ЦМОЭМ: цифровая модель для обустройства и эксплуатации нефтегазового месторождения
Ш. А. КАРИБОВ – директор департамента нефти и газа ЗАО «НЕОЛАНТ»
«Первую волну» внедрения ИТ на предприятиях топливно-энергетического комплекса (ТЭК) часто называют «лоскутной автоматизацией». Она носила локальный характер: компании внедряли специализированное программное обеспечение (ПО) для решения узких задач в таких областях, как логистика, автоматизация проектирования, управление финансами и так далее.
Хаотичность и фрагментарность «первой волны» внедрения ИТ в ТЭК не всегда позволяла достичь того уровня эффективности от внедрения информационных технологий, на какой рассчитывало руководство, решаясь на автоматизацию.
Сегодня у игроков рынка сформировалось не только понимание плюсов информатизации, но и четкое видение ее перспектив. И один из главных выводов, который сделан по итогам «первой волны», – максимальный эффект от информатизации производства достигается за счет интеграции разных типов информационных систем. И сейчас предприятия ТЭК стараются вырабатывать долгосрочную стратегию развития, рассчитанную на 10 и более лет.
Для нефтегазовых компаний требования к ИТ-системам поддержки управленческих решений обуславливаются рядом особенностей. Это:
- территориальная распределенность: добывающие предприятия расположены в самых удаленных точках страны, а управляющие компании – в центре;
- многообразие и сложность взаимосвязей производственных и бизнес-процессов;
- работа на российских и зарубежных объектах;
- требование обеспечения доступа к контролю качества управления и производственных показателей со стороны акционеров;
- соблюдение разнообразных общегосударственных и отраслевых законодательных и нормативных требований.
Нефтегазовые предприятия одними из первых включились в процесс автоматизации и информатизации производства: здесь острая необходимость в подъеме качества управленческих решений совпала с финансовыми возможностями.
Однако сегодня для компаний нефтегазового комплекса открываются новые горизонты для повышения:
- эффективности производства добывающих компаний;
- уровня безопасности труда и защиты окружающей среды;
- «прозрачности» бизнеса для собственников;
- соблюдения требований государственного законодательства и отраслевых нормативных документов.
Эксперты группы компаний «НЕОЛАНТ» доказали это на практике, внедряя такие решения, как:
- системы управления инженерными данными (СУИД);
- информационные системы поддержки принятия решений на основе межсистемной интеграции:
– геоинформационных систем (ГИС);
– СУИД;
– систем бизнес-аналитики (BI, Business Intelligence);
– модулей визуализации сводных показателей эффективности и их детализации на основе удобных и наглядных реалистичных графических 3D интерфейсов.
ЦМОЭМ – единое решение задач добывающих компаний
Одной из самых актуальных для добывающих компаний сегодня является задача технико-экономического обоснования инвестиций, оптимального планирования обустройства и эксплуатации месторождений. Жизненный цикл нефтегазодобывающих предприятий сопровождается накоплением большого количества не связанной между собой информации – планов капитальных ремонтов, реконструкций и нового строительства, программ бурения, карт, техрегламентов работы объектов, проектно-сметной документации (ПСД) и так далее. В связи с этим остро встает проблема организации хранения, поиска и доступа ко всем этим данным для проектировщиков, строителей, эксплуатационников, менеджеров и других специалистов.
Наиболее оптимальное ее решение – это создание единого электронного хранилища, доступ к данным которого удобен и понятен для всех. Специально для нефтегазодобывающих организаций компания «НЕОЛАНТ» предложила решение этой задачи, отражающее типовую структуру добывающего объекта, – цифровую модель для обустройства и эксплуатации месторождения (ЦМОЭМ).
Цифровая модель предназначена для технико-экономического обоснования инвестиций, разработки концепций обустройства месторождения, планирования его развития на краткосрочную и долгосрочную перспективы, поддержки принятия текущих управленческих и проектных решений, а также для решения целого ряда эксплуатационных задач. ЦМОЭМ стала развитием геоинформационной системы управления данными обустройства месторождения – ГИС УДОМ – раннего решения компании «НЕОЛАНТ», с помощью которой уже разработаны концепции двух месторождений для ООО «КогалымНИПИнефть» («ЛУКОЙЛ»): Тевлинско-Русскинского и ЮжноЯгунского.
ЦМОЭМ – заглянем вглубь?
ЦМОЭМ – это постоянно действующая информационная модель обустройства месторождения, которая объединяет в одном информационном пространстве всех специалистов, работающих над обустройством месторождения, и является удобным и эффективным инструментом их взаимодействия.
Информационная система на основе ЦМОЭМ отображает во взаимосвязи не только все наземные системы инфраструктуры месторождения – систему нефтесборных трубопроводов, поддержания пластового давления, энергообеспечения, автодороги, – но и погружное оборудование.
ЦМОЭМ объединяет в себе разнородную информацию о месторождении: геоинформационные данные, детализированную информацию по объектам месторождения, трехмерные информационные модели, электронную исполнительную документацию, технические паспорта объектов, сферические панорамы и многое другое.
Система на основе ЦМОЭМ отображает всю необходимую для оперативного принятия управленческих решений информацию в легком для восприятия виде благодаря широкому использованию инструментов визуализации: цветовых идентификаторов, полупрозрачности, расположения данных слоями, построения изолиний, диаграмм и так далее. Система поддерживает высокий уровень детализации данных – в ней хранится информация по отдельным объектам вплоть до скважины и скважинного оборудования. При выборе объекта на карте можно проанализировать состояние объекта, просмотрев полную информацию по нему.
Возможности ЦМОЭМ: концептуальное планирование
В ЦМОЭМ реализовано эффективное планирование развития схемы обустройства на несколько лет вперед на основе использования принципа временной шкалы «timeliner» – возможности моделирования во времени развития процессов обустройства: строительства, реконструкции, консервации, ликвидации с учетом ввода новых объектов обустройства и изменения объемов добычи/закачки жидкости и энергопотребления. Это позволяет выбирать оптимальный сценарий обустройства месторождения и обоснованно вырабатывать рекомендации по повышению добычи нефти (рис. 1).
В программе реализован расчет капиталовложений, необходимых для различных вариантов развития схемы обустройства, что позволяет создавать эффективный инвестиционный план построения инфраструктуры месторождения.
Рис. 1. Отображение инфраструктуры месторождения
Возможности ЦМОЭМ: проектирование
ЦМОЭМ объединяет в одной модели разделы проекта, созданные в различных САПР, на основании которых формирует единую цифровую модель «как спроектировано» (рис. 2). Эта модель позволяет еще до начала строительства выявлять коллизии и формировать предложения по их устранению.
Дополнительные возможности ЦМОЭМ на этапе проектирования:
- получение изометрических чертежей технологических трубопроводов;
- сбор и систематизация сведений об исходном состоянии объекта;
- автоматическое формирование технического паспорта объекта;
- и другие.
Рис. 2. Цифровая модель «как спроектировано»
Возможности ЦМОЭМ: строительно-монтажные работы
Благодаря связи графика строительных работ на месторождении с 3D моделями объектов ЦМОЭМ позволяет моделировать ход строительных работ, осуществлять мониторинг процесса строительства, включающий оценку соответствия построенного объекта проекту и принятым нормам, правилам, техническим условиям, интеграцию и визуализацию всех имеющихся данных в информационной системе и мгновенное выявление критических отклонений от графика (рис. 3).
В ЦМОЭМ осуществляется сбор и хранение данных о фактически смонтированных элементах, оборудовании и использованных материалах. Это позволяет в режиме реального времени обеспечивать всех участников строительства фактической информацией о конструкции, параметрах и характеристиках технологического объекта.
Рис. 3. 3D мониторинг процесса строительства
По мере строительства и сбора фактических данных об объекте в ЦМОЭМ осуществляется формирование электронной исполнительной документации «как построено».
Впоследствии все эти данные используются на этапе эксплуатации месторождения.
Возможности ЦМОЭМ: эксплуатация
Для предупреждения возникновения критических ситуаций на объектах в ЦМОЭМ используется визуальный контроль текущего состояния инфраструктурных объектов месторождения, для которого используются различные технологии, включая анализ сферических панорам. Использование этой технологии обеспечивает планирование, проведение и контроль осмотров и капремонтов.
Для решения эксплуатационных задач в системе реализована интеграция с различными расчетными модулями:
Экологические расчеты:
- моделирование и оценка убытков, возникших в результате различных аварий (маршруты разливов нефти с оценкой площади загрязнения, выбросы газа, воспламенение и так далее);
- разработка защитных мер в особенно опасных участках и планирование действий в чрезвычайных обстоятельствах;
- поддержка анализа пространственно-временной динамики опасных геологических процессов;
- изображение моделей результатов чрезвычайных ситуаций и оценка рисков.
Гидравлические расчеты:
- расчет сложных сетей добычи, сбора и транспортировки;
- прогнозирование критических ситуаций:
– появление жидкостной пробки и определение ее размеров;
– образование гидратов;
– образование газовых пробок и так далее; - расчет режимов течения;
- определение профилей давления/ температуры, расхода и так далее;
- анализ поведения скважины.
Расчеты систем энергоснабжения:
- расчет и прогнозирование установившихся режимов сложных электроэнергетических систем;
- анализ балансов мощности и потерь мощности;
- анализ распределений уровней напряжений;
- расчет начальных и перспективных значений токов коротких замыканий (КЗ) с учетом установившегося режима, предшествующего КЗ или без его учета;
- расчет потерь электроэнергии в сложных энергосистемах.
Сочетание визуальных и расчетных технологий удобно для решения эксплуатационных задач:
- расчет и подбор скважинного оборудования;
- проверка параметров работы скважины на соответствие рабочему диапазону оборудования;
- выработка рекомендаций по замене объектов или смене режима;
- выработка рекомендаций по оптимизации энергопотребления;
- расчет материального баланса;
- и многих других.
Результаты внедрения ЦМОЭМ
Учитывая все многообразие функциональных возможностей, можно сказать, что, во-первых, ЦМОЭМ представляет собой основу для взаимодействия разных специалистов: технологов, проектировщиков, строителей, экономистов и руководителей – и принятия ими обоснованных и согласованных решений. Каждый из них использует свой профессиональный подход, но все они оперируют данными об одном и том же объекте – месторождении.
Во-вторых, экономический эффект от использования ЦМОЭМ при обустройстве месторождения складывается из следующих факторов:
- увеличения добычи нефти за счет уменьшения коэффициента гидравлического сопротивления и снижения забойного давления в процессе эксплуатации за счет интеграции с соответствующей расчетной системой;
- выявления при помощи модуля гидравлических расчетов свободных незагруженных мощностей с учетом перспективных объемов добычи, позволяющего повысить эффективность использования трубопроводов до 10% (экономия капитальных затрат за счет минимизации диаметров вновь вводимых труб);
- сокращения прямых затрат, связанных с порывами нефтепроводов, за счет своевременного предупреждения системой о необходимости замены трубопроводов, выработавших ресурс;
- экономии операционных затрат на электроснабжении месторождения за счет анализа при помощи интегрированного расчетного модуля эффективности использования и выработки рекомендаций по оптимизации объектов, потребляющих электроэнергию.
Выводы:
- Сложность организационной структуры и многообразие видов деятельности требуют от нефтегазовых компаний внедрения решений, которые сформируют единое информационное пространство, интегрирующее и упорядочивающее все необходимые для эффективного управления предприятием данные. Ответом именно на эти актуальные запросы рынка становится развитие методологии информационных (цифровых) моделей и создания комплексных систем управления инженерными данными и систем поддержки принятий управленческих решений на их основе.
- Это весьма перспективное направление комплексной автоматизации и межсистемной интеграции на предприятиях ТЭК, решающее задачи повышения эффективности производства и безопасности труда, качества выполнения требований государственного законодательства и отраслевого регулирования.
- Разработанная специалистами «НЕОЛАНТ» цифровая модель для обустройства и эксплуатации месторождений ЦМОЭМ – ключевой ИТ-инструмент для повышения эффективности и безопасности работы добывающего предприятия.
Статья в формате pdf →
-
105062, Москва,ул. Покровка, д. 47А
- ☎ +7 (499) 999-00-00
- info@neolant.group
- neolant.group
