Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Анализ практического опыта применения геоинформационных технологий в проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений

ВАК РФ 25.00.17, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Анализ практического опыта применения геоинформационных технологий в проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений"

На правах рукописи

ИВЛНЦОВ АНДРЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

I

I

АНАЛИЗ ПРАКТИЧЕСКОГО ОПЫТА ПРИМЕНЕНИЯ

ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОЕКТИРОВАНИИ РАЗРАБОТКИ И ОБУСТРОЙСТВА НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

25.00 17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени

УФА-2005

2,0 о£ А

^ На правах рукописи

ИВАНЦОВ АНДРЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

АНАЛИЗ ПРАКТИЧЕСКОГО ОПЫТА ПРИМЕНЕНИЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОЕКТИРОВАНИИ РАЗРАБОТКИ И ОБУСТРОЙСТВА НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

УФА-2005

Работа выполнена в Уфимском филиале ООО «ЮганскНИПИнефть»

Ведущая организация: Самарский научно-исследовательский и проектный институт нефти (ООО «СамараНИПИнефть»)

Защита состоится 26 января 2006 года в 15-00 на заседании диссертационного совета Д 222.018.01 в Татарском научно-исследовательском и проектном институте нефти (ТатНИПИнефть) по адресу: 423236, Республика Татарстан, г. Бугульма, ул. М. Джалиля, д.32

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТатНИПИнефть Автореферат разослан 26 декабря 2005 года.

Ученый секретарь

Научный руководитель:

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник Кизина Ирина Дмитриевна

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор

Фазлыев Рабис Тимерханович

Кандидат технических наук старший научный сотрудник Тимашев Эрнст Мубарякович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В разработке и обустройстве нефтяных месторождений картография является естественной системной связкой процессов проектирования и мониторинга эксплуатации на протяжении жизненного цикла месторождения. Различные карты являются частью проектной и эксплуатационной документации.

Геоинформационные системы (ГИС-системы) это программно -аппаратные комплексы, обеспечивающие сбор, накопление, хранение, анализ и распространение пространственно распределенной информации процессах и явлениях. ГИС-системы являются методологической основой цифровой картографии и высокотехнологичными программно-информационными продуктами. Степень использования их ресурсов в проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений недостаточна. С другой стороны, в системах автоматизированного проектирования (САПР) разработки и обустройства нефтяных месторождений возможности цифровой картографии представлены не полностью. Это отрицательно сказывается на поиске ресурсов, сокращающих затраты на проектные работы, в том числе на поддержку актуальности, качества и достоверности проектных карт.

Современное проектирование разработки и обустройства нефтяных месторождений является по существу автоматизированным, выполняемым в сети автоматизированных рабочих мест специалистов с использованием различных расчетных и моделирующих программ, автоматизированных баз данных и знаний и является по своей природе мультидисплинарным. В результате постоянно расширяется область знаний традиционных специалистов, но и появляются новые научно-технические проблемы.

Одной из таких актуальных проблем современного проектирования разработки и обустройства нефтяных месторождений является исследование возможностей более эффективного использования ГИС-систем в интегрированной САПР разработки и САПР обустройства нефтяных месторождений.

Целью данной работы является совершенствование применения геоинформационных технологий (ГИС-технологий) в комплексном проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений, разработка методов организации прикладных ГИС-комплексов в качестве интеграционной и функциональной подсистемы в САПР разработки и обустройства нефтяных месторождений.

Для достижения цели работы поставлены следующие задачи:

1) Исследование проблематики картографии в комплексном анализе, проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений.

2) Анализ средств цифровой картографии как инструментов САПР разработки месторождений нефти.

3) Разработка компонентов специализированных ГИС-комплексов для поддержки принятия решений в проектировании и мониторинге

эксплуатации нефтяных месторождений, принадлежащих двум крупным нефтедобывающих районам - Башкортостану и Нефтеюганскому району.

4) Анализ опыта использования ГИС-систем в задачах разработки и обустройства нефтяных месторождений.

5) Информационно-логическое моделирований процедур подготовки цифровых карт средствами прикладного ШС-комплекса в комплексном проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений.

6) Обоснование структуры и функциональных характеристик прикладного ГИС-комплекса как составной части САШ' разработки и обустройства нефтяных месторождений, интеграционной и организационной среды, системы логического ввода-вывода проектной информации. Методы исследований. !

Исследования проводились с использованием подходов и методов:

- системного подхода к представлению месторождения как многоуровневого, многокомпонентного, одноциклового геолого-технического и экономико - экологического комплекс^ (ГТК и ЭЭК), существующего от момента открытия до окончания выработки промышленных запасов углеводородного сырья; |

- представления проектирования как составной части управления развитием разработки нефтяных месторождений - множества ГТК и ЭЭК, находящихся на разных этапах жизненного цикла; [

- методов информационно-логического моделирования технологических и организационно-технологических систем, методов геоийформационного моделирования, методов генерализации пространственных данных и их представления в ГИС и информационных системах общего типа.

На защиту выносятся.

1. Опыт использования ГИС-технологий в ¡проектировании разработки и обустройства ряда нефтяных месторождений Башкортостана и Нефтеюганского района и результаты обобщения этого опыта.

2. Методические подходы моделирования состава компонентов прикладных ГИС-комплексов САПР разработки и1 обустройства месторождений, заключающиеся в синтезе методологий структурного анализа и объектно - ориентированного моделирования систем управления и моделирования. I

3. Принципы и методы управления и эксплуатации прикладного ГИС-комплекса САПР разработки и обустройства нефтяных месторождений в условиях распределенных компьютерных сетей, ограниченном количестве лицензий. I

4. Методы обоснования рекомендуемого нормативного обеспечения цифровой картографии, регламентов и стандартов длй оптимизации эксплуатации прикладных ГИС-комплексов САПР разработки и обустройства нефтяных месторождений.

Научная новизна.

1. Показано, что основа методического обеспечения эффективной подготовки цифровых карт к разделам проектных документов средствами геоинформационных систем должна базироваться на процедурах интеграции проектных карт в единой методологии ГИС-систем, баз картографических данных, математического аппарата ГИС-систем, ЗО-модели территорий месторождений и интерфейсов с моделирующими комплексами. Максимальное использование накопленного потенциала программных комплексов общего назначения применительно к проектированию разработки и обустройства нефтяных месторождений является первым видимым ресурсом повышения эффективности САПР разработки и обустройства месторождений, что проиллюстрировано в работе на четырех примерах.

2. Показано, что для научно-обоснованного поиска дополнительных путей повышения эффективности прикладных геоинформационных комплексов в интегрированной САПР разработки и обустройства месторождений, а также при их создании, необходимо информационно-логическое моделирование, объединяющее с общесистемной точки зрения предметные области разработки и обустройства нефтяных месторождений и прикладных информационных технологий.

3. Па основе проведенного анализа, в процессе информационно-логического моделирования, систематизированы состав и структура карт, процедуры подготовки проектных документов и цифровых карт в рамках единого подхода к проектированию и представлению месторождения с позиций разработки и обустройства месторождений. Использовано модельное представление месторождения как многокомпонентной одноцикловой системы, структура, свойства и состояние геолого-технического и эколого-экономических комплексов которые уточняются в процессе проектной деятельности и мониторинга эксплуатации.

4. Обоснована необходимость комплексирования современных методологий информационно-логического моделирования, а именно: структурного анализа (вАОТ) и унифицированного языка моделирования (ЦМЬ) - для проектирования прикладных ГИС-комплексов, встраиваемых в интегрированную САПР разработки и обустройства месторождений. Методами БАЕ>Т описываются процедуры подготовки проектных документов и карт, с помощью ЦМЬ - структуры карт, процедуры создания картографических данных, схемы размещения компонентов ГИС-комплекса, схемы управления и перечень нормативно-методического обеспечения. Практическая значимость.

1. Создание и внедрение в эксплуатацию в САПР разработки ДООО «БашНИПИнефть» и САПР разработки и обустройства Уфимского филиала ООО «ЮганскНИПИнефть» (УФ ЮНИПИ) прикладных геоинформационных комплексов привело к повышению обоснованности

проектных решений, позволило выполнить проектные работы в заданные сроки при существенных ресурсных ограничениях.

2. Прикладные геоинформационные комплексы полностью или частично использованы в выполнении заданий нефтяных компаний, при подготовке и защите проектных документов следующих месторождений:

в БашНИПИнефти (1998 - 2000 гг.): Туймазинское, Арланское, Бекетовское, Бузовьязовское, Шакшинское, Кушкульское, Балкановское, Сергеевское, Толбазинское, Забегаловское, Ахтинское, Николо-Березовская и Арланская площади Арланского месторождения;

в УФ ЮНИГТИ (2000 - 2003 гг.), Тепловское, Кудринское, Ефремовское, Приобское, Восточно-Сургутское, Северо-Салымское, Фаинское, Южно-Балыкское, Угутское, Мамонтовское, Северо-Лемпинская площадь Салымского месторождения и др.

3. Информационно-логическое моделирование цифровой картографии позволило обосновать минимально необходимый перечень нормативных документов, разработка и внедрение которых в нефтяных компаниях приведет к повышению эффективности использования ресурсов ГИС-систем в автоматизированном проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений, а также эффективности САПР. Апробация работы.

Основное содержание и результаты работы обсуждены на научно-технической конференции «Проблемы освоения нефтяных месторождений» (Уфа, 1999 г.), на научно-практической конференции ВНИИЦ Нефтегазтехнология (Уфа, 1998 г.), научно-практической конференции студентов и аспирантов кафедры ФТТ Vl H ГУ (Уфа, 2000 г.), на конференции «Проблемы развития нефтяной промышленности Западной Сибири» (Тюмень, 2001 г.), 7-й Всероссийской научно-практической конференции «Геоинформатика в нефтегазовой отрасли» (Бугульма, 2003 г.), 5-ой научно-практической конференции «Информационные технологии в проектировании» (Тюмень, 2005), на секции «Геоинформационные технологии в нефтепромысловом комплексе» в работе 6-го Конгресса нефтегазопромышленников России (Уфа, 2005). Публикации.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в 10 печатных работах. Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, заключения, библиографического списка и приложений. Библиографический список включает 158 наименований. Работа без библиографического списка и приложений изложена на 144 страницах текста, включая 41 рисунок и 4 таблицы.

Автор признателен руководству и сотрудникам ДООО Геопроект (бывшего ДООО «БашНИПИнефть») и Уфимского филиала ООО «ЮганскНИПИнефть» за их ценные предложения, которые способствовали выполнению данной работы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность решаемой научной проблемы, сформулированы "цель и задачи исследования, приведены результаты, выносимые на защиту, отмечена их научная новизна и практическая значимость. Приведены сведения об апробации работы и публикациях.

Первая глава посвящена проблеме картографии в комплексном анализе, проектировании и обустройстве нефтяных месторождений. Отмечается, что основной задачей составления проектных документов является обоснование условий для максимального извлечения углеводородного сырья при минимальных затратах. При составлении проектных документов руководствуются законодательством России, отраслевыми и государственными стандартами, руководящими документами и внутренними стандартами нефтедобывающих предприятий.

Картографическому материалу в проектных работах отводится ключевая роль. Отмечается, что карты в проектных работах используются в качестве источника исходной информации о геологическом строении месторождения, особенностях территории и истории эксплуатации. Картами представляются промежуточные и окончательные результаты проектной деятельности.

Стадийность проектирования, накопление, уточнение информации о месторождении отражается на составе и наполнении картографического материала. Карты в проектных работах корректируются, уточняются и расширяются, как по составу, так и по содержанию.

В автоматизированных системах картопостроения присутствуют процессы интеграции картографических данных, что расширяет перечень технологий подготовки цифровых карт, накладывает требования согласованности и непротиворечивости картографических данных.

В главе 1 рассмотрено влияние основных движущих сил и ограничивающих факторов проектирования на процессы подготовки карт к проектным документам разработки и обустройства нефтяных месторождений. Движущие силы проектирования определяют последовательность подготовки, направления передачи картографической информации и перечень задач, решаемых с помощью карт. Ограничивающие факторы проектирования (ГОСТ, РД, законодательство и т.д.) в подготовке карт реализуют часть функций управления разработкой месторождения. Взаимодействие движущих сил и управляющих ограничений формирует основной набор, смысловую нагрузку и организацию цифровых карт проектного документа.

Приводится анализ состава цифровых карт в проектных документах и круг решаемых задач. В проектировании разработки подземных резервуаров цифровыми картами представляется геологическое строение, динамика эксплуатации, особенности технологических схем, обосновывается корректность постоянной действующей гидродинамической модели

месторождения (ПДГМ). В проектировании обустройства месторождений картографический материал представляет ситуационную обстановку района нахождения месторождения, служит основой обоснования выбора участков строительства объектов обустройства, технологические и архитектурно-строительные решения. Карты охраны окружающей среды представляют мероприятия по охране недр и оценке степени воздействия объектов обустройства на региональную экологию.

Выводом по данной главе является то, что в ходе подготовки проектных документов модификация и интеграция карт являются одними из основополагающих информационных процессов. В ходе проектирования формируются более 50 основных типов карт. С учетом вариантов проектных решений и особенностей применяемого в НИПИ методического обеспечения общее количество карт может быть увеличено в 2 - 3 раза. При сжатых сроках выполнения проектных работ и высокой трудоемкости подготовки картографического материала требуется снижение затрат на подготовку карт, повышения их информативности и повышения качества исполнения.

Во второй главе рассмотрены основные технологии автоматизированного картопостроения, используемые в процессе проектирования и мониторинга эксплуатации нефтяных месторождений.

Современный уровень управления эксплуатацией нефтяных месторождений подразумевает широкое и активное применение сложных программных комплексов и распределенных специализированных баз данных. По требованиям ЦКР и ЦКЗ необходимо подсчет запасов углеводородного сырья и выбор системы разработки месторождений выполнять на основе геологического и гидродинамического моделирования, что оказывает существенное влияние на развитие автоматизированных технологий подготовки карт проектных документов и карт, применяемых при мониторинге эксплуатации месторождений.

Развитие технологий картопостроения для нефтяной отрасли связано с работами A.M. Волкова, С. Арабаджи, В.И. Пяткова, А.Н. Сидорова, А.Н. Тихонова, И.С. Гутмана, В.А.Бадьянова, Р.Г. Абдулмазитова, М.М. Хасанова, Р.Н. Бахтизина, B.C. Тикунова, A.M. Берлянта, М.К. Бочарова, К.В. Абабкова, Д.В. Булыгина, C.B. Павлова, R.J. Johnston, N. Kadmon, А.Н. Robinson и других ученых.

В подготовке карт к проектам разработки подземных резервуаров используются комплексы 2D и 3D геологического и гидродинамического моделирования (Геопак, WEST, Караидель, GeoFrame, Basemap Plus, Charisma Mapping, Z-MAP Plus™, ТТИАС, LAURA и др.)[1]. В них система картопостроения основана на обработке результатов геологического и гидродинамического моделирования и их визуализация в 2D -представлении.

Технологии картопостроения в обустройстве месторождений базируются на решениях САПР фирм AutoDesk, Кредо-Диалог, Bentley и др. Основной упор делается на обработку данных геодезической съемки, проектирования прокладки трасс и расчет элементов конструкций транспортных сетей.

Комплексы моделирования эксплуатации систем внутрипромысловых нефтепроводов(Р1ре8т1, 8яиееге5 и т.д.), как правило, представляют конструкцию нефтепроводов в виде логических схем и графовых моделей и не являются в полном смысле ГИС-системами.

В главе 2 представлена также характеристика современного уровня развития геоинформационных технологий и сфера их применения в нефтяной отрасли. Показано, что основным применением геоинформационных технологий в нефтяной отрасли является создание на их » основе специализированных информационных систем. В управлении

разработкой нефтяных месторождений эксплуатируются несколько вариантов систем, обеспечивающих решение широкого круга задач: от 1 представления ресурсной базы и производственных объектов

нефтедобывающей компании до мониторинга состояния окружающей среды.

В диссертационной работе показано, что системы, построенные на базе геоинформационных технологий, имеют сложную структуру: централизованная база геоданных, средства управления и интеграции пространственной информации} блок решения аналитических (прогнозных) задач и построения тематических карт, интерфейсы со специализированным программным обеспечением, средства представления и передачи картографической информации в Ьйегпе^пЬ-апе! - сетях [2].

Выводами данной главы является то, что специализированные комплексы геологического и гидродинамического моделирования, комплексы моделирования эксплуатации трубопроводных систем и воздействия на окружающую среду используются на строго определенных этапах проектных работ. Решение задач обеспечения процессов принятия управленческих решений, в которых требуется одновременный анализ информации из разных сфер нефтяной отрасли, делает целесообразным привлечение геоинформационных технологий. Этому способствует возможность объединения информации из различных банков данных, выполнения пространственного и статистического анализа территориально-распределенных данных, интуитивность интерфейсов делают геоинформационые технологии более близкими к широкому кругу прикладных специалистов. Этим достигается информационное, программно-методическое и профессиональное единство в анализе и управлении производственными процессами эксплуатации нефтяных месторождений.

Специфика проектирования разработки и обустройства нефтяных месторождений определяет . необходимость организации технологии поддержки проектирования средствами ГИС. Ключевым моментом является комплексирование стандартных средств ГИС, специализированного программного обеспечения (ПО), собственных решений, баз геоданных и интерфейсов со специализированным ПО (Рис.1).

Объект проектирования

Система Поддержки принятия решений

САПР разработки и обустройства нефтяных месторождений/

Рис. 1 Схема комплексированш ГНС-технологий и специализированного программного обеспечения

Третья глава посвящена практике поддержки проектных работ средствами геоинформационных технологий в БашНИПИнефти и Уфимском филиале ООО «ЮганскНИПИнефть» (УФ ЮНИПИ), а также обобщению накопленного опыта с целью формирования предложений по повышению эффективности от ГИС-систем в проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений. Глава изложена на материале и опыте, полученным автором в ходе работы в этих институтах при решении практических задач создания и развития прикладных ГИС-технологий в проектных работах.

Большой объем аналитических и проектных работ БашНИПИнефти периода 1998-2000 годов относился к крупнейшим многопластовым и многообъектным месторождениям России - Туймазинскому и Арланскому, известным всем как полигоны новых технологий разработки, техники и методов воздействия на пласты и призабойную зону скважины. Над оптимизацией разработки Туймазинского и Арланского месторождения успешно работали М.М. Саттаров, И.Г. Пермяков, К.С. Баймухаметов, Е.В. Лозин, Э.М. Тимашев, В.Б. Сергеев, Ю.Н. Крашенинников, В.И. Дзюба, В.П. Родионов и др. ученые.

Сложнейшая проблема обоснования проектных решений в период 19982000 г.г. по разработке Туймазинского и Арланского месторождений,

находящихся на завершающей стадии эксплуатации, усугублялась следующими факторами:

- наличием больших массивов информации, накопленных в базах данных автоматизированного оперативного управления разработкой, не полностью использованными для обоснования проектных решений ввиду отсутствия соответствующих программ;

- отсутствием цифровых геологических моделей указанных месторождений;

- полным отсутствием цифровых карт подсчетов запасов этих месторождений и необходимостью восстановления цифровой геологической модели Туймазинского месторождения на основе последнего подсчета запасов;

- недостаточным опытом гидродинамического моделирования сложно построенных многопластовых и многообъектых месторождений с большим фондом действующих, остановленных и ликвидированных скважин комплексами «Tempest» (Roxar) и «Караидель» (БашНИПИнефть).

В этой связи были поставлены и успешно решены следующие задачи:

1) максимально использованы действующие автоматизированные базы нефтепромысловых данных;

2) созданы и эксплуатируются прикладные ГИС-комплексы;

3) минимизированы затраты на оцифровку необходимого картографического материала;

4) обеспечен комплексный анализ пространственно-распределенной ретроспективной, текущей и прогнозной информации (по фактическим данным и результатам гидродинамического моделирования) для оценки корректности результатов гидродинамического моделирования.

Для решения поставленных задач разработаны, опробованы и внедрены в практическую работу проектных подразделений БашНИПИнефти программные приложения:

-оцифровки бумажных карт подсчета запасов путем сканирования и превращения растра в векторную форму;

- обеспечения связи полученных векторных цифровых карт с автоматизированными базами данных оперативного управления добычей и обеспечения выверки пробуренного фонда скважин по всем категориям (действующие, остановленные, ликвидированные, находящиеся в консервации и т.д.);

-визуализации и вьюода на печать регламентных карт, использующих только фактическую и ретроспективную информацию с использованием инструментария ГИС ИнГео и Arc View 3.1а.

- интерфейсы к массивам, содержащие результаты гидродинамического моделирования;

- построения комплексных карт текущих и накопленных отборов, наложенных на графическую основу - «расчетная сетка»

гидродинамического моделирования, с данными по остаточным нефтенасыщенным толщинам на заданный период прогноза;

- интеграции ГИС-комплекса с действующими базами данных, работающих под управлением различных СУБД (PARADOX, FoxBase, FoxPro и др.).

По результатам работы выпущена «Временная методика автоматизированного построения карт в сети ПЭВМ отдела разработки Башнипинефть» - востребованное методическое пособие для специалистов ,

по анализу и проектированию разработки месторождений.

Сформированный программно-технический и информационно-технологический комплекс эффективно эксплуатировался в компьютерной i

сети БашНИПИнефти. Овладевший новыми инструментами коллектив проектировщиков использовал разработанные технологии при подготовке проектных документов других месторождений Башкортостана: Ахтинское, Бекетовское, Богатовское, Бузовьязовское и др.

Надо отметить, что по указанным месторождениям саморазвитие ГИС-приложений пошло в направлении автоматизированного построения карт для разделов проектных документов по экологии и ОВОС.

Общее методическое руководство описанными работами было выполнено к.т.н. И.Д. Кизиной. Автором диссертации отработаны методические подходы, проведен анализ эффективности ГИС-комплексов, реализованы программные приложения.

Получены следующие основные результаты:

1. разработан комплект цифровых карт, построенных в соответствии с действующими регламентами по разработке нефтяных месторождений (рис. 2) в следующем составе и количестве: карты текущих/накопленных отборов, карты текущих, суммарных, остаточных нефтенасыщенных толщин, структурная карта кровли пласта, карта пористости, карты расположения пробуренных и проектных скважин по Арланскому месторождению - 26 карт (Арланская, Николо-Березовская, Вятская, Юсуповская площади, по пластам Тульско - Бобриковского горизонта: CII, CIVO, CIV, CV, CVI0, С VI), по Туймазинскому месторождению - 28 карт( по пластам Бобриковского (CVI1, CVT2, CVI3), Турнейского горизонтов и Терригенного Девона (ДШ, ДЦУ)), а также комплексных карт накопленных и текущих отборов с сеткой остаточных нефтенасыщенных толщин (рис.3): по Арланскому месторождению - 24 карты(Арланская, Николо-Березовская площади, пласты Тульско -Бобриковского горизонта: CII, CIVO, CIV, CV, CVIO, CVI), по Туймазинскому месторождению- 2 карты (пласты Д1, ДП));

Рис.2 Фрагменты регламентных цифровых карт

Рис.3 Фрагменты комплексных цифровых карт, построенных на основе геологического и гидродинамического моделирования 2. Повышено качество информационной базы оперативного управления разработкой и гидродинамического моделирования за счет:

-штатных средств ГИС-систем (связность, топология, оперативный расчет площадей и длин полилиний);

-штатных средств ГИС-систем, используемых в комплексе со статистическими методами;

-разработки ГИС-приложений и инструктивно-методических материалов;

-обучения пользователей;

-выполнения администратором ГИС-комплекса наиболее сложных операций при развитии технологии поддержки анализа и проектирования разработки месторождений с использованием ГИС-систем,

Развитие ГИС-технологий в Уфимском филиале ООО «ЮганскНИПИнефть» (УФ ЮНИПИ) имело другой генезис, при котором на первый план вышли другие актуальные задачи проектирования и мониторинга разработки месторождений, потребовавшие большего использования достижений ESRI и других программно-информационных платформ. В этом институте к началу 2001 года под руководством д.т.н. проф. М.М. Хасанова большим коллективом авторов (И.Ф. Хатмуллин, Р.К. Мухамедшин, Н.Т. Карачурин, К.В. Абаков, и др.) было разработано оригинальное программное обеспечение для автоматизации подсчета запасов, анализа, проектирования и мониторинга разработки нефтяных месторождений - программные комплексы Gest, West, Expert и др. Автор диссертации принимал участие во внедрении и сопровождении указанных программ у пользователей, работающих в институте, в НГДУ, и FDP-центре НК ЮКОС, обеспечивал ведение баз данных внедряемых комплексов. Работа по анализу эффективности внедрения и эксплуатации указанных программ в проектировании разработки месторождений позволила найти незаполненные «ниши» для новых информационных технологий, обосновать использование базовых компонентов ArcGis 8.3 в версии САПР разработки и обустройства УФ ЮНИПИ.

Для УФ ЮНИПИ наиболее востребованным оказалось решение следующих задач:

1) автоматизация работы отдела экологического обеспечения проектирования разработки и обустройства месторождений, его программно-информационное обеспечение;

2) автоматизация работы отделов анализа и проектирования систем обустройства промыслов, его программно-информационное обеспечение;

3) обеспечение выполнения оперативных заданий управления по контрольно-лицензионным соглашениям на разработку месторождений ОАО «Юганскнефтегаз».

Ситуация была усугублена следующими факторами:

- наличием большого количества программ, использующих нестандартные форматы данных параллельно с корпоративными хранилищами данных, реализованными на реляционных СУБД;

- неполной стандартизацией информационного обмена в компьютерных сетях проектирования и мониторинга разработки месторождений;

- наличием карт месторождений в электронном и бумажном виде, построенных в различное время в разных пространственно-временных масштабах.

Технология поддержки автоматизированного проектирования и мониторинга месторождений ОАО «Юганскнефтегаз» с использованием ГИС-систем предполагала 6 этапов:

1) опробование компонентов ArcGis 8.3;

2) выполнение пилотных работ с использованием инструментов ГИС-систем;

3) обучение специалистов (геологов, технологов, экологов и др.) работе в среде ГИС-систем;

4) подготовка программных интерфейсов баз данных ГИС с базами данных программных комплексов, используемых в информационном обмене УФЮНИПИ;

5) участие группы разработчиков ГИС-приложений в решении научно-практических задач проектирования разработки месторождений, совместно с подготовленными пользователями ГИС-комплекса;

6) оптимизация работы пользователей ГИС-приложений в Intranet-сети института в условиях лицензионных соглашений.

Достигнуты следующие научные и практические результаты:

1. Создан программно-технический ГИС-комплекс УФ ЮНИПИ, включающий в себя:

- базовые компоненты: ArcVew 8.3, Arclnfo 8.3, Easy Trace 7;

- сервер базы цифровой картографии;

-программные приложения и интерфейсы с другими ГИС и базами данных;

- WEB-сервер ГИС-комплекса, с разделами: общие вопросы ГИС и ГИС-приложения, презентации, аналитические материалы, «горячая линия» пользователей, заявки на цифровые карты и использование лицензий.

2. Разработаны и опробованы на этом комплексе четыре новые эффективные методики, востребованные при управлении разработкой нефтяных месторождений ОАО «Юганскнефтегаз»:

1) Методика формирования карт ООС, выполненных путем интеграции геологических и технологических карт в единой методологии объектов ГИС (Рис. 4) с возможностью:

- унифицированного выделения зон (водоохранных, прибрежных, буферных), зон перекрытия пластов, расчета запасов нефти в выделенных зонах, визуализации и расчета зон стока поверхностных вод и т.д.;

- использования специализированных данных ООС совместно с геологической, технологической информацией за счет общности подходов выделения и классификации информационных объектов, их агрегирования, максимального использования инструментария ГИС и СУБД. На основе методики подготовлены карты месторождений: Асомкинское, Тепловское, Кудринское, Ефремовское, Восточно-Сургутское, Фаинское, Южно-

Балыкское, Западно-Малобалыкское, Угутское, Северо-Лемпинская площадь Салымского месторождения.

Рис.4 Фрагменты цифровых карт ООС 2) Методика подготовки карт для оптимизации схем раскустовки скважин с учетом геологии, экологии, экономики, орогидрографии, в которой использованы унифицированные подходы с добавлением следующего инструментария: Spatial Analyst, 3D Analyst, буферные зоны, мастер топологии (Рис.5). На основе методики подготовлены цифровые карты месторождений: Восточно-Сургутское, Западно-Малобалыкское. Угутское.

Рис.5 Фрагменты цифровых карт оптимизации схем раскустовки скважин 3) Методика оперативного подсчета площадей размещения проектного фонда эксплуатационных скважин на территории Ханты-Мансийского автономного округа по всем разрабатываемым месторождениям ОАО Юганскнефтегаз. Методика предусматривает стандартными средствами ArcInfo/ArcView и Spatial Analyst, выполнить расчет площадей внутри

лицензионных участков с использованием согласованной информации из действующих корпоративных баз данных НК ЮКОС и баз данных комплексов West и Gest, географических карт лицензионных участков. На основе методики выполнены расчеты по 28 месторождениям (Восточно-Правдинское, Южно-Сургутское, Майское, Мало-Балыкское и др.), которые подтвердили корректность использования недр лицензионных участков Ханты-Мансийского автономного округа, эксплуатируемых ОАО «Юганскнефтегаз».

4) Методика выявления коррозионно-опасных зон на внутрипромысловых и межпромысловых нефтепроводах на базе ГИС-модели, которая включает в себя комплексное использование ЗО-модели территории прокладки трубопроводов, природоохранных карт, действующих корпоративных баз данных (рис.6). Методика опробована для анализа и проектирования коррозионно опасных зон Асомкинского и Усть-Балыкского, Восточно- и Южно-Сургусткого месторождений ОАО «Юганскнефтегаз».

Рис. 6 Фрагменты ЗИ модели прокладки внутрипромысловых трубопроводов

При формировании ГИС-комплекса УФ ЮНИПИ общее методическое и организационное руководство осуществлено И.Д. Кизиной. Автором выполнены работы по обоснованию базовой конфигурации ГИС, опробованию отдельных компонентов ГИС, репликации карт пилотных проектов в решении задач пользователей, обучению пользователей, разработке структуры баз данных, участию в постановке задач, программировании и внедрении интерфейсов с другими информационными системами, выполнению расчетов для контроля лицензионных соглашений по использованию недр, обоснованию структуры ГИС-сайта УФ ЮНИПИ и организации службы сопровождения ГИС-комплекса УФ ЮНИПИ.

Выводом данной главы является то, что технология поддержки проектирования разработки и .обустройства нефтяных месторождений на основе ГИС-технологии в БашНИПИнефти и УФ ЮНИПИ обеспечила высокое качество и требуемую скорость подготовки цифровых карт к проектным документам. Новые типы цифровых карт, подготовленные с использованием приложений ГИС-технологий, вошли в стандартный набор картографического материала проектных документов БашНИПИнефти и УФ ЮНИПИ. Созданные прикладные ГИС-комплексы являются высоко эффективными средствами поддержки проектных работ в БашНИПИнефти и УФ ЮНИПИ. Тем не менее, имеется ряд проблем, решение которых требует

привлечения в теорию и практику автоматизированного проектирования разработки месторождений нефти и газа специальных методов и знаний информационных технологий.

Четвертая глава посвящена методическим и технологическим аспектам поддержки проектных работ разработки и обустройства нефтяных месторождений средствами геоинформационных технологий. Моделируется структура базовых типов карт, движение картографических данных в процессе проектирования на всех этапах жизненного цикла месторождения.

В формализации процессов проектирования используется объектно-ориентированный подход моделирования информационных процессов в методологиях структурного анализа SADT (Structured Analysis and Design Technique) и Унифицированного языка моделирования UML (Unified Modeling Language). Комплексирование подходов методологий UML и SADT раскрывает характерные моменты технологии поддержки проектирования средствами ГИС-технологий. Ключевым моментом является определение критериев (точек зрения) формализации процессов: периодичность подготовки проектных документов в ходе эксплуатации нефтяного месторождения, цифровые карты в разделах проектных документов, информационно-логические структуры цифровых карт, схемы реализации и компонентного состава средств поддержки проектных работ.

Рассмотрение процессов формирует схему информационно-логического моделирования (рис. 7).

^тггкгг"*! I

п^м- | ярофктиралямия I

Ломломвмлушй

Рис. 7 Схема информационно-логического моделирования Рассмотрение с точки зрения периодичности проектных документов выявляет последовательность подготовки проектных документов за все время жизни месторождения. Определяются создания условия и требования к проектным документам. В работе использованы диаграммы функционального взаимодействия компонентов системы IDEF0 (/САМ Definition language 0) и «диаграммы деятельности». Эти диаграммы являются основой построения «диаграмм классов» проектных документов. «Методами классов» на этих диаграммах представлены функциональные аспекты элементов проектных документов. Поэтому «методы классов» использованы для представления разделов проектного документа, в которых идет подготовка и обработка цифровых карт.

Информационно-логическое моделирование цифровых карт в разделах проектных документов выявляет последовательность подготовки цифровых карт, определение набора карт и ,их движения в ходе составления

конкретного проектного документа. Использованы диаграммы IDEF0 (последовательность подготовки разделов проектного документа), организационная диаграмма (состав входных/выходных цифровых карт). Статическая модель отражает состав основных цифровых карт в проектных документах.

Структуры цифровых карт моделируются с точки зрения информационно-логических структур цифровых карт. Рассматриваются пространственно - временная организация цифровых карт, структура и состав слоев базовых цифровых карт конкретного проектного документа. Результатом является информационная модель потоков картографических данных в процессе подготовки множества цифровых карт для проектных документов на этапе всего жизненного цикла месторождения.

Интеграция моделей структур цифровых карт, выделенных процессов подготовки карт и моделей потоков картографических данных формируют схему технологических процессов поддержки проектных работ средствами геоинформационных технологий (Рис.8)

Выделены следующие технологические процессы (111): - формирование базы карт проекта (процесс формирует исходную базу проекта цифровых карт, в которой хранятся исходные и промежуточные цифровые карты);

Рис. 8 Схема последовательности технологических процессов поддержки

проектных работ

-подготовка геологических цифровых карт (процесс поддерживает подготовку и интеграцию карт для раздела геолого-геофизической характеристики месторождения; выбор средств определяется форматами и степенью обновления цифровых карт);

- обработка цифровых карт в геолого-промысловом анализе и анализе вариантов разработки месторождения (процесс поддерживает сопоставление текущих показателей разработки с предыдущими проектными решениями и результатами геологического и гидродинамического моделирования, средствами ГИС выполняется подготовка карт динамики эксплуатации скважин месторождения, удельных запасов, карт расхождений и изменения ВНК и ГНК, проектная сетка скважин используется в подготовке цифровых карт схем разбуривания месторождения);

-подготовка цифровых карт обустройства месторождений и ОВОС (процесс поддерживает совместную подготовку набора карт для разделов обустройства месторождений и охраны окружающей среды; формируются границы, предназначенные для подсчета запасов нефти в природоохранных зонах);

-передача цифровых карт в архивную часть базы цифровых карт (в процессе выполняются действия по контролю качества и полноты карт, проверяется корректность карт по координатам опорных и разведочных скважин и положению объектов на территории месторождения).

Организация программных компонентов в технологических процессах и развертывание программного обеспечения (ПО) моделируется «диаграммами компонентов и развертывания».

В работе представлены подходы планирования работ и управления ТП, использования 1п1егпе1/Ьигапе1-технологий.

В главе 4 обоснован минимальный перечень нормативных документов при выполнении технологических процессов подготовки цифровых карт, рекомендуемый для оптимизации эксплуатации ГИС-компонентов и повышения эффективности использования ресурсов ГИС-технологий в САПР разработки месторождений нефти и газа:

- стандарт предприятия на состав цифровых карт для проектных документов (информационные структуры цифровых карт);

- стандарт предприятия обмена картографическими данными. (структура обменных форматов, процедуры передачи пространственных данных, схемы встраивания программных интерфейсов в комплексы моделирования и специализированные системы);

- стандарт предприятия расчета затрат на подготовку проектных карт (нормативы и формулы расчета затрат и времени подготовки цифровых карт).

Координация и методическое обеспечение выполнения технологических процессов картопостроения обеспечивается регламентом эксплуатации прикладных ГИС-комплексов в проектном институте, руководствами пользователей, администраторов баз данных и служб ГИС, методиками подготовки цифровых карт к проектным документам на разработку нефтяных месторождений и выполнения специальных расчетов в среде ГИС-систем.

Основной вывод главы 4 сводится к тому, что информационно-логическое моделирование систем и процессов цифровой картографии,

корректно примененное для определения состава нормативных и регламентных документов, позволило обосновать необходимость подготовки новых нормативных документов с целью более эффективного использования прикладных ГИС-комплексов в проектировании и при мониторинге эксплуатации месторождений в нефтяных компаниях.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Показано, что цифровая картография является ключевым функциональным и интегрирующим компонентом в автоматизированном проектировании разработки и обустройства множества нефтяных месторождений на всем протяжении их жизненного цикла.

2. Существующие технологии поддержки принятия решений в САПР разработки и обустройства нефтяных месторождений базируются на специализированном программном обеспечении и обеспечивают подготовку цифровых карт и проектных решений только на определенных этапах проектных работ. Требуемая связность и стандартизация технологий цифрового картопостроения пока не достигнута.

3. В САПР разработки и САПР обустройства нефтяных месторождений, состоящих из нескольких специализированных программно-информационных комплексов, объективно существуют проблемы:

-передачи цифровых карт проектных решений на следующие этапы проектных работ (выполненных относительно различных проектных документов, относительно этапов жизненного цикла месторождения, относительно месторождений - аналогов);

-наличия больших затрат времени и ресурсов на загрузку цифровых карт в специализированное ПО, их стандартизацию и унификацию;

- наличия этапов проектирования с недостаточным уровнем или полным отсутствием автоматизации.

4. Показано, что применение прикладных ГИС-комплексов в проектировании ряда месторождений Башкортостана и Нефтеюганского региона дало высокую эффективность их использования при принятии решений, так как обеспечило:

- повышение информативности и качества контроля качества данных в базах данных САПР разработки и обустройства месторождений нефти и газа;

- унификацию форматов, подготовку программных интерфейсов, типизацию баз данных хранимой и обрабатываемой информации;

-разработку новых модулей и алгоритмов или приложения к конкретной ситуации модулей и алгоритмов, разработанных для более общих сфер;

- разработку процедур снижения неопределенности и противоречивости исходной информации и подготовленных решений в рамках создания и пересмотра математических, концептуальных и др. моделей, применяемых в

управлении и проектировании объектов разработки и обустройства месторождений нефти и газа.

5. Разработана на основе комплексирования методологий структурного (SADT) и объектно-ориентированного анализов (UML) информационно-логическая модель процедур подготовки цифровых карт средствами прикладного ГИС-комплекса в комплексном проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений. В модели последовательно и корректно формализованы процедуры подготовки карт к проектным документам по всем этапам проектирования месторождений на протяжении всего жизненного цикла.

6. Разработана структура прикладной базы геоданных, программных приложений и оптимальных технологических схем поддержки принятия решений в САПР разработки и обустройства нефтяных месторождений с использованием прикладных ГИС-комплексов.

7. Разработана на основе информационно-логического моделирования система управления прикладным ГИС-комплексом в составе САПР разработки и обустройства месторождений, которая включает в себя нормативное обеспечение по цифровой картографии (стандарты предприятия, регламенты, руководства, методики и т.д.), планирование и учет работ, специализированный WEB-сайт (интерактивная методическая составляющая, синхронизация многоуровневой подготовки проектных карт) и работы пользователей.

8. Предложена схема организации прикладного ГИС-комплекса как интеграционной и функциональной части САПР разработки и обустройства нефтяных месторождений. Создание и эксплуатация прикладных ГИС-комплексов привело к расширению областей автоматизации и привело к выравниванию уровней автоматизации, повышению качества проектных работ за счет более высокой наглядности и обоснованности проектных решений.

Основные публикации по теме *

1. A.B. Иванцов, П.Ю. Кизин. Опыт использования 111111 "Геопак" для подготовки исходной информации для гидродинамического моделирования нефтяных месторождений// Изд-во Башнипинефть. Сборник: Молодые ученые Башнипинефти отраслевой науке. Уфа 1998. -С. 103-107

2. A.B. Иванцов, П.Ю. Кизин. Опыт организации многопользовательского доступа к базам цифровых карт// Изд-во Башнипинефть. Сборник: Проблемы освоения нефтяных месторождений.-Уфа 1999 -С. 52-54

3. И.Д. Кизина, П.Ю. Кизин, A.B. Иванцов. Временная методика автоматизированного построения карт в сети ПЭВМ отдела разработки Башнипинефть //Изд-во Башнипинефть.-Уфа 1999 -С. 104

4. И. Д. Кизина, П.Ю. Кизин, Е.А. Аглиулина, A.B. Иванцов Планирование информационных технологий подготовки проектной документации в разработке нефтяных месторождений// Изд-во Башнипинефть. Сборник:

Геология, разработка и эксплуатация нефтяных месторождений АНК Башнефть на современном этапе. -Уфа 2000 -С. 42-52

5. А.В. Иванцов. Программно-методическое обеспечение создания базы карт объектов разработки месторождений АНК Башнефть // Изд-во Башнипинефть. Сборник: Оптимизация доразведки и доразработки нефтяных месторождений и эксплуатации скважин и нефтепромыслового оборудования. -Уфа 1999. -С. 57-67

6. А.В. Иванцов. Выбор геоинформационных систем для автоматизации проектирования и мониторинга систем обустройства месторождений// Материалы конференции молодых ученых и специалистов «Проблемы развития нефтяной промышленности Западной Сибири». -Тюмень. 2001. -С.

7. Т.Ф. Манапов, И.Д. Кизина, A.B. Иванцов. Внедрение и развитие геоинформационных технологий для проектирования и мониторинга разработки в Уфимском филиале ООО «ЮганскНИПИнефть» и НК ЮКОС. Всероссийская научно-практической конференция «Геоинформатика в нефтегазовой отрасли». -Бугульма. -2003 .-С. 45-47

8. И. Кизина, В. Горбенко, В. Теплов, М. Каримов, A.B. Иванцов. Геоинформационные системы в решении актуальных задач проектирования и мониторинга трубопроводных систем ОАО «Юганскнефтегаз»// Научно-технический вестник ЮКОС» № 8. -Москва.-2003. -С.41-44

9. И.Д. Кизина, A.B. Иванцов. Геоинформационные комплексы в системах поддержки принятия решений автоматизированного проектирования разработки и обустройства нефтяных месторождений// Материалы 5-конференции «Информационные технологии в проектировании». -Тюмень.-

ю. A.B. Иванцов. Геоинформационные комплексы как составная часть системы поддержки принятия решений в автоматизированном проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений// Геоинформационные технологии в нефтепромысловом сервисе. Материалы VI-го конгресса нефтегазопромышленников России. -Уфа. -2005. -С.96 - 97.

145-148

2005

Соискатель

У

I

I

I

i

I

i I

aoosft 32£

"92 J

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Иванцов, Андрей Васильевич

1. Проблема цифровой картографии в комплексном анализе, проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений

1.1 Цифровые карты проекта пробной эксплуатации нефтяного месторождения

1.2 Цифровые карты этапа опытно-промышленной разработки месторождения

1.3 Цифровые карты этапа подготовки технологической схемы разработки нефтяного месторождения

1.4 Цифровые карты в проекте разработки нефтяного месторождения

1.5 Цифровые карты в подготовке анализа разработки нефтяного месторождения

1.6 Цифровые карты в авторском надзоре разработки нефтяного месторождения

1.7 Цифровые карты в подготовке проекта доразработки нефтяного месторождения

1.8 Применение цифровых карт в анализе разработки нефтяного месторождения

1.9 Цифровые карты в технико - экономическом обосновании коэффициента извлечения нефти

1.10 Использование цифровых карт в подготовке проекта ликвидации нефтяного месторождения 25 Выводы к главе 1.

2 Автоматизированные технологии подготовки карт для решения задач в области разработки и обустройства нефтяных месторождений.

2.1 Автоматизированные технологии подготовки цифровых карт средствами специализированного программного обеспечения

2.2 Геоинформационные технологии в решении актуальных задач нефтяной промышленности 36 Выводы к главе

3. Особенности подготовки цифровых карт для проектирования разработки и обустройства месторождений Башкортостана и Западной Сибири

3.1 Обеспечение поддержки подготовки карт для проектных документов в БашНИПИнефть

3.2 Организация технологии поддержки проектирования разработки и обустройства нефтяных месторождений в условиях Уфимского филиала ООО ЮганскНИПИнефть (УФ ЮНИПИ)

Выводы к главе

4. Методические подходы применения геоинформационных технологий в поддержке проектирования разработки и обустройства нефтяных месторождений

4.1 Информационно-логические модели управления разработкой крупного нефтедобывающего района и обоснование методических подходов для представления технологии поддержки проектных работ разработки и обустройства нефтяных месторождений средствами геоинформационных технологий

4.2 Информационно-логическое моделирование технологии поддержки проектирования разработки и обустройства нефтяных месторождений

4.3 Анализ внешних источников цифровых карт для проектов разработки и обустройства нефтяных месторождений

4.4 Технологическая схема процессов поддержки проектирования разработки и обустройства нефтяных месторождений средствами геоинформационных технологий

4.5 Организация программных компонентов технологических процессов поддержки проектирования разработки и обустройства нефтяных месторождений средствами геоинформационных технологий

4.6 Развертывание компонентов технологических процессов поддержки проектирования разработки и обустройства нефтяных месторождений средствами геоинформационных технологий

4.7 Планирование и администрирование технологических процессов поддержки проектирования разработки и обустройства нефтяных месторождений средствами геоинформационных технологий

4.8 Нормативное обеспечение технологических процессов поддержки проектирования разработки и обустройства нефтяных месторождений 135 Выводы к главе

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Анализ практического опыта применения геоинформационных технологий в проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений"

В разработке и обустройстве нефтяных месторождений картография является естественной системной связкой процессов проектирования и мониторинга эксплуатации на протяжении жизненного цикла месторождения. Различные карты являются частью проектной и эксплуатационной документацией.

Геоинформационные системы (ГИС-системы) это программно -аппаратные комплексы, обеспечивающие сбор, накопление, хранение, анализ и распространение пространственно-распределенной информации процессах и явлениях. ГИС-системы являются методологической основой цифровой картографии и высокотехнологичными программно-информационными продуктами. Степень использования их ресурсов в проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений недостаточна. С другой стороны, в системах автоматизированного проектирования (САПР) разработки и обустройства нефтяных месторождений возможности цифровой картографии представлены не полностью. Это отрицательно сказывается на поиске ресурсов, сокращающих затраты на проектные работы, в том числе на поддержку актуальности, качества и достоверности проектных карт.

Современное проектирование разработки и обустройства нефтяных месторождений является по существу автоматизированным, выполняемым в сети автоматизированных рабочих мест специалистов с использованием различных расчетных и моделирующих программ, автоматизированных баз данных и знаний, и, является по своей природе мультидисциплинарным. В результате постоянно расширяется область знаний традиционных специалистов, но и появляются новые научно-технические проблемы.

Одной из таких актуальных проблем современного проектирования разработки и обустройства нефтяных месторождений является исследование возможностей более эффективного использования ГИС-систем в интегрированной САПР разработки и САПР обустройства нефтяных месторождений.

Целью данной работы является совершенствование применения геоинформационных технологий (ГИС-технологий) в комплексном проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений, разработка методов организации прикладных ГИС-комплексов в качестве интеграционной и функциональной подсистемы в САПР разработки и обустройства нефтяных месторождений.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

1. Исследование проблематики картографии в комплексном анализе, проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений.

2. Анализ средств цифровой картографии как инструментов САПР разработки месторождений нефти.

3. Разработка компонентов специализированных ГИС-комплексов для поддержки принятия решений в проектировании и мониторинге эксплуатации нефтяных месторождений, принадлежащих двум крупным нефтедобывающим районам - Башкортостану и Нефтеюганскому району.

4. Анализ опыта использования ГИС-систем в задачах разработки и обустройства нефтяных месторождений.

5. Информационно-логическое моделирование процедур подготовки цифровых карт средствами прикладного ГИС-комплекса в комплексном проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений.

6. Обоснование структуры и функциональных характеристик прикладного ГИС-комплекса как составной части САПР разработки и обустройства нефтяных месторождений, интеграционной и организационной среды, системы логического ввода-вывода проектной информации. Методы исследований.

Исследования проводились с использованием подходов и методов:

- системного подхода к представлению месторождения как многоуровневого, многокомпонентного, одноциклового геолого-технического и экономико - экологического комплекса (ГТК и ЭЭК), существующего от момента открытия до окончания выработки промышленных запасов углеводородного сырья;

- представления проектирования как составной части управления развитием разработки нефтяных месторождений - множества ГТК и ЭЭК, находящихся на разных этапах жизненного цикла;

- методов информационно-логического моделирования технологических и организационно-технологических систем, методов геоинформационного моделирования, методов генерализации пространственных данных и их представления в ГИС и информационных системах общего типа.

На защиту выносятся:

1. Опыт использования ГИС-технологий в проектировании разработки и обустройства ряда нефтяных месторождений Башкортостана и Нефтеюганского района и результаты обобщения этого опыта.

2. Методические подходы моделирования состава компонентов прикладных ГИС-комплексов САПР разработки и обустройства месторождений, заключающиеся в синтезе методологий структурного анализа и объектно - ориентированного моделирования систем управления и моделирования.

3. Принципы и методы управления и эксплуатации прикладного ГИС-комплекса САПР разработки и обустройства нефтяных месторождений в условиях распределенных компьютерных сетей, ограниченном количестве лицензий.

4. Методы обоснования рекомендуемого нормативного обеспечения цифровой картографии, регламентов и стандартов для оптимизации эксплуатации прикладных ГИС-комплексов САПР разработки и обустройства нефтяных месторождений.

Научная новизна.

1. Показано, что основа методического обеспечения эффективной подготовки цифровых карт к разделам проектных документов средствами геоинформационных систем должна базироваться на процедурах интеграции проектных карт в единой методологии ГИС-систем, баз картографических данных, математического аппарата ГИС-систем, ЗБ-модели территорий месторождений и интерфейсов с моделирующими комплексами. Максимальное использование накопленного потенциала программных комплексов общего назначения применительно к проектированию разработки и обустройства нефтяных месторождений является первым видимым ресурсом повышения эффективности САПР разработки и обустройства месторождений, что проиллюстрировано в работе на четырех примерах.

2. Показано, что для научно-обоснованного поиска дополнительных путей повышения эффективности прикладных геоинформационных комплексов в интегрированной САПР разработки и обустройства месторождений, а также при их создании, необходимо информационно-логическое моделирование, объединяющее с общесистемной точки зрения предметные области разработки и 6 обустройства нефтяных месторождений и прикладных информационных технологий.

3. На основе проведенного анализа, в процессе информационно-логического моделирования, систематизированы состав и структура карт, процедуры подготовки проектных документов и цифровых карт в рамках единого подхода к проектированию и представлению месторождения с позиций разработки и обустройства месторождений. Использовано модельное представление месторождения как многокомпонентной одноцикловой системы, структура, свойства и состояние геолого-технического и эколого-экономических комплексов, которые уточняются в процессе проектной деятельности и мониторинга эксплуатации.

4. Обоснована необходимость комплексирования современных методологий информационно-логического моделирования, а именно: структурного анализа (SADT) и унифицированного языка моделирования (UML) - для проектирования прикладных ГИС-комплексов, встраиваемых в интегрированную САПР разработки и обустройства месторождений. Методами S ADT описываются процедуры подготовки проектных документов и карт, с помощью UML - структуры карт, процедуры создания картографических данных, схемы размещения компонентов ГИС-комплекса, схемы управления и перечень нормативно-методического обеспечения. Практическая значимость

1. Создание и внедрение в эксплуатацию в САПР разработки ДООО «БашНИПИнефть» и САПР разработки и обустройства Уфимского филиала ООО «ЮганскНИПИнефть» (УФ ЮНИПИ) прикладных геоинформационных комплексов привело к повышению обоснованности проектных решений, позволило выполнить проектные работы в заданные сроки при существенных ресурсных ограничениях.

2. Прикладные геоинформационные комплексы полностью или частично использованы в выполнении заданий нефтяных компаний, при подготовке и защите проектных документов следующих месторождений: в БашНИПИнефти (1998 - 2000 гг.): Туймазинское, Арланское, Бекетовское, Бузовьязовское, Шакшинское, Кушкульское, Балкановское, Сергеевское, Толбазинское, Забегаловское, Ахтинское, Николо-Березовская и Арланская площади Арланского месторождения; в УФ ЮНИПИ (2000 - 2003 гг.), Тепловское, Кудринское,

Ефремовское, Приобское, Восточно-Сургутское, Северо-Салымское, 7

Фаинское, Южно-Балыкское, Угутское, Мамонтовское, Северо-Лемпинская площадь Салымского месторождения и др.

3. Информационно-логическое моделирование цифровой картографии позволило обосновать минимально необходимый перечень нормативных документов, разработка и внедрение которых в нефтяных компаниях приведет к повышению эффективности использования ресурсов ГИС-систем в автоматизированном проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений, а также эффективности САПР. Апробация работы

Основное содержание и результаты работы обсуждены на научно-технической конференции «Проблемы освоения нефтяных месторождений» (Уфа, 1999 г.), на научно-практической конференции ВНИИЦ Нефтегазтехнология (Уфа, 1998 г.), научно-практической конференции студентов и аспирантов кафедры ФТТ УГНТУ (Уфа, 2000 г.), на конференции «Проблемы развития нефтяной промышленности Западной Сибири» (Тюмень, 2001 г.), 7-й Всероссийской научно-практической конференции «Геоинформатика в нефтегазовой отрасли» (Бугульма, 2003 г.), 5-ой научно-практической конференции «Информационные технологии в проектировании» (Тюмень, 2005), на секции «Геоинформационные технологии в нефтепромысловом комплексе» в работе 6-го Конгресса нефтегазопромышленников России (Уфа, 2005). Публикации.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в 10 печатных работах. Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, заключения, библиографического списка и приложений. Библиографический список включает 158 наименований. Работа без библиографического списка и приложений изложена на 144 страницах текста, включая 41 рисунок и 4 таблицы.

Заключение Диссертация по теме "Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений", Иванцов, Андрей Васильевич

Заключение!)

Авторский надзор Введение)) гГеолово-зеофизичьская хар.

Геалогочтромысповыйи тех экономическое обоснование вар разработки*/] + Технологические и яшхнико-экономочаские пок-пивяр ри:цх*6отки<; + TexHiMO-JxiiH анализ проектных /нниенийО

Техника и технология добычу)

Концепция обусторойствв!)

Строительство скважин!}

Обоснование прогноза добычи нефти и г«за обоснования буровых рнбоп>!,i ♦Проектирование систем контра/т и управления зврагработкоо!)

Проектирование систем контроля и управления за разработкойо

Программе доразеедки!)

Охрена недр и око среды/1 +3вкпючвние()

Уточненная технологическая схема Уточненный проект разработки

Введение*)

Гволого-авоф. харчо м-яО +Гоолого-пром. и тех.-экон. обоснование!) ♦Технолог и тех-зкон показатели вар разработки*)

Технико-экон, анализ проектных, решений!) +Техника и технология добычи() ^Концепция обустройства!) ♦Строительство скважин!)

Обоснование прогноза добычи и обоснование буровых работ!) ♦Проектирование систем контроля и управления за разработкой!) *Программа дораэведкиО ♦Охрана недр и окр. среды!) ♦Заключение*)

Дополнение к тех. схеме Дополнение к проекту разработки

Введение*)

Геолого-гвоф. хар-ка м-я() ♦Гэолого-пром и тех.-жон. обоснование*) ♦Технолог, и тех-жон. показатели вар. разработки() +Технико-зкон. анализ проектных, решений!) +Техника и технология добычи*? +Концепция обустройства!) +Строительство скважин!)

Обоснование прогноза добычи и обоснование буровых работ Q +Проектирование систем контроля и управления за разработкой() +Программа дораэведкиО ♦Охрана недр и окр. среды*) ^Заключение!)