СИСТЕМА ИНТЕГРИРОВАННОГО КОНЦЕПТУАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ Российский патент 2018 года по МПК G06F17/50 

Область техники

Заявляемое изобретение относится к комплексным системам и способам проектирования месторождений углеводородов, и может быть использовано на ранних этапах реализации проекта по освоению месторождений нефти или газа. Концептуальное проектирование обеспечивает возможность внесения изменений на ранних этапах реализации проекта, что имеет существенное влияние на конечный результат при минимальных временных и ресурсных затратах. На более поздних стадиях любое изменение требует гораздо больших средств и не способно существенно повлиять на конечный результат. Таким образом, заявляемое техническое решение представляет собой инструмент принятия решений на ранних стадиях планирования и проектирования освоения месторождений углеводородов.

Уровень техники

Из уровня техники известны различные системы проектирования месторождений нефти или газа, решающие задачи, возникающие при проектировании: проведение скважин, формирование комплекса объектов поверхностного обустройства месторождения, определение капитальных и операционных затрат и т.д. В большинстве своем, такие решения относятся к компьютерно-реализуемым системам и способам проектирования, который может быть реализован в программном обеспечении.

Известны программные комплексы для проектирования месторождений, разработанные по модульному принципу специалистами компании SCHLUMBERGER. Для каждого отдельно взятого модуля разработан соответствующий алгоритм, реализованный, в том числе, и в виде программного продукта: интерпретация ГИС (PetrelTM Geophysics), геологическая интерпретация данных, моделирование (PetrelTM Geology Property 3D), добыча (Deside, Avocet Data Manager, ProdMan, OFM, Pipesim), бурение (Osprey Risk, Drilling Office, Osprey Reports, DrillDB), разработка месторождения (Eclipse), интерпретация петрофизических данных (Interactive Petrophysics), экономическая оценка и риски (Merak).

Все перечисленные модули могут быть использованы как по отдельности, так и в составе единого программного комплекса. Однако, данный комплекс не предусматривает возможности его модификации и адаптации к техническим требованиям российских компаний.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является изобретение по патенту ЕР 1701001 «Интегрированная система для оптимизации месторождений», реализующая способ оптимизации и управления общей производительностью месторождения, в виде следующей последовательности действий:

(а) оценивают совокупность капитальных затрат совместно с формированием графика ввода скважин в эксплуатацию, графика добычи, на основании исходных данных, в качестве которых используют проект разработки пласта на основании сведений об объеме добычи и прогнозе запасов,

(б) формируют проект бурения скважин, создают модель капитальных затрат и связанную с ней модель операционных затрат,

(c) вычисляют специальные затраты по проекту, основываясь на экологических данных,

(d) формируют экономический профиль месторождения и сводку денежных потоков для развития месторождения, основываясь на графике ввода скважин в эксплуатацию, графике добычи, модели капитальных затрат, модели операционных затрат и специальных затрат по проекту,

(e) судят о развитии и операционных рисках развития и эксплуатации, связанных с планом развития месторождения,

(f) в случае выявления значительных рисков корректируют набор графиков добычи и возвращаются к этапу (d), который обеспечивает формирование экономического профиля месторождения,

(g) в случае отсутствия значительных рисков определяют эксплуатационные риски месторождения, связанные с геологическими особенностями месторождения,

(h) в случае выявления производственных рисков коллектора, корректируют набор графиков добычи и возвращаются к этапу (d), который обеспечивает формирование экономического профиля месторождения,

(i) в случае отсутствия производственных рисков коллектора, определяют, существует ли экологический риск,

(j) в случае выявления экологических рисков, корректируют набор графиков добычи и возвращаются к этапу (d),

(k), в случае отсутствия экологических рисков, определяют альтернативные планы разработки с возможностью экономической оценки,

(l), при выявлении альтернативных планов разработки, повторяют этапы (а)-(k) для каждого из одного из альтернативных планов разработки и генерируют соответствующие экономические профили месторождения.

Известное техническое решение имеет сходное с заявляемым изобретением назначение и направлено на получение оптимального, с экономической и экологической точек зрения, проекта развития месторождения посредством перебора различных вариантов расчетов экономического профиля месторождения на основе исходных данных по профилю добычи. Однако, данное техническое решение основано только на анализе данных о существующих скважинах, а не проектируемых, и, по сути, является решением задачи выбора оптимального варианта эксплуатации существующего разработанного месторождения, и не содержит вариантов выбора оптимального размещения кустовых площадок, формирования оптимального поверхностного обустройства месторождения. Иными словами, известное техническое решение описывает решение более узкой задачи, связанной с оценкой капитальных и операционных затрат на развитие месторождения, оценкой эксплуатационных, экологических рисков, с использованием при этом оптимизационных алгоритмов, основанных на анализе данных по профилю добычи скважин.

Проектирование разработки месторождений углеводородного сырья осуществляется в России на основе известных трехмерных цифровых моделей месторождений с применением преимущественно зарубежного программного обеспечения (ПО) таких компаний, как: Schlumberger (GeoQuest и т.д.), Smedvig Technologies, Roxar Software Solutions, Western Atlas, Landmark Graphics (GeoGraphix, и т.д.), Paradigm Geophysical, CogniSeis, CGG Petrosystems, PGS Tigress, Seismic Microtechnology, GeoMatic, Quick look, Tigress, Western Atlas, DV_Geo и других.

К основным недостаткам использования зарубежного ПО для моделирования месторождений нефти и газа в российских компаниях и проектных институтах следует отнести:

- несоответствие техпроцесса освоения месторождений нефти и газа, заложенного в ПО, регламентам, предусмотренным российским законодательством;

- сложность модифицирования программного обеспечения (ПО), например, при необходимости включения дополнительных расчетных модулей;

- высокая стоимость.

Внедрение интегрированного подхода в процесс моделирования месторождений нефти и газа с использованием ПО осложняется существенным увеличением числа прорабатываемых вариантов, использованием различных подходов и методик для пласта, скважины и поверхностного обустройства с обеспечением их взаимосвязи, различных программных продуктов, необходимостью переноса данных из одних модулей в другие.

Раскрытие изобретения

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является необходимость преодоления недостатков, присущих аналогам, а именно, технической проблемой является отсутствие интегральной системы, обеспечивающей возможность формирования единого оптимального проекта месторождения на основе использования комплекса исходных данных, характеризующих продуктивный пласт, скважины, наземную инфраструктуру, а также финансовые показатели и экономические условия. Необходимость создания заявляемого изобретения продиктована также сокращением разведанных запасов и вовлечением в разработку новых участков, характеризующихся высокой степенью сложности и неопределенности; разработкой новых месторождений со слаборазвитой инфраструктурой; вовлечением в разработку большого числа объектов и необходимостью представления достоверных данных о разрабатываемых проектах месторождений на ранних стадиях проектирования с целью минимизации возможных расходов на внесение изменений в проекты.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в повышении эффективности системы проектирования за счет: использования методов достижения оптимального результата на каждом отдельном этапе проектирования, что приводит к итоговому оптимальному результату работы системы; обеспечения возможности параллельной обработки нескольких вариантов разрабатываемых проектов; упрощения и ускорения передачи исходных данных и полученных на каждом модуле результатов между отдельными функциональными блоками (модулями).

Кроме того, за счет того, что объектом изобретения является система, реализующая определенную последовательность действий, технический результат также заключается в обеспечении возможности интерпретации, обработки и взаимного преобразования разнородных исходных данных, касающихся геологических параметров, топографических данных, геофизических величин и экономических показателей, что позволяет сформировать оптимальный проект месторождения за счет проведения оптимизационных шагов как внутри каждого модуля, так при передаче данных от одного модуля к другому. Кроме того, заявляемое изобретение позволяет увеличить производительность системы при решении поставленной задачи, а также увеличить объем и вариативность обрабатываемых данных по сравнению с известными аналогами (т.е. позволяет производить обработку данных с получением результата (продукта) за меньшее количество времени). Кроме того, обработка данных в соответствии с заявляемым способом требует меньшего количества машинного времени и ресурсов для получения результата, в том числе оперативной памяти. Кроме того, изменение физического состояния блоков обработки (модулей), связанное с добавлением нового функционала, обеспечивает возможность меньшее количество раз запускать систему для получения результата, следовательно, экономить энергию, потребляемую данной системой. Кроме того, использование отдельных независимых блоков системы (за счет использования функционала, обеспечивающего выборку из огромного массива внешних баз данных и обработку по определенному алгоритму с использованием целевых показателей) снижает и вероятность ошибки, влияющей на получение более точного и достоверного результата.

Для наилучшего понимания сущности заявляемой системы составлен перечень определений и терминов, используемых в настоящем описании, а также краткое описание используемых алгоритмов и методов со ссылкой на общедоступные источники информации.

Кустовая площадка - в рамках настоящего изобретения - проект специальной площадки естественного или искусственного участка территории месторождения с расположенными на ней кустами скважин, а также технологическим оборудованием и эксплуатационными сооружениями, инженерными коммуникациями.

NPV (Net present value) - чистая приведенная стоимость (чистая текущая стоимость, чистый дисконтированный доход).

PI (Profitability Index) - индекс рентабельности, рассчитывается как отношение суммы дисконтированных денежных потоков к первоначальным инвестициям.

IRR (Internal rate of return) - процентная ставка, при которой чистая приведенная стоимость равна нулю.

VFP (Vertical Flow Performance) - таблица работы по подъему продукции скважины.

Геологический рейтинг скважин - приоритет бурения. Скважины с большим потенциалом по добыче или с закачкой, которая в большей степени влияет на добычу, имеют более высокий рейтинг. На основе данного рейтинга определяется последовательность ввода кустовых площадок в эксплуатацию и график бурения скважин.

НДС - направление движения станка на кустовой площадке.

Расслотирование скважин - процесс определения порядкового номера бурения скважины на кустовой площадке с учетом задаваемого расстояния между скважинами.

САРЕХ (Capital expenditure) - капитальные затраты.

ОРЕХ (Operating expenses) - эксплуатационные затраты.

БУ - буровая установка.

Поставленная задача решается тем, что система интегрированного концептуального проектирования месторождения углеводородов, включает процессор, соединенные с процессором блок ввода исходных данных и экономико-технологических параметров, блок вывода результатов работы системы, блок обработки, включающий проектные модули, блок памяти, выполненный с возможностью хранения промежуточных результатов реализации модулей, а также наборов команд, которые при выполнении их процессором, обуславливают реализацию следующих проектных модулей:

модуля разработки (1), выполненного с возможностью определения количества и координат забоев скважин, профилей добычи по скважинам,

модуля кустования (2), выполненного с возможностью проектирования оптимального размещения кустовых площадок (КП) и распределения скважин по КП,

модуля определения профиля добычи (3), выполненного с возможностью определения порядка ввода КП в эксплуатацию и составления графика бурения скважин,

модуля поверхностного обустройства (4), выполненного с возможностью определения оптимального размещения центров сбора продукции скважин, формирования коридоров коммуникаций КП на месторождении, определения параметров системы сбора продукции скважин, подготовки внешнего транспорта продукции скважин, утилизации попутного газа, расчета системы энергоснабжения, протяженности сети автомобильных дорог,

модуля экономики (5), выполненного с возможностью определения капитальных и операционных затрат на разработку и обустройство месторождения, NPV, PI, IRR месторождения в целом,

а также модуля - карты (6), представляющего собой активную базу данных, выполненную с возможностью обработки топографических карт посредством отображения на картах промежуточных результатов, полученных от модулей (1) и (2) с одной стороны, и передачей обработанных карт в модуль 4, с другой стороны,

при этом

модули (1)-(5) выполнены с обеспечением последовательной передачи полученных промежуточных результатов от предыдущего модуля к последующему,

а модули (1)-(4) выполнены также с возможностью определения NPV по промежуточному результату реализации каждого модуля,

при этом модуль (1) выполнен с возможностью обработки исходных данных с получением, в качестве результатов реализации модуля, по меньшей мере, оптимистичного, базового и пессимистичного вариантов профиля добычи по скважинам или кустовым площадкам и месторождению в целом,

модули (2)-(4) выполнены с возможностью обработки базового варианта, полученного из предыдущего модуля, с достижением локального оптимального промежуточного результата, и его передачи на вход предыдущего и/или последующего модуля, с циклическим повторением последовательности обработки до получения оптимального итогового результата, характеризующегося достижением устойчивого решения системы, которое представляет собой исходные данные для модуля (5).

Под устойчивым решением системы понимают решение, соответствующее заданным экономико-технологическим параметрам, а именно: максимальная экономическая эффективность, техническая реализуемость проекта, внешние технико-технологические ограничения, капитальные вложения, коэффициент истечения нефти (КИН).

Система дополнительно может содержать модуль Vertical Flow Performance (VFP) (7), представляющий собой набор корреляционных таблиц, выполненный с возможностью корректировки усредненных значений промежуточных результатов реализации модулей (2), (4) и передачи скорректированных данных в модуль (1), при этом в качестве исходных данных для модуля (7) используют усредненные значения параметров, представляющих собой промежуточные результаты реализации модулей (2), (4), а именно среднюю протяженность ствола скважины, средний наклон скважины, значения устьевого давления, физико-химические свойства продукции скважины, а выходными параметрами являются зависимость значений забойных давления от изменения дебита скважин, изменения газового фактора и изменения устьевого давления скважин.

В качестве исходных данных для заявляемой системы, в целом, и для модуля (1), в частности, используют геологические данные проектируемого месторождения, гидродинамическую модель, топографические карты, пользовательские настройки, а именно пользовательские данные по шаблонам систем разработки месторождения, по типу заканчивания скважин, параметры гидроразрыва пласта (ГРП), а выходными данными модуля (1) являются проект площадного распределения скважин, координаты скважин, их количество, рейтинг, тип и координаты забоев скважин, а также обработанные данные, поступившие от модуля (3).

В качестве исходных данных дополнительно для модуля (2) могут быть использованы типы буровых станков, проект типовой кустовой площадки, ограничения по конструкции скважины и бурению, а также промежуточные результаты реализации модуля (1), а выходными данными, являются проект оптимального размещения кустовых площадок, их количество, координаты, распределение скважин по кустовым площадкам, размещение скважин на кустовых площадках, геометрия и протяженность скважин.

Дополнительно, в качестве исходных данных для модуля (3) используют график мобилизации/демобилизации буровых станков, их количество, данные по продолжительности вышкомонтажных работ, а также промежуточные результаты реализации модуля (1) или (2), а выходными данными являются график бурения скважин, значения профиля добычи по кустовым площадкам, график ввода кустовых площадок в эксплуатацию.

Дополнительно, в качестве исходных данных для модуля (4) используют перечень диаметров трубопроводов для расчета коридоров коммуникаций между КП на месторождении, ограничения для выполнения гидравлических расчетов и подбора диаметров по участкам трубопроводов, пользовательские данные для расчета параметров системы электроснабжения месторождения, физико-химические свойства продукции скважин и данные по отдельным типам объектов поверхностного обустройства, а также промежуточные результаты реализации модуля (3), а выходными данными являются перечень объектов поверхностного обустройства проектируемого месторождения, схема коридоров коммуникаций между КП на месторождении, технические характеристики площадных объектов поверхностного обустройства месторождения.

Дополнительно, в качестве исходных данных для модуля (5) используют макроэкономические показатели, экономические и географические данные по региону проектирования месторождения, а также промежуточные результаты реализации модуля (1)-(4), а выходными данными являются значения капитальных затрат на разработку и обустройство месторождения, динамика капитальных и операционных затрат, показатели экономической эффективности проекта.

Дополнительно заявляемая система может содержать модуль серийных расчетов (8), выполненный с возможностью многократного запуска расчетов по цепочке модулей (1)-(4) с последующим сравнением полученных промежуточных результатов реализации модулей (1)-(4) по выбранному параметру, например, по суммарным капитальным и операционным затратам или NPV или PI.

Краткое описание чертежей

Заявляемое изобретение поясняется следующими изображениями.

На фиг. 1-26 представлены скриншоты экрана, как средства вывода результатов работы системы, в качестве демонстрации результатов выполнения работы отдельных этапов соответствующих модулей при работе заявляемой системы.

На фиг. 27 представлена схема передачи данных в заявляемой системе интегрированного концептуального проектирования.

На фиг. 28 представлен алгоритм получения оптимального решения модулей 1-4 с получением оптимистичного, базового и пессимистичного вариантов проектов.

Позициями на фигурах 27-28 обозначены: 1 - модуль разработки, 2 - модуль кустования, 3 - модуль определения профиля добычи, 4 - модуль поверхностного обустройства, 5 - модуль экономики, 6 - модуль- карта, 7 - модуль VFP, 8 - модуль серийных расчетов.

Осуществление изобретения

Архитектура системы построена по модульному принципу и обеспечивает поэтапную работу отдельных модулей, в целом формирующих единую интегральную модель проектирования месторождения. Это возводит систему в ранг единой цифровой платформы для инженерных моделей различных систем, рассматриваемых в рамках концептуального инжиниринга. Каждый модуль заявляемой системы предназначен для поиска локального оптимального результата и представляет собой отдельное техническое решение, которое может реализовано в виде программного кода.

Интеграция модулей между собой по определенной схеме (алгоритму) позволяет решать оптимизационные задачи в масштабе проекта. Объединение модулей в единую систему - интегратор - обеспечивает взаимосвязь модулей и позволяет реализовать итерационный подход к решению оптимизационной задачи снижения суммарных затрат на бурение и инфраструктуру.

Ниже представлено подробное описание изобретения. Специалисту понятно, что нижеприведенное описание осуществления изобретения носит исключительно пояснительный характер и не ограничивает объем притязаний, заявленных в формуле изобретения.

Заявляемое техническое решение может быть реализовано в виде программного комплекса, решающего поставленную задачу интегрального проектирования месторождения.

Детальная работа системы в дальнейшем поясняется на конкретном примере.

В качестве исходных данных для реализации работы системы в заявляемом примере использованы следующие: максимальное количество скважин на кустовой площадке (КП) равное 12; 2 буровых установки (БУ); 1 центр сбора продукции (ЦС). В общем случае, в зависимости от объема решаемых задач (от поставленной задачи проектирования) в качестве таких исходных данных могут быть использованы также финансово-экономическая модель (ФЭМ), физико-химические свойства продукции скважин, исходные данные по параметрам системы разработки месторождения, типы заканчивания и освоения скважин, ограничения по бурению скважин, временные интервалы по выполнению вышкомонтажных и буровых работ, настройки по объектам поверхностного обустройства месторождения, настройки по гидравлическим расчетам, исходные данные для расчета системы энергоснабжения месторождения, параметры системы утилизации попутного нефтяного газа, системы поддержания пластового давления. Указанные данные в цифровом виде через блок ввода данных помещают в блок памяти и при необходимости используют в соответствующих модулях блока обработки.

На основе указанных исходных данных с помощью модуля 1 выполняют формирование сетки скважин, определение уровней добычи/закачки по скважинам с использованием гидродинамической модели (Фигура 1 - сетка скважин). Промежуточным результатом реализации модуля 1 является набор сведений, например, о количестве скважин, типе скважин, их геологическом рейтинге, а также координаты забоев скважин и др. Полученные данные в табличном и графическом (например, карта забоев) варианте передают в модуль 2, где производят расчет количества и координат размещения кустовых площадок, распределение скважин между кустовыми площадками, определяют НДС кустовых площадок, ведут расслотирование скважин и формируют геометрию скважин. Дополнительную, необходимую для реализации модуля 2, информацию по скважинам направляют из блока памяти. Результатом реализации модуля 2 является набор сведений по количеству кустовых площадок, их координатам, карта распределения и размещения скважин по кустовым площадкам, а также сведения о геометрии и протяженности проектируемых скважин. На фигуре 2 приведены табличные значения, характеризующие координаты забоев скважин, являющиеся дополнительными исходными данными для модуля 2. Для построения наиболее экономически выгодной схемы обустройства месторождения, кустование в модуле 2 рассчитывают итерационно с изменением максимального количества скважин на кустовой площадке: 1, 12 (в приведенном примере описан вариант перебора значений по базовому варианту), 18, 24. Под базовым вариантом понимают стартовый набор исходных данных по всем модулям системы, на основе которого в качестве промежуточного результата получают первый - базовый вариант расчета. Далее выполняют итерации по параметрам системы (итерируемые параметры определяются специалистами по каждому модулю и зависят от специфики конкретного проекта). Получаемые результаты сравниваются между собой по техническим и экономическим параметрам.

Результат кустования для каждого из вариантов максимального количества скважин на кустовой площадке представлен на фигурах 3-4 (Фигура 3 - Кустование скважин, 1 скважина на одну КП, Фигура 4 - Кустование скважин, 12-24 скважины на одну КП). Подробную информацию по каждой кустовой площадке передают в модуль 3 (Фигура 5). Из модуля 6 в рассматриваемом примере в модуль 3 была направлена топографическая основа (карта) (Фигура 6). В модуле 3, исходя из геологического рейтинга скважин, определяют рейтинг кустовых площадок. Далее определяют даты ввода скважин в эксплуатацию на основе графика мобилизации буровых установок и рейтингов кустовых площадок. Для расчета профилей кустовых площадок суммируют профили скважин, принадлежащие данным кустовым площадкам. Результат расчета дат ввода скважин по базовому варианту кустования скважин отображен на Фигуре 7.

Общепринятым подходом при разработке технических решений по системе поверхностного обустройства на этапе концептуального проектирования является проектирование для фиксированного профиля добычи (модуль 3). Для этого фиксированного профиля выполняют вариантную проработку технических решений по системам сбора и подготовки нефти и газа, системам поддержания пластового давления и утилизации подтоварной воды, внешнего транспорта, утилизации попутного газа, энергоснабжения месторождения, логистики. По всем полученным вариантам выполняют расчет экономических затрат и показателей экономической эффективности.

Однако, при таком подходе не учитываются риски, связанные с неопределенностями по геологии и системе разработки месторождения. Изменение значения профиля добычи может привести к необходимости пересмотра всех решений. В заявляемой системе реализована возможность выполнения расчетов для набора исходных данных по профилю добычи (как классически для трех вариантов Р90 (пессимистичный) - Р50 (базовый) - P10 (оптимистичный), так и для любого другого количества). Также реализована возможность задавать вероятность для каждого из вариантов профилей. Это позволяет выполнить вариативный расчет по профилю добычи для фиксированной схемы обустройства месторождения и определить наиболее устойчивый к изменениям по исходным данным вариант. Таким образом, в заявляемой системе реализована возможность определения оптимального варианта исходя из неопределенностей по добыче и ожидаемых затрат по проекту.

Для моделирования систем поверхностного обустройства месторождений, включая системы сбора продукции скважин, подготовки и внешнего транспорта нефти, системы поддержки пластового давления (ППД), энергоснабжения месторождения, утилизации попутного газа, объектов вспомогательного назначения, возможно построение схем проведения соответствующих коммуникаций в автоматическом режиме в модуле 4, либо их прорисовка в ручном режиме в модуле 6. Для корректного расчета схем поверхностного обустройства из модуля 6 в модуль 4 направляют картографические данные. В модуле (4) реализована возможность загружать для отображения данные как растровых, так и векторных форматов. При этом все картографические данные отображаются в масштабе с привязкой к заданной системе координат, что позволяет определять протяженность линейных объектов непосредственно в системе.

Результат построения схем обустройства по вариантам кустования, полученным из модуля 2, отображен на Фигурах 8-9 (Фигура 8 - Схема поверхностного обустройства, 1 скважина на одну КП, Фигура 9 - Схема поверхностного обустройства, 12-24 скважины на одну КП). Результатом работы модуля 4 также являются данные, характеризующие перечень объектов поверхностного обустройства, их технические характеристики (производительность, мощность, протяженность линейных объектов и др.), годы ввода в эксплуатацию. После построения схемы обустройства в модуле (4) последовательно рассчитывают инженерные показатели (расчет материального баланса, гидравлики, потребления э/э, утилизации газа) и осуществляют подбор диаметров для участков трубопроводов нефтесборного коллектора (НСК) и водоводов высокого давления (ВВД). В качестве дополнительных исходных данных для расчета экономики в модуле (5) (капитальные и операционные затраты, динамика капитальных затрат, показатели экономической эффективности: NPV, IRR, PI) используют финансово-экономическую модель (ФЭМ). Импорт ФЭМ осуществляют непосредственно в модуль 5. Данный модуль выполнен с возможностью отображения результатов экономических расчетов в соответствующих вкладках (Фигура 10). Выбор оптимальной схемы обустройства определяется на основе полученных капитальных и операционных затрат. Детальная информация по экономике для каждой из схем обустройства отображена на рисунках 11-14 (Фигура 11 - Показатели экономической эффективности, 1 скважина на одну КП, Фигура 12 - Показатели экономической эффективности, 12 скважин на одну КП, Фигура 13 - Показатели экономической эффективности, 18 скважин на одну КП, Фигура 14 - Показатели экономической эффективности, 24 скважины на одну КП). Итоговая таблица экономической эффективности по всем рассчитываемым в примере вариантам обустройства представлена в таблице 1.

Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод, что наиболее привлекательным вариантом в экономическом плане является схема обустройства с 18 скважинами на одну кустовую площадку (NPV 1341 млн.руб.).

В связи с этим был произведен пересчет сетки скважин, уровней добычи/закачки по скважинам в модуле 1 с учетом изменения параметра по максимальному количеству скважин на кустовую площадку с 12 на 18. Результаты расчетов дат ввода скважин по диапазону ввода буровых установок от 1 до 5 представлены на фигурах 15-19 (Фигура 15 - Профиль добычи/закачки, 1 БУ, Фигура 16 - Профиль добычи/закачки, 2 БУ, Фигура 17 - Профиль добычи/закачки, 3 БУ, Фигура 18 - Профиль добычи/закачки, 4 БУ, Фигура 19 - Профиль добычи/закачки, 5 БУ). Был зафиксиррван показатель по максимальному количеству скважин на одну кустовую площадку на значении 18, после чего выполнен перебор вариантов по количеству буровых установок - от одного до 5 БУ (модуль 3). Соответственно, был выполнен пересчет схем поверхностного обустройства для каждого из вариантов БУ. Результат представлен на фигурах 20-21 (Фигура 20 - Схема поверхностного обустройства, 1-4 БУ, Фигура 21 - Схема поверхностного обустройства, 5 БУ) (модуль 4). Затем выполняли пересчет детальной информации по экономике для каждой из полученных схем обустройства, см. фигуры 22-26 (Фигура 22 - Показатели экономической эффективности, 1 БУ, Фигура 23 - Показатели экономической эффективности, 2 БУ, Фигура 24 - Показатели экономической эффективности, 3 БУ, Фигура 25 - Показатели экономической эффективности, 4 БУ, Фигура 26 - Показатели экономической эффективности, 5 БУ). Итоговая таблица экономической эффективности по всем вариантам скорректированного расчета поверхностного обустройства представлена в таблице 2.

Из Таблицы следует, что самым экономически эффективным вариантом является схема обустройства с 3 буровыми установками (NPV 2121 млн.руб.). Установлено, что вариативность по увеличению количества центров сбора ведет к большему снижению экономической эффективности. Для близких средних значений экономических показателей выбор рекомендуемого варианта может быть выполнен на основе данных по разбросу максимального и минимального значения параметра или по ожидаемому отклонению от среднего значения. Это позволяет выбрать наиболее устойчивое по отношению к переменным параметрам техническое решение с наиболее гибкими характеристиками.

В приведенном примере использования заявляемой системы показан один из вариантов взаимной передачи данных между модулями, ведущий к получению оптимального результата, определенного по максимальной экономической эффективности (строка 3 таблицы 2).

Количество рассматриваемых итераций (вариантов) определяется исходными данными по проекту. На основе выполненных расчетов выбирают вариант с наиболее оптимальной технологической системой и лучшими показателями экономической эффективности. Система за счет реализации интеграции между модулями с возможностью выполнения итеративных расчетов позволяет выполнять серийные расчеты для значительно большего количества вариантов по сравнению с вариантами выполнения расчетов без использования системы (с использованием модуля серийных расчетов 8).

В таком случае выбор рекомендуемого варианта будет основан не на выборочных исходных данных, а на серийном многовариантном переборе параметров по определенным циклам. Такой подход позволяет провести количественную оценку риска, связанного с изменением исходных данных. Осуществление рассматриваемого примера по заявляемому способу позволило существенно повысить количество проработанных вариантов и при этом сократить время выполнения расчетов.

Модуль VFP представляет собой набор корреляционных таблиц и предназначен для расчета потерь давления в стволе скважины и последующего учета полученных данных по забойному давлению при расчете гидродинамической модели объекта разработки.

Генерация VFP таблиц выполняется на основе исходных данных: физико-химические свойства продукции скважины, конструкция скважины, граничные условия по давлению на устье или забое скважины.

В результате выполнения описанного выше примера реализации работы заявляемой системы был получен максимально устойчивый рекомендуемый вариант, характеризующийся минимальными затратами или максимальной экономической эффективностью в потенциально возможном коридоре изменения исходных данных. С помощью заявляемой информационной интегральной системы был выполнен анализ значительного массива техническо-экономических характеристик схем обустройства месторождения при оптимизации вычислительных ресурсов. Помимо этого, ее применение позволило увеличить время на детальную проработку решений для рекомендуемого варианта.

Результатом реализации заявляемой системы является исчерпывающий набор данных по системе разработке, количеству скважин и кустовых площадок, объемам бурения, профилям добычи и закачки по скважинам, кустовым площадкам, всему проекту, данные по графику бурения, перечню и характеристикам объектов поверхностной инфраструктуры. Средства визуализации позволяют представить на карте схему обустройства месторождения с возможностью просмотра характеристик и параметров работы всех спроектированных объектов. По всем объектам и процессам рассчитываются экономические показатели, которые отображаются в интерфейсе системы.

Использование заявляемой системы обеспечивает снижение затрат при проектировании месторождения углеводородов, включая процесс разработки и обустройства месторождения; повышение качества выполнения проектов за счет проработки различных вариантов с выбором оптимального; возможность контроля процесса эволюцию проекта.

Изобретение относится к системе интегрированного концептуального проектирования месторождения углеводородов. Технический результат заключается в повышении эффективности системы проектирования месторождений углеводородов. Система включает процессор, соединенные с процессором блок ввода исходных данных и экономико-технологических параметров, блок вывода результатов работы системы, блок обработки, включающий проектные модули, блок памяти, выполненный с возможностью хранения промежуточных результатов реализации модулей, а также наборов команд, которые при выполнении их процессором, обуславливают реализацию указанных проектных модулей, таких как модуль разработки, модуль кустования, модуль определения профиля добычи, модуль поверхностного обустройства, модуль экономики, модуль - карта, модули выполнены с обеспечением последовательной передачи полученных промежуточных результатов от предыдущего модуля к последующему. 8 з.п. ф-лы, 2 табл., 28 ил.

1. Система интегрированного концептуального проектирования месторождения углеводородов, включающая процессор, соединенные с процессором блок ввода исходных данных и экономико-технологических параметров, блок вывода результатов работы системы, блок обработки, включающий проектные модули, блок памяти, выполненный с возможностью хранения промежуточных результатов реализации модулей, а также наборов команд, которые при выполнении их процессором, обуславливают реализацию указанных проектных модулей:

модуля разработки (1), выполненного с возможностью определения количества и координат забоев скважин, профилей добычи по скважинам,

модуля кустования (2), выполненного с возможностью проектирования оптимального размещения кустовых площадок (КП) и распределения скважин по КП,

модуля определения профиля добычи (3), выполненного с возможностью определения порядка ввода КП в эксплуатацию и составления графика бурения скважин,

модуля поверхностного обустройства (4), выполненного с возможностью определения оптимального размещения центров сбора продукции скважин, формирования коридоров коммуникаций КП на месторождении, определения параметров системы сбора продукции скважин, подготовки внешнего транспорта продукции скважин, утилизации попутного газа, расчета системы энергоснабжения, протяженности сети автомобильных дорог,

модуля экономики (5), выполненного с возможностью определения капитальных и операционных затрат на разработку и обустройство месторождения, NPV, PI, IRR месторождения в целом,

а также модуля - карты (6), представляющего собой активную базу данных, выполненную с возможностью обработки топографических карт посредством отображения на картах промежуточных результатов, полученных от модулей (1) и (2) с одной стороны, и передачей обработанных карт в модуль 4, с другой стороны,

при этом

модули (1)-(5) выполнены с обеспечением последовательной передачи полученных промежуточных результатов от предыдущего модуля к последующему,

а модули (1)-(4) выполнены также с возможностью определения NPV по промежуточному результату реализации каждого модуля,

при этом модуль (1) выполнен с возможностью обработки исходных данных с получением, в качестве промежуточных результатов реализации модуля, по меньшей мере, оптимистичного, базового и пессимистичного вариантов профиля добычи по скважинам или кустовым площадкам и месторождению в целом,

модули (2)-(4) выполнены с возможностью обработки базового варианта, полученного из каждого предыдущего модуле, с достижением локального оптимального промежуточного результата, и его передачи на вход предыдущего и/или последующего модуля, с циклическим повторением последовательности обработки до получения оптимального итогового результата, характеризующегося достижением устойчивого решения системы, которое представляет собой исходные данные для модуля (5).

2. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что под устойчивым решением системы понимают решение, соответствующее заданным экономико-технологическим параметрам, а именно: максимальная экономическая эффективность, техническая реализуемость проекта, внешние ограничения, капитальные вложения, коэффициент истечения нефти (КИН).

3. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что она дополнительно содержит модуль Vertical Flow Performance (VFP) (7), представляющий собой набор корреляционных таблиц, выполненный с возможностью корректировки усредненных значений промежуточных результатов реализации модулей (2), (4) и передачи скорректированных данных в модуль (1), при этом в качестве исходных данных для модуля (7) используют усредненные значения параметров, представляющих собой промежуточные результаты реализации модулей (2), (4), а именно среднюю протяженность ствола скважины, средний наклон скважины, значения устьевого давления, физико-химические свойства продукции скважины, а выходными параметрами являются зависимость значений забойных давления от изменения дебита скважин, изменения газового фактора и изменения устьевого давления скважин.

4. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что в качестве исходных данных для заявляемой системы, в целом, и для модуля (1), в частности, используют геологические данные проектируемого месторождения, гидродинамическую модель, топографические карты, пользовательские настройки, а именно пользовательские данные по шаблонам систем разработки месторождения, по типу заканчивания скважин, параметры гидроразрыва пласта (ГРП), а выходными данными модуля (1), являются проект площадного распределения скважин, координаты скважин, их количество, рейтинг, тип и координаты забоев скважин, а также обработанные данные, поступившие от модуля 3.

5. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что дополнительно, в качестве исходных данных для модуля (2) используют типы буровых станков, проект типовой кустовой площадки, ограничения по конструкции скважины и бурению, а также промежуточные результаты реализации модуля (1), а выходными данными являются проект оптимального размещения кустовых площадок, их количество, координаты, распределение скважин по кустовым площадкам, размещение скважин на кустовых площадках, геометрия и протяженность скважин.

6. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что дополнительно, в качестве исходных данных для модуля (3) используют график мобилизации/демобилизации буровых станков, их количество, данные по продолжительности вышкомонтажных работ, а также промежуточные результаты реализации модуля (1) или (2), а выходными данными являются график бурения скважин, значения профиля добычи по кустовым площадкам, график ввода кустовых площадок в эксплуатацию.

7. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что дополнительно, в качестве исходных данных для модуля (4) используют перечень диаметров трубопроводов для расчета коридоров коммуникаций между КП на месторождении, ограничения для выполнения гидравлических расчетов и подбора диаметров по участкам трубопроводов, пользовательские данные для расчета параметров системы электроснабжения месторождения, физико-химические свойства продукции скважин и данные по отдельным типам объектов поверхностного обустройства, а также промежуточные результаты реализации модуля (3), а выходными данными являются перечень объектов поверхностного обустройства проектируемого месторождения, схема коридоров коммуникаций между КП на месторождении, технические характеристики площадных объектов поверхностного обустройства месторождения.

8. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что дополнительно, в качестве исходных данных для модуля (5) используют макроэкономические показатели, экономические и географические данные по региону проектирования месторождения, а также промежуточные результаты реализации модуля (1)-(4), а выходными данными являются значения капитальных затрат на разработку и обустройство месторождения, динамика капитальных и операционных затрат, показатели экономической эффективности проекта.

9. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что она дополнительно содержит модуль серийных расчетов (8), выполненный с возможностью многократного запуска расчетов по цепочке модулей (1)-(4) с последующим сравнением полученных промежуточных результатов реализации модулей (1)-(4) по выбранному параметру, например, по суммарным капитальным и операционным затратам или NPV или PI.