть;

3) обоснована теория и практика применения баз данных при планировании добычи нефти;

4) решен ряд актуальных задач разработки нефтяных месторождений АНК Башнефть и показаны методики применения БД в процессе решения этих задач.

Практическая ценность работы:

1) предложены и реализованы в Башнипинефти решения по усовершенствованию методики и организации расчетов при планировании добычи нефти по 150 разрабатываемым месторождениям АНК Башнефть за счет применения автоматизированных баз данных;

2) решены конкретные задачи технологии разработки крупнейших месторождений Башкортостана - Туймазинского и Арланского;

3) действующий в отделе разработки Башнипинефти программно-технический комплекс эксплуатации баз данных является современным инструментарием выполнения большого объема заказов АНК Башнефть в области разработки нефтяных месторождений;

4) методические подходы создания и использования баз данных позволяют планомерно снижать трудозатраты типовых работ по технологии разработки, обеспечивать высвобождение средств на решение вновь возникающих задач управления разработкой месторождений на завершающей стадии;

5) упорядочение работ п области информационных технологий в системе управления АНК Башнефть позволит оптимизировать затраты на их создание и эксплуатацию.

Реализация работы в промышленности. Работа внедрена на следующих уровнях:

1) общесистемном управленческом в АНК Башнефть - началом работ по комплексной стандартизации информационных технологий в АНК Башнефть, проектированию вычислительной сети АНК Башнефть и отдельных предприятий;

2) в управлении разработкой месторождений АНК Башнефть:

• при использовании в качестве дополнительного критерия

срока службы добывающих и нагнетательных скважин;

• при принятии решений о дальнейшем использовании

скважины (по тому или другому назначению, ее ликвидации и

необходимости бурения дублера);

® при использования прогнозных технологических показателей скважин Туймазинского месторождения в проекте реконструкции системы обустройства Туймазинского месторождения;

3) в Башниппнефти - при выполнении проектных и научных работ в области разработки нефтяных месторождений на основе действующих баз данных с обеспечением доступа к БД в локальной сети ПЭВМ отдела разработки .

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на семинарах в Пермском политехническом институте под руководством проф. Дементьева Л.Ф. (1988, 1989 гг.), на отраслевом совещании по созданию типовой подсистемы "Добыча" в АСУ НГДУ (1986г. - Уфа, Альметьевск (КИВЦ Татнефти)), на семинаре по гидродинамическим методам исследований скважин (Нефтекамск, НГДУ Арланнефть, 1995г.), на конференции молодых ученых и специалистов в Башниппнефти (1995г.), на семинаре в Башниппнефти пуд руководством акад.. А.Х. Мирзаджан-заде (1997г).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 14 печатных работах.

Объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, включающего 125 наименований. Работа изложена на 187 страницах текста, включая 36 рисунков и 34 таблицы.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, показаны научная новизна и практическое значение проделанной работы.

Первая глава диссертационной работы состоит из четырех параграфов.

В первом параграфе приводятся информационно-логические модели системы управления разработкой множества месторождений нефтегазодобывающего района. Информационно-логические модели являются теоретической основой автоматизированных баз данных в любой прикладной области. Они разрабатываются с целью уточнения состава информационных объектов предметной области, перечня информативных показателей, особенностей информационных потребностей пользователей БД, закономерностей изменения состава и

структуры информационных объектов и запросов пользователей в процессе развития информационной системы.

Составными частями информационно-логических моделей являются модели объекта управления, процесса управления, процесса автоматизации.

Для приложения общей теории БД к задачам создания и развития баз нефтепромысловых данных АНК Башнефть решены следующие задачи формализации предметной области.

1. Произведена идентификация системы управления разработкой месторождений крупного нефтедобывающего района в классах теории систем.

2. Выявлены характерные информационные особенности объектов управления - месторождений нефти и газа - и системы управления, определяемые характером съема и интерпретации информации, ее сбора и использования в местах, подготовки и принятия решений.

3. Выявлены и систематизированы тенденции изменения задач управления разработкой нефтяных месторождений Башкортостана, связанные с переходом на новые экономические методы управления, вступлением основных месторождений Башкортостана в завершающую стадию разработки и усилением экологических требований.

4. Определены основные тенденции развития средств автоматизации, необходимых для создания, развития и эффективного использования БД в управлении разработкой месторождений Башкортостана.

Результатом решения задач формализации предметной области управления разработкой нефтедобывающего района являются требования к составу и структуре баз данных нефтедобывающего района и концепция автоматизации АНК Башнефть, предложенная в 1990 г. и изложенная во втором параграфе.

Основой концепции автоматизации является переход к интеграции САПР и АСУ, адаптивность управления автоматизацией. Сделаны конкретные рекомендации по всем видам обеспечений автоматизированных систем Башнефти, реализация которых приведет к совершенствованию системы управления разработкой месторождений АНК Башнефть.

Развитие работ по автоматизации в Башнефти и в Башнипинефти свидетельствует о корректности основных идей

концепции и, следовательно, правильности методики информационно-логического моделирования.

Следует отметить, что впервые информацнонно-логические модели были разработаны автором при выполнении проекта 1 очереди САПР разработки в Башнипинефти (1986 - 1990 гг.), затем уточнены и применены для обоснования необходимости комплексной стандартизации информационных технологий АНК Башнефть (1994 -1995гг.), при подготовке эскизного проекта корпоративной вычислительной сети АНК Башнефть (1995 - 1996гг.) с целью создания единого информационного пространства в системе производства и управления АНК Башнефть.

В диссертационной работе из названных работ в третьем параграфе представлены материалы по обоснованию необходимости создания комплекса стандартов на автоматизированные системы АНК Башнефть, и структуры КС АС АНК Башнефть, как наиболее актуальные и современные.

За научно-методическую основу комплекса стандартов на информационные технологии АНК Башнефть приняты:

1) ГОСТ серии 34, разрабатываемый с 1989 года;

2) концепция автоматизации АНК Башнефть.

Разработанная структура комплекса стандартов приведена в

табл. 1.

Надо отметить, что работы по внутрифирменной стандартизации информационных технологий были начаты раньше отраслевых работ по проектированию федерального банка данных по недропользованию. Руководителями этих работ обосновывается необходимость стандартизации на той же методической основе - модели открытых систем. Для федеральных архивов геолого-геофизической информации предлагается применение международного стандарта РОБС.

В четвертом параграфе приводятся основы имитационного моделирования динамики фонда скважин сложнопостроенных нефтяных месторождений с привлечением нового математического аппарата - сетей Петри. Привлечение этого математического аппарата является углублением формализации предметной области управления разработкой нефтяных месторождений. Сеть Петри в этом случае является и средством выявления характерных особенностей информационных процессов в динамике фонда скважин сложнопостроенных месторождений, и средством решения некоторых задач управления

Структу ра комплекса стандартов АНК Башнефть в области информационных технологий

Код Наименование группы Объекты стандартизации

0 Общие положения по информационным технологиям в ЛИК Башнефть 1. Общее описание информационных технологий в АНК Башнефть и их информационно-логические модели; 2. Термины и определения и области информационных технологии в нефтедобывающем комплексе.

1 Программно-технические и программно-методические комплексы (ПТК и ПМК) съема нпервичного преобразования информации 1. Технические средства съема н первичного преобразования информации, необходимые для функционирования нефтедобывающего комплекса, в том числе - датчики с использованием систем телемеханики и автоматики на базе микропроцессорных систем и современных средств связи (радно-ЭВМсетн, оптоволоконная связь п пр.); 2. Программы и алгоритмы, обеспечивающие интерфейс систем автоматики и телемеханики с техническими средствами подсистем обработки информации.

2 Распределенная сеть ЭВМ АНК Башнефть, связывающая локальные вычислительные сети предприятий и организаций с государственными, межведомственными и между народными вычислительны ми сетями. 1. Архитектура распределенной сети ЭВМ ПО Башнефть; 2. Средства п методы обеспечения непротиворечивости замены поколений и типов ЭВМ; 3. Средства и методы обеспечения совместимости и взаимодействия локальных вычислительных сетей предприятий и организаций, входящих в состав АНК Башнефть, с государственными, коммерческими и международными вычислительными сетями.

3 Распределенный автоматизированный банк специализированной корпоративной информации с внутриведомственной резервной системой 1. Архитектура байка н составляющих его баз данных, в том числе: • правила формализации информации; • концептуальная информационно-логическая модель банка; • классификация и кодирование информации; • принципы разбиения информационных массивов на файлы и правила построения записей в файле; • идентификация и форматы данных; • средства ввода информации в память ЭВМ; • средства контроля информации; • машинные носители информации. 2. Компоненты видов обеспечений для этапов создания, функционирования и развития

регионального банка данных; 3. Средства 11 методы обеспечения надежного хранения информации: 4. Пользовательский интерфейс к банку данных 5. Средства и методы обеспечения непротиворечивости информации в базах данных предприятий и организаций, региональном автоматизированном архиве, отраслевых и межотраслевых специализированных банках данных.

4 Программно-технические и программно-методические комплексы автоматизированных рабочих мест (АРМов) специалистов, занятых в основном и вспомогательном производстве, в Т'.рССКТмГ^таиПП »К|\ М' ц управлении нефтедобывающим комплексом Перечень и структура типовых программно-технических и программно-методических комплексов автоматизированных рабочих мест, входящих в состш автоматизированных подсистем АНК Башнефть: 1. организационно-технологических АСУ (ОТ АСУ) НГДУ, УБР, ГПК, предприятий автотранспорта, водо-, энерго- и материально-технического снабжения, вспомогательных предприятий: 2. систем автоматизированного планирования (АСПГои) 3. производственных предприятий, аппарата управления ПО Башнефть, институтов Башнефтепроект и Башншшнефть: 4. систем автоматизированного проектирования (САПРов) институтов Башнефтепроект и Башншшнефть: 5. автоматизированных систем научных нсследованш" (АСНИ)

5 ПТК и ПМК подготовки и коллективного принятия решений при функционировании и развитии нефтедобывающего комплекса АНК Башнефть 1 Типовые решения в области информационных технологий, используемые в ПТК и ПМК подготовки и коллективного принятия решений при функционировании и развитии нефтедобывающего комплекса; 2. Специальные разработки, подготовленные для задач • мониторинговых; • оперативного управления производством; • планирования; • проектирования; • прогнозирования.

6 Банк математических моделей процессов и систем в нефтедобывающем комплексе АНК Башнефть и в системе автоматизации Структу рные, параметрические и функциональные модели: 1. Подсистем нефтедобывающего комплекса ПО Башнефть: • геолого-техннческого комплекса; • экономнко-организацнонного комплекса: • экосистемы; 2. Потоков газожидкостных смесей в трубопроводах, стволе скважины, призабойной зоне, межскважишк» поровом пространстве с использованием

представлений детерминированных и стохастических моделей, а также моделей динамического хаоса; 3. Поведения технических систем (скважин, трубопроводов, насосно-компрессорного оборудования и пр. с использованием представлений технической механики, теории надежности и робототехники); 4. Поведения экосистемы нефтедобывающего комплекса, в том числе: • геологических процессов, инициированных или усиленных техногенными процессами разработки нефтян ых месторожде 1 ш и; • загрязнения пресноводных горизонтов, источников п водоемов в процессе разработки месторождений и эксплуатации скважин: • аварийных выбросов газов, разливов нефтепродуктов, технических вод и химреагентов; • состояния здоровья человека; » состояния биосферы в результате длительного функционирования нефтедобывающего комплекса; 5. Экономико-математические модели функционирования нефтедобывающего комплекса и его подсистем, в том числе - модели внедрения достижении научно-технического прогресса в процессе развития и функционирования нефтедобывающего комплекса.

7 Метолнкп применения готовых пакетов программ по математическому моделированию и искусственному интеллекту в составе АРМов специалистов АНК БН Собственно методики использования прикладных пакетов программ многоцелевого назначения в составе автоматизированных рабочих мест специалистов разной специальности и квалификации.

8 Организация работ по созданию, внедрению, функционированию и развитию АС в ПО Башнефть 1. Общие положения по организации работ в области создания, функционирования п развития АС в АНК Башнефть; 2. Квалификационные требования к персоналу, вовлеченному в информационные технологии; 3. Программы подготовки и переподготовки специалистов в связи с модернизацией информационных технологии или их составных частей, 4. Процедуры охраны авторских прав в области информационных технологии А11К Башнефть.

разработкой нефтяных месторождений.

Идея применения сетевых моделей для решения задач в области разработки нефтяных месторождений не нова. Так например, в Башнефти с 1976 года применялась методика планирования ГТМ с использованием графовых моделей. Безусловную применимость сети нашли при моделировании работы системы наземного обустройства промыслов - трубопроводного транспорта и электроснабжения и др., при решении ряда оптимизационных задач в экономике нефтедобывающего производства. Однако, в целом задач с использованием сетевых моделей решается мало. Усилия исследователей в области математического моделирования разработки нефтяных месторождений направлены, в основном, на совер-шенстванпе методов детального моделирования физико-химических процессов вытеснения нефти и фильтрации газожидкостных смесей в межскважинном пространстве. Так. например, в Башниппнефти в области моделирования разработки нефтяных месторождений создание имитационных моделей технологии разработки при сведении дифференциальных уравнений фильтрации газожидкостнон смеси в межскважинном поровом пространстве к их конечно-разностным аналогам (так называемые "сеточные" модели) является основным научным направлением последних лет. На основе сеточных моделей решается большой круг задач подземной гидрогазомеханики. Однако, целый ряд аналитических и прогнозных задач, связанных с фондом скважин выходит за рамки "сеточных" моделей. Речь идет в первую очередь о моделировании переходных процессов в фонде скважин. Основной характеристикой указанных процессов является дискретность и асинхронность переходов с детерминированной и вероятностной их обусловленностью.

Особую актуальность имеет моделирование переходных процессов в фонде скважин многообъектных многопластовых месторождений.

Представим многообъектное многопластовое месторождение как систему продуктивных пластов, существующих на отрезке времени от открытия месторождения (нефтеносного горизонта, пласта) до окончания промышленной выработки запасов углеводородного сырья. Продуктивные пласты объединены в объекты разработки, причем объект разработки может быть представлен одним пластом или набором пластов. Тогда разработку месторождения можно свести к процессу взаимодействия сети скважин с объектами сложной

структуры - объектами разработки и объектами обустройства промыслов в природной, экономической и технологической средах на определенном отрезке времени. В этом случае регулирование разработки связывается с процессом оптимизации динамики описываемого взаимодействия на интервале времени, соответствующим "жизненному циклу" месторождения и каждой отдельно взятой скважины. Взаимодействие объектов и управление суть параллельные процессы. В рамках такого формального подхода поле поисков требуемого математического аппарата резко сузилось и было обращено внимание на теорию сетей Петри и теорию синтеза оптимальных регуляторов.

Моделирующие возможности сетей Петри и их эффективность в приложениях объясняются прежде всего тем, что сеть Петри это интеграция графа и дискретной динамической системы. Она может служить, таким образом, и статической, и динамической моделью представляемого с ее помощью объекта . При этом отсутствие строго фиксированного аналитического порядка при определешшн отношения "вход-выход" сети делают эту систему алгоритмически неопределенной в том же смысле, что и для имитационных моделей.

Особую роль сети Петри играют при моделировании параллельных процессов. Здесь это едва ли не самый удобный и многообещающий инструмент исследований (A.A. Лескин и др.). Немаловажное значение имеет известное преимущество этих сетей -удобство их программирования на ЭВМ.

Показано, что фонд скважин сложнопостроенных месторождений может представляться иерархической сетью Петри объектов-скважин с предикатами на переходах. В зависимости от типов решаемых задач это могут быть детерминированные, стохастические или нечеткие сети Петри. Для сбора фактической информации по истории переходных процессов каждой отдельной скважины используются детерминированные сети Петри. Для решения прогностических задач рекомендуется пользоваться как детерминированными, так и стохастическими и нечеткими сетями Петри. Последнее представляется новой перспективной научной работой.

Во второй главе раскрывается методика и практика применения баз данных при планировании и прогнозировании добычи нефти по всей совокупности месторождений АНК Башнефть.

Планирование добычи нефти относится к задачам много-

критериальной оптимизации динамики развития геолого-технического комплекса с переменными критериями оптимизации. Цель работ - получить условно-оптимальные уровни добычи нефти по АНК в целом, каждому НГДУ и месторождению (объекту разработки), при которых достигается устойчивое функционирование АНК как самостоятельного субъекта экономической деятельности при научно-обоснованной технологии разработки месторождений с выполнением требований охраны недр и окружающей среды.

Большой вклад в развитие методик плановых расчетов в Башнипинефти внесли М. М. Саттаров, Г.И. Белозеров, В.З. Тух-ватуллин, В.И. Дзюба, Ю.Н. Крашенинников, Э.М. Тимашев, Д.К. Гайсин и др.

Совершенствование программно-методического комплекса плановых расчетов Башнипинефти, выполненное под руководством автора диссертации, позволило перейти в 1995- 1997гг. к более оптимальным схемам организации технико-экономических расчетов по всему множеству месторождений. По новым схемам организации работ были выполнены расчеты при обосновании проекта плана добычи нефти АНК Башнефть на 199б-2000г.г. (1996-1997гг., рук. В.И. Дзюба, Э.М. Тимашев, A.B. Макаров), подготовлен проект ПОЛОЖЕНИЯ о дифференцированой плате за пользование недрами (роялти) (1996г., рук. - A.B. Макаров, A.B. Ленчевский), расчеты к обоснованию частичной остановки нерентабельных месторождений (1995 год, рук. -A.B. Макаров), технико-экономическое обоснование эксплуатации нерентабельных месторождений (1996-1997гг., рук. - С.А. Пономарев) и др. работы.

Оптимизация расчетов произведена за счет использования баз данных, пакетов программ математической статистики, исключения непроизводительных операций по повторному сбору и обработке информации.

По практике выполнения указанных работ отмечены тенденции изменения состава задач планирования добычи нефти, которые следует учесть при дальнейшем развитии методики плановых расчетов на основе баз данных!

В третьей главе приводятся краткий обзор истории разработки и текущего состояния крупнейших нефтяных месторождений Башкортостана - Туймазинского и Арланского, на информации которых иллюстрируются методика создания новых и использования действующих баз данных для решения 3-х актуальных

задач анализа и проектирования разработки нефтяных месторождений АНК Башнефть:

1) обоснование норматива "срок службы добывающих и нагнетательных скважин";

2) анализ частоты и достоверности системных гидродинамических исследований скважин (на примере Арланской площади Арланского нефтяного месторождения);

3) подготовка технологической информации для проекта реконструкции системы обустройства промыслов Туймазпнского месторождения.

История разработки . Туймазпнского и Арланского месторождений - это не только новые научные идеи большой школы специалистов-нефтяников, но и огромные массивы фактической информации, обработка которых современными программными средствами статистики и математического моделирования - это источник новых знаний для приложения на этапе доразработки этих и других месторождений. Поэтому сбор, систематизация и хранение нефтепромысловой информации в виде электронных (автоматизированных) баз данных является важнейшей задачей нефтяников.

Приведенные в работе примеры представляют интерес для специалистов по технологии разработки, не только по полученным технологическим выводам, но и по способу организации подобного рода работ с минимизацией трудозатрат при создании проблемно-ориентированных баз данных, алгоритмирования и программирования за счет использования готовых пакетов программ многоцелевого назначения - систем управления базами данных, электронных таблиц и математической статистики.

Работы, представленные в третьей главе, выполнены в соавторстве с Е.В. Лозиным, Э.М. Тимашевым, А.Б.Сергеевым, В.Р. Еникеевым, А.Г. Кнышенко и др., при этом автору диссертации принадлежат методики обоснования структур баз данных, методики обработки информации, программирование и результаты расчетов.

Первый пример представляет собой результат решения актуальной задачи управления разработкой - обоснование сроков службы добывающих и нагнетательных скважин. Задача решалась на основе информации 3-х месторождений девонского возраста, находящихся в завершающей стадии разработки: Туймазинского, Серафимовского, Шкаповского. Позже подобная работа проведена автором по Арланской площади Арланского нефтяного месторождения (объект -

терригенная толща нижнего карбона). Методика работ - статистическая обработка фактического материала по истории работы скважин с построением гистограмм распределении количества скважин по срокам службы (жизни) в качестве добывающих, нагнетательных, контрольно-пьезометрических, в консервации и др.

Для анализа срока жизни скважин месторождений девонского типа был применен метод построения двумерных гистограмм распределения количества скважин по "сроку службы". Были проанализированы следующие категории скважин:

1) ликвидированные;

2) неликвидированные, в том числе:

добывающие; нагнетательные; неиспользуемые в добыче.

Было установлено, что продолжительность эксплуатации скважин Туймазинского, Серафимовского и Шкаповского месторождений характеризуется очень близкими величинами (см. табл. 2).

Для девонских месторождений были сделаны следующие

выводы.

1. Превалирующее влияние на срок службы добывающих скважин оказывает технологический фактор, определяемый темпом выработки запасов и величиной их в зонах дренирования скважин. По мере истощения запасов и достижения предельной обводненности добывающие скважины отключались.

2. Превалирующее влияние на срок эксплуатации нагнетательных скважин оказывает технический фактор. По-видимому более напряженные условия функционирования привели к тому, что срок работы нагнетательных скважин оказался в 1.5-2 раза меньше, чем добывающих.

3. На срок пребывания скважин в неиспользуемом фонде оказывают влияние 2 основных фактора:

1) обоснованная потребность в фонде контрольных (пьезометрических и наблюдательных) скважин;

2) нерешенность вопросов по дальнейшему использованию скважин с удовлетворительным техническим состоянием.

Для скважин Арланской площади Арланского нефтяного месторождения проводился факторный анализ по более полной схеме (см. табл. 3).

Таблица 2.

Продолжительность эксплуатации скважин месторождений с объектами девонского возраста

Месторождения Сроки службы скважин, годы

В целом добы- нагнета- неисполь- ликви-

по фон- вающих тельных зуемый диро-

ду фонд ванных

Серафимовское 25 29 15 33 21

Шкаповское 24 28 16 29 20

Туймазипское 22 27 13 30 10"

"не исключены дублеры нагнетательных скважин

Таблица 3.

Характеристика скважин Арланскои площади по продолжительности использования по различным назначениям, (объект С1-2И по состоянию на 01.01.93.)

1 Перечень назначении скважин Продолжительность, Кол-во

1 годы скважин

win мах средн.

1 2 3 4 5

1. Скважины, ликвидированные 3.6 34.11 22.9 25

в процессе эксплуатации (срок

жизни).

2. Скважины действующие до- 0.09 36.2 19.4 1174

бывающие.

3. Скважины действующие на- 1 35.5 23.4 215

гнетательные.

4. Скважины контрольно-пье- 0.76 35.5 23.0 153

зометрические.

5. Скважины действующие до- 0.1 38 18.9 1379

бывающие без переводов по

состоянию и назначению.

6. Скважины,переведенные под 2.59 35.5 23.7 162

нагнетание из добывающих

6.1. В т.ч. на дату пуска в на- 0.01 26.8 7.5 345

гнетание.

6.2. На дату перевода из нагне- 22.4 34.5 27.0 10

тательных в консервацию.

6.3. На дату перевода из нагне- 1.74 33.2 23.2 104

тательных в первое бездей-

ствие.

1 2 3 4 5

6.4. На дату перевода из нагне- 9.8 33.4 21.1 6

тательных в ликвидацию.

6.5. Скважины в качестве на- 10.8 28.8 21.8 10

гнетательных до консерва ции.

6.6. Скважины в качестве на- 0.3 28.9 15.5 104

гнетательных до 1-го без дей-

ствия.

6.7. Скважины в нагнета тель- 6.7 29.1 18.6 8

ных до ликвидации.

7. Нагнетательные скважины, 1.7 35.8 23.4 134

не работавшие первоначально в

качестве добывающих.

7.1. В т.ч. без переводов по со- 1 31.5 24.3 24

стоянию и назначению.

7.2. На дату первого бездей- 3.86 35.5 22.9 24

ствия.

7.3. На дату перевода в кон- 27.5 32.5 30.0 2

сервацию.

7.4. На дату ликвидации. 3.94 32.6 21.0 6

7.5. На дату перевода в кон- 1.8 24.4 14.2 13

трольные.

8. Скважины контрольные. 0.8 35.5 23.0 153

В т.ч. на дату ввода

из добывающих 0.01 32.7 14.6 161

из нагнетательных 0 27.5 17.5 53

из бездействия 22.0 27.3 23.9 6

из консервации 0 0 0 0

В т.ч. на дату перевода из кон- 0.1 33.6 16.7 62

трольных в добывающие

в нагнетательные 0.1 5 5 5

в ликвидацию. 20.6 28.9 25.2 5

9. Скважины пребывавшие в 0.1 33.2 6.4 87

контрольных.

9.1. В т.ч. введенные из до бы- 0.1 18.3 3.2 37

вающих и переведенные добы-

вающие.

9.2.Введенные из добывающих 1 11.1 3.8 6

и переведенные в нагнетатель

ные.

9.3. Введенные из нагнета- О.В 4.2 3.8 о ■Э

тельных и переведенные в на-

гнетательные.

9.4. Введенные из нагнета тель- 2.2 21.4 8.9 14

ных и переведенные в добы-

вающие.

Анализ возрастных характеристик фонда скважин Арланской площади показал, что выводы, сделанные для фонда девонских месторождений, напрямую к фонду многопластовых терригенных отложении неприменимы. На наш взгляд в этом случае основную роль играют 3 фактора.

1. Разные сроки разработки девона Туймазинского месторождения (с 1944г.) и терригенной толщи нижнего карбона Арланской площади (с 1958г.). Во втором случае недостаточно информации для достоверности результатов статистической обработки.

2. Большая глубина девонских скважин по сравнению со скважинами угленосной толщи Арланской площади.

3. Различный характер процесса выработки запасов в терригенном девоне Туймазинского месторождения и многопластовой терригенной толще нижнего карбона Арланской площади. Для многопластовых объектов результирующая характеристика - это суперпозиция процессов выработки отдельных пластов, следовательно, она зашумлена. Поэтому для многопластовых объектов нужно изучать процессы выработки запасов по отдельным пластам, возрастные характеристики фонда анализировать по более обширному списку факторов, в особенности по скважинам, работающим одновременно на несколько пластов, и имевшим переходы по состоянию, назначению и разрезу.

Второй пример - это опыт применения действующих баз НГДУ (соответственно КИВЦ и Башнипинефть ) для контроля частоты и достоверности системных замеров по скважинам (замеры дебита, обводненности, плотности, давлений и уровней и пр.,). Работа выполнена по данным 1993 года для Арланской площади Арланского месторождения. Рассчитаны несколько видов распределений скважин по количеству замеров в год на одну скважину. Показано, что обеспеченность замерами в целом по площади соответствует нормативам действующих регламентов, но отмечается неравномерность распределения замеров по площади и по отдельным скважинам. Отмечается значительный объем некорректно выполненных замеров пластовых давлений.

Отсутствие регламентов АНК на проведение системных замеров не позволяет перейти к действенному пообъектному контролю за разработкой сложнопостроенных месторождений и оптимизировать с этой точки зрения нагрузки ЦНИПРов НГДУ.

Поэтому необходимо веденне баз данных по всем типам замеров и внедрение в АСУ НГДУ процедур пообъектного контроля качества и необходимой частоты выполнения замеров с учетом описанного в работе опыта.

Поскольку все технологические показатели разработки расчитываются на основе замеров, то целесообразно возвращаться к оценке корректности расчетных фактических показателен месторождений на основе анализа системы замеров при составлении проектных документов. Безусловно, что без четкой системы ведения баз замеров подобная работа является невыполнимой.

Третий пример - это демонстрация методического подхода использования действующих баз данных по скважинам и создания дополнительных для подготовки технологической информации на период с 1995 по 2005 год по Туимазинскому месторождению к проекту реконструкции системы обустройства промыслов этого месторождения на этапе доразработкн. Требовался прогноз динамики обводнения и отключения скважин с привязкой к существующей системе обустройства.

На дату выполнения работы по Туимазинскому месторождению не было действующей гидродинамической модели, не было баз с координатами скважин и оцифрованной карты обустройства. Но в действующих базах была привязка скважин к групповым замерным установкам. Поэтому принято решение о параллельной схеме организации работ - прогноз обводнения и построение упрощенной цифровой схемы обустройства - реляционных таблиц типа ГЗУ - направление внутрипромысловых трубопроводов - нефте-сборные парки (НСП). С учетом допустимой точности принята предложенная автором методика. Идея заключается в том, что на заключительной стадии разработки процессы обводнения скважин достаточно стабильны и темпы обводнения групп скважин на ближайшие несколько лет будут примерно повторять фактические темпы обводнения. В условиях упруго-водонапорного режима эксплуатации залежей девона и карбона Туймазинского месторождения можно принять также постоянство дебитов жидкости скважин. На основе фактических распределений скважин по интервалам обводнения и построенной В.Р. Еникеевым кривой темпов обводнения была смоделирована динамика обводнения скважин. С учетом экономических критериев отключения скважин расчитана динамика показателей разработки по двум объектам разработки Туймазинского

месторождения - девону и карбону, а также получен прогноз отключаемых ГЗУ и направлений. Кроме того выявлены ГЗУ, по которым в прогнозный период остается подключенной только одна скважина. На основе полученных таблиц построена прогнозная карта размещения скважин и, с учетом предыдущих работ по выработке запасов, уточнено размещение необходимых новых скважин для бурения и перевода с других объектов, изменение схем нагнетания.

Таким образом, наличие даже существенно неполных баз по скважинам Туймазинского месторождения позволило в приемлемые сроки подготовить упрошенную гидродинамическую скважинную модель разработки и выполнить прогнозные расчеты технологических показателей для проекта реконструкции обустройства Туймазинского месторождения. Поэтому интенсификация системных работ по сбору информации является необходимой и экономически оправданной в рамках задач АНК в целом.

Опыт создания статистических скважинных моделей разработки может быть применен и для других месторождений.

В четвертой главе описывается действующий программно-технический и организационный комплекс эксплуатации баз данных в отделе разработки Башнипинефть, созданный в соавторстве с П.Ю. Кизиным, Л.И. Петровой, Е.А. Аглиуллиной, С.А. Дунаевым. Диссертанту здесь принадлежит обоснование необходимости организации локальной сети, принципы организации и ведения баз данных отдела разработки, постановки задач для программирования интерфейсов с базами данных других отделов института и с КИВЦ АНК Башнефть, части программных комплексов по плановым и проектным расчетам, инструктивно-методические материалы для пользователей.

Комплекс эксплуатации баз данных отдела разработки - это творческое развитие 1 очереди САПР разработки и ее информационного обеспечения, внедренной в промышленную эксплуатацию в Башнипинефти в конце 80-х годов на базе ЭВМ типа ЕС. В процессе подготовки проекта 1 очереди САПР разработки диссертантом были выполнены общесистемные проработки по САПР, подготовлена часть проектной и технической документации на подсистемы и компоненты САПР.

Последовательная и своевременная работа по развитию программно-технического комплекса позволяет получать реальный эффект от эксплуатации баз данных, выражающийся в увеличении

общего объема потоковых работ отдела разработки и повышении их качества при общем сокращении трудозатрат.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты диссертационной работы сводятся к следующему.

1. Изложена теория применения баз данных в управлении разработкой нефтяных месторождений с применением ПЭВМ. Методический подход формализации знаний о предметной области нефтегазодобывающей компании является перспективным для использования при проектировании и эксплуатации новых информационных технологий в АНК Башнефть, а также при переподготовке инженерно-технического персонала и обучении студентов ВУЗов.

2. Обоснованы предложения по упорядочению работ в области создания, внедрения и эксплуатации информационных технологий в АНК Башнефть через своевременную стандартизацию. Определены области стандартизации и установлена структура системы стандартов на информационные технологии АНК Башнефть, предложен порядок работ по стандартизации, сочетающий подходы "сверху-вниз" и "снизу-вверх". За классификационную основу системы стандартов взяты ГОСТ серии 34, концептуальная основа автоматизации в Башнефти и функционально-структурная схема АНК Башнефть. Уровень данной разработки - отраслевой, применительно к любой нефтедобывающей компании, не противоречит работам по проектированию федерального банка данных по недропользованию.

3. Практика организации работ, выполняемых в сети рабочих мест (типа многовариантных плановых технико-экономических расчетов) убедительно свидетельствует о том, что централизованное ведение автоматизированных баз данных позволяет уменьшить число одновременно функционирующих рабочих мест без ущерба в качестве и сроках исполнения работ. Централизованно-распределенная схема плановых расчетов и последующих научно-исследовательских и справочно-отчетных работ позволяет более разумно распределять трудовые и машинные ресурсы, быстрее реализовывать новые программные модули при совершенствовании процедур планирования и отчетности для уровня АНК и Минтопэнерго.

4. Достигнут качественно новый уровень информационного обмена института с предприятиями за счет внедрения безбумажной технологии обеспечения НИР и проектирования информацией по скважинам. Базы данных по скважинам формируются в отделе разработки Башнипинефть в течении 10 последних лет путем ежемесячного копирования выходных массивов учетных задач в НГДУ через КИВЦ АНК Башнефть. Эти базы постоянно используются в текущих аналитических, проектных и плановых расчетах. Сотрудники отдела имеют доступ к базам по скважинам через локальную сеть, остальные - через администратора баз данных. Реализуется важнейший аспект эффективности баз данных -безбумажный документооборот, многоразовое и многоаспектное применение данных в машинном представлении, раздельность процедур ведения баз и их использования. Сохраненный архив данных по добывающим и нагнетательным скважинам за перид с 1986-87гг. по 1992-93гг. возвращен в КИВЦ АНК Башнефть в современном стандарте КИВЦ для ПЭВМ для организации интегрированного банка данных АНК Башнефть в области геологии, геофизики и разработки.

5. Привлечены нетрадиционные для нефтяников модели типа конечных автоматов и сетей Петри, что позволило определить оптимальную стуктуру баз данных для моделирования динамики переходных процессов в фонде скважин. Подготовленные в оперативном порядке базы переходов скважин по состоянию и назначению по 3-м месторождениям девонского типа - Туймазинского, Серафимовского и Шкаповского, находящихся в заключительной стадии разработки, и скважин Арланской площади (основной объект -терригенная толща нижнего карбона) позволили обосновать срок службы (срок жизни) скважин в качестве дополнительного критерия отключения добывающих и нагнетательных скважин и (или) бурения скважин дублеров. Выведенные с помощью методов математической статистики сроки службы скважин на месторождениях девонского типа составляют 25-29 лет для добывающих и 20-21 год для нагнетательных, на месторождениях типа Арланской площади 35-38 лет и 23-28 лет соответственно. Отмечается тенденция сокращения сроков службы нагнетательных скважин с увеличением глубины залегания объекта разработки.

6. Получена реальная возможность оптимизации и согласования автоматизированных и обычных видов работ при наличии даже

неполных по составу баз данных. Например, наличие оперативных баз по добывающим и нагнетательным скважинам Туймазинского нефтяного месторождения позволило в короткие сроки выполнить прогноз динамики обводнения и дебитов скважин, сроков отключения добывающих скважин с привязкой к системе обустройства промыслов на период с 1995 по 2005 годы. Обращается внимание на отсутствие действующей гидродинамической модели разработки Туймазинского месторождения и существенную неполноту действующих баз на дату выполнения работы по подготовке технологической информации для проекта реконструкции системы обустройства промыслов. Поэтому была принята гибридная схема организации работ при выполнении нескольких этапов традиционным ручным способом, например, построение прогнозных карт с использованием полученных машинным путем данных, оптимизацию прогнозной системы заводнения. Выбор корректных структур баз данных и удобного пакета программ PARADOX, позволило в 10-дневный срок собрать дополнительные базы, подготовить программы и выполнить с требуемой точностью многовариантные технологические расчеты без срыва сроков выполнения неавтоматизированных видов работ.

7. Показана многоаспехтность использования баз с возможностью включения в управление новых процедур контроля и оптимизации на примере обработки действующих на предприятиях баз инструментальных замеров (замеры дебита, обводненности, плотности, газового фактора, давлений, и пр.). Проведенная обработка баз инструментальных замеров за 1993 год по скважинам Арланской площади показала неравномерность охвата скважин основными видами исследований по площади и по частоте измерений, выявлен достаточно большой объем некорректных замеров пластовых давлений (в основном, недостаточное время восстановления давления), превышение частоты замеров ло ряду исследований сверх нормативов. Регулярное выполнение процедур контроля инструментальных замеров в НГДУ позволит оптимизировать трудозатраты на исследовательские работы с сохранением необходимого объема и качества замеров.

8. Получен системный эффект от применения вычислительной техники н накопленных баз данных. Описан действующий в отделе разработки программно-технический и организационный комплекс эксплуатации баз данных. Он является сопровождаемым и постоянно совершенствуется. Развитие в области информационного обеспечения осуществляется за счет расширения состава информации, прини-

маемой из НГДУ и УБР через КИВЦ по каналам связи АНК Башнефть, организации информационного обмена между отделами Башнипинефти, стандартизации баз, собранных во время выполнения проектных работ и моделирования месторождений. Развитие в области общесистемного программного и технического обеспечения осуществляется за счет совершенствования схемотехники локальной сети ПЭВМ отдела, использования современных версий программ для обеспечения выхода на корпоративную сеть АНК Башнефть и глобальные сети (типа INTERNET). Развитие в области прикладного программного обеспечения ведется в двух направлениях - создание законченных программных комплексов с целью автоматизации постоянных типовых видов работ и установка для пользователей -непрограммистов фирменных многофункциональных прикладных пакетов программ типа реляционных СУБД, электронных таблиц, текстовых и графических редакторов, математической статистики. Последнее с доступным описанием структур всех типов базовых файлов позволяет замкнуть автоматизацией практически все возможные области автоматизации НИР и проектирования, включая специализированные работы по гидродинамическому моделированию разработки нефтяных месторождений, задействовать мощный резерв автоматизации - инженерное творчество, усиленное современной вычислительной техникой и информацией в машинном представлении.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1. Г.И. Третьякова, Т.Г. Берлин, И.Д. Кизина. Системная увязка задач учета, анализа и прогнозирования при автоматизированном проектировании разработки нефтяных месторождений. Деп. ВИНИТИ

11.05.86, N 3381-686,-6 с.

2. Г.И. Третьякова, И.Д. Кизина, П.Ю. Кизин, Т.Г. Берлин.Некоторые проблемы автоматизации системы сбора и обработки геологопромысловой информации в нефтедобыче. Деп. ВНИИОЭНГ

14.01.87, N 1352-НГ. -5 с.

3. Методологические проблемы развития системы проектирования разработки месторождений углеводородов в условиях автоматизации./ Э.М. Тимашев, Г.И. Третьякова, И.Д. Кизина // Тезисы доклада на семинаре 15-16 ноября 1988 года "Методология системного анализа проблем разработки нефтяных и газовых месторождений" //Материалы семинара /Пермь: Пермский политехнический институт. -1988.

-с. 15-16.

4. Информационная модель процесса проектирования разработки месторождений углеводородов. /И.Д. Кизина// Тезисы доклада на семинаре 15-16 ноября 1988 года "Методология системного анализа проблем разработки нефтяных и газовых месторождений'У/Материапы семинара /Пермь: Пермский политехнический институт. -1988. с.35-45.

5. Формализация процедур создания и корректировки предшествующих связей в информационных потоках региональной системы автоматизированного управления разработкой месторождений нефти и газа /И.Д. Кизина, Г.И. Третьякова. // Тезисы доклада на семинаре 15-16 ноября 1988 года "Методология системного анализа проблем разработки нефтяных и газовых месторождений'У/Материалы семинара/- Пермь: Пермский политехнический институт.-1989. с.28-29.

6. Анализ состава работ при проектировании доразработки нефтяных месторождений и проблемы эффективности САПР разработки. / Третьякова Г.И., Кизина И.Д. // Тр. Башнипинефть. -1989. -Вып. 79. -с. 5356.

7. Г.И. Третьякова, И.Д. Кизина. Методика автоматизированного проектирования разработки нефтяных месторождений Башкирии. Описание компонентов видов обеспечений 1 очереди САПР разработки. -Уфа: 1991. -18 с.

8. I очередь САПР разработки Башнипинефти и основные направления ее развития / Г.И. Третьякова, И.Д. Кизина // Труды Башнипинефть -1991. -Вып. 83. -с. 87-95

9 База проектных технологических показателей разработки месторождений АНК Башнефть/Кизина И.Д., Петрова Л.И. //Материалы научно-технической конференции молодых ученых и специалистов Башнипинефти//Уфа.-1995. -с.12

10. Экспресс-метод расчета на ПЭВМ прогнозных технологических показателей разработки многообъектных месторождений на этапе доразработки с учетом системы обустройства промыслов /Кизина И.Д. //Материалы научно-технической конференции молодых ученых и специалистов Башнипинефти//Уфа.-1995, -с.13

11.Комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы АНК Башнефть. Техническое задание. /ТретьяковаГ.И., Кизина И.Д., Газизов М.Г., Бускунов A.A., Тимашев Ф.Ф., Соловьев П.Н. //АНК Башнефть. Кустовой информационно-вычислнтельный центр: Уфа. -1995 г.- С.28

12. Комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы АНК Башнефть (КС АС).Общие

положения. СТП 03-0-00-01-95 /А.А.Бускунов, И.Д.Кпзина, Г.И. Третьякова, Ф.Ф.Тимашев, П.Н. Соловьев, М.Г. Газпзов. Уфа. АНК Башнефть.-1995 -С. 14.

13. Положение о службе администратора банка данных Башниппнефть. СТП 0147276-014-95./ И.Д..Кизина / АНК Башнефть, Башниппнефть, Уфа/-1995г. -С. 5

14. Об установлении дифференцированных ставок платы за пользование недрами по месторождениям АНК Башнефть. /Макаров A.B., Кизина И.Д., Ленчевский A.B., Аскаров М.М. //Проблемы сокращения объемов попутно-добываемой воды и добычи нефти. Труды Башниппнефть/ вып.92, Уфа, 1997 г, с. 13-17.

Соискатель ^ Д Китча

к.