УДК 681.518:622.276
© И.Г. Мельников, 2011
Интерактивное управление жизненным циклом нефтегазовых месторождений
И.Г. Мельников, к.т.н, президент НО «Союзнефтегазсервис»
Oil and gas field lifecycle interactive management
I.G. Melnikov (Association of Russian oil and gas field services providers)
Field Lifecycle Management Project implementation concept for oil and gas producers and service companies is presented. The Interactive Field Lifecycle Management (FLM) concept is firstly introduced. Interactive reservoir simulator is the basics of such a management system. The advantages of the Russian technologies are shown.
Ключевые слова: интерактивное управление жизненным циклом месторождения, геолого-технологический мониторинг, PLM, FLM. Адрес для связи: info@n-g-s.ru
На современном этапе развития информационно-коммуникационных технологий (интернет, суперкомпьютеры, облачные вычисления, космическая связь и др.) нефтегазовая отрасль должна максимально учитывать принципиально новые подходы к решению задач поиска, разведки и эксплуатации нефтегазовых месторождений. Все управленческие технологии нефтегазовых компаний должны опираться на максимально адаптированные модели разрабатываемых месторождений с выходом на реальную ресурсную базу и прогнозируемый коэффициент извлечения нефти (КИН).
Мировой опыт развития рынка информационных технологий (ИТ) показывает, что наибольший эффект от использования современных аппаратно-программных комплексов при производстве высокотехнологичной продукции (авиастроение, энергетика, транспорт и др.) дает внедрение технологий Product Lifecycle Management (PLM), или управление жизненным циклом продукции.
По определению ведущей мировой консалтинговой компании CIMdata, PLM - это стратегия ведения бизнеса на основе системных бизнес-решений, поддерживающих коллективную разработку, управление, распространение и использование информации о спецификации изделия в рамках расширенного предприятия от концепции до конца жизненного цикла изделия; PLM обеспечивает интеграцию персонала, производственных процессов, бизнес-систем и информации.
Руководство компании Siemens PLM Software отмечает, что еще в начале 90-х годов прошлого столетия система планирования ресурсов предприятия (ERP) объединила финансовый отдел, кадровую службу, производство и склад. Через 10 лет система управления взаимодействия с клиентами (CRM) объединила центр обслуживания звонков и торговый персонал. Теперь системы автоматизированного проектирования (CAD), автоматизированного производства (CAM), управления данными об изделии (PDM) и процесс производства работают вместе посредством системы PLM. Однако система PLM отличается от других программных решений в масштабе предприятия, поскольку оно направлено на извлечение максимального эффекта от повторяющихся процессов.
Внедрение PLM позволяет принимать единые решения на каждом этапе жизненного цикла изделия на основе актуальной информации. Решения PLM устанавливают единую платформу для оптимизации взаимоотношений в жизненном цикле и организации, максимизации
прибыли за время использования изделий компании, установления единой системы записей для поддержки различных форматов данных. В частности, внедрение в компании Boeing системы PLM (ПО Teamcenter®) при разработке лайнера Dreamliner позволило полностью пересмотреть методы самолетостроения, вывести на новый уровень инновационные процессы, повысить показатели производства. Таким образом, высокотехнологичные индустриальные гиганты, такие как Boeing, Siemens и другие, сохраняют свое лидерство благодаря приоритетному финансированию проектов, связанных с суперкомпьютерным моделированием процессов аэрогазогидродинамики в системе PLM. Неудивительно, что рынок PLM растет быстрее других рынков программного обеспечения предприятия. Так, компания Siemens PLM Software расходует около 20 % годовых доходов на исследования и разработки, что является высоким показателем в отрасли. Постоянные инвестиции в исследования и разработки являются необходимыми не только для поддержки программного обеспечения, но и для повышения эффективности уже приобретенного ПО.
По мнению экспертов НО «Союзнефтегазсервис», концепция технологии PLM может быть перенесена на управление всего жизненного цикла месторождения: поиск, разведка, обустройство, добыча и ликвидация (консервация). Элементы данной технологии, которую правомерно можно назвать Field Lifecycle Management (FLM), или управление жизненным циклом месторождений, разрабатываются в различных нефтегазодобывающих и сервисных компаниях мира. Ядром FLM технологии следует рассматривать интерактивное геолого-гидродинамическое моделирование разрабатываемых месторождений.
В настоящее время наиболее высокопроизводительным программно-аппаратным комплексом в области гидродинамического моделирования является программный продукт GigaPOWERS® компании Saudi Aramco. Оперативное или онлайновое моделирование на симу-ляторе GigaPOWERS® предоставляет гораздо больше возможностей для более точного управления пластами по всей технологической цепочке, от настройки устройства удаленного мониторинга в скважинах до управления объектами мониторинга. Симулятор GigaPOWERS® оснащен звуковой системой оповещения различных рекомендаций и прогнозов, при этом взаимодействие между человеком и симулято-ром может осуществляться посредствам использования технологий
управления жестами оператора. Компания Saudi Aramco в 1994 г стала разрабатывать свой собственный симулятор пласта-коллектора в рамках специально созданного для этого корпоративного Центра перспективных исследований и технологий в области разведки и добычи нефти (EXPEC ARC). Первое поколение таких симуляторов под названием POWERS® (Parallel Oil, Water and Gas Enhanced Reservoir Simulator) было разработано отделом технологий Компьютерного моделирования указанного центра. В 2000 г данный симулятор использовал 1 млн. активных ячеек благодаря параллельной одновременной работе сотен центральных процессоров обработки данных (в дальнейшем использовался кластер). Симулятор обработал всю накопленную информацию по четырем крупнейшим нефтяным месторождениям мира: Berri/Hadriya (Берри/Хадрия), Safaniya (Сафания, крупнейшее в мире шельфовое месторождение), Zuluf (Зулуф) и Abu Safa (Абу-Сафа). В 2002 г после дальнейших разработок на данном симуляторе стало возможным моделирование 10 млн. активных ячеек, что позволило провести полное моделирование уникального (супергигантского) нефтяного месторождения Ghawar (Гавар), являющегося крупнейшим в мире и обеспечивающего около половины всего объема добычи нефти в Саудовской Аравии (порядка 670 тыс. т/сут нефти). Моделирование месторождения такого размера подразумевает оперативное использование крупномасштабных объемов данных и отображение с сейсмическим разрешением ячеек. В результате в 2010 г Центр EXPEC ARC объявил о создании второго поколения симулято-ров семейства Powers - GigaPOWERS® - работающего с моделями, включающими 1 млрд. активных ячеек. Моделирование месторождения Ghawar может быть проведено меньше чем за один день с максимально достигнутой на данный момент мелкой сеткой, обеспечивающей высочайший уровень детализации.
Моделирование месторождений с помощью GigaPOWERS® позволяет обнаружить невыработанную нефть в местах, пропущенных на других моделях при использовании более грубой сетки. В частности, на гигантском месторождении Shaybah (Шайба) моделирование с помощью данного симулятора позволило спланировать оптимальное месторасположение горизонтальных скважин.
До настоящего времени геологические модели с высокой разрешающей способностью, состоящие из миллиардов активных ячеек, как правило, искусственно уменьшаются из-за ограниченного разрешения симуляторов. При этом усредняется важнейший показатель неоднородности коллектора. Новое поколение симуляторов позволяет работать с геологическими моделями без масштабирования либо при минимальном использовании ремасштабирования. В результате применения данных технологий обеспечивается черезвычайно детализированная визуализация движения флюидов внутри пласта. До 2000 г. компания Saudi Aramco использовала при гидрдинамическом моделировании зарубежные симуляторы. При этом с учетом того, что компания вела и ведет активные сейсмические исследования, число ячеек геологических моделей постоянно увеличивалось, что никак не учитывалось во всех имеющихся технологических решениях гидродинамического моделирования. Разработчики данного симулятора в настоящий момент проводят исследования в области использования гибридной архитектуры аппаратной части для проведения расчетов (в частности, применение графических ускорителей). Также разрабатывается возможность использования данной программы с расчетными моделями, содержащими 1 трлн. ячеек (тера масштаб) на пета- и эксафлопсных компьютерах, для этого компания Saudi Aramco меняет алгоритмы и создает новые программные коды.
До появления данного симулятора мировым лидером в этой области являлись США, в частности компания Schlumberger (Шлюмберже). В настоящее время США занимают третье место, так как неожиданно для всех Россия сумела не только разработать свой высокопроизводительный гидродинамический симулятор тНавигатор®, но и поспорить с Саудовской Аравией за мировое лидерство в этом направлении. Российские разработчики совместно со специалистами компании Intel всего за несколько лет и за несоразмерно меньшее финансирование без привлечения государственных средств совершили своего рода революцию в области высокопроизводительного моделирования, одного из наиболее ресурсоемких сегментов нефтегазового комплекса. В настоящее время данный программный продукт широко используется российскими и зарубежными компаниями как наиболее удобный инструмент для решения различных задач, связанных с моделированием нефтегазовых месторождений. С июля 2011 г компания-разработчик ПО тНавигатор® является участником Фонда развития инновационного центра «Сколково», что расширяет доступ к использованию разработанных в России технологий за рубежом.
Сравнительные характеристики высокоскоростных г
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.