Введение к работе
Актуальность темы. Современные методологии и средства автоматизированного управления и контроля разработкой месторождений углеводородного сырья(УВС) позволяют повысить эффективность системы добычи, соблюсти более жесткие экологические нормы и положительно сказаться на общем росте уровня экономической эффективности.
Использование современных постоянно действующих геолого-технологических моделей (ПДГТМ) позволяет отслеживать в динамике выработку остаточных запасов углеводородов, точнее прогнозировать добычу нефти и газа, моделировать геолого-технические мероприятия по повышению нефтегазоотдачи и эффективности работы, более обоснованно рассчитывать наиболее рациональные и экономически эффективные варианты разработки продуктивных пластов.
В настоящее время в России идет процесс внедрения передовых компьютерных технологий в практику проектирования и управления разработкой УВС. Наиболее прогрессивным представляется применение для построения ПДГТМ программных продуктов, позволяющих оперировать с геологической и технологической информацией во всем ее объеме (3D) и с учетом изменений во времени.
Моделирование разработки месторождений происходит по стандартному алгоритму, который заключается в создании геологической и технологической моделей разработки, впоследствии интегрирующихся в гидродинамическую модель. Такая модель делает возможным анализ процесса разработки во времени, реализуя классический подход создания ПДГТМ. Программные комплексы, призванные моделировать разработку месторождений углеводородов, охватывают все стадии построения ПДГТМ.
На этапе создания технологической модели, которая включает в себя информацию о конструкции добывающих скважин и системе сбора,
V ;
1 Ґ"
происходит проектирование схемы разбуривания месторождения. Процесс моделирования траекторий эксплуатационных скважин автоматизирован в большинстве симуляторов, но только для вертикальных скважин. Проектирование сложных траекторий (наклонно-направленных и с горизонтальными участками) эксплуатационных скважин в рассмотренных системах моделирования представляет собой трудоемкий и длительный процесс. Проектировщик вручную задает ячейки модели «прошитые» сложной траекторией. Характер процедуры является потенциальным источником ошибок, осложняет ввод и добавление интервалов отбора, а часто делает моделирование скважин сложного строения на практике невозможным. Проектировщик вынужден использовать горизонтальные траектории эксплуатационных скважин там, где целесообразнее использовать многопрофильные сложные траектории. В пакетах, поддерживающих оптимизационное моделирование скважин сложного строения, используются частные случаи автоматизированного моделирования траекторий и не охватываются все возможные варианты постановки задач оптимизации.
Существующие комплексы детального моделирования скважин наклонно-направленного и горизонтального строения применяются уже после концептуальных расчетов ПДГТМ, поэтому моделирование происходит без учета фильтрационных свойств и геологического строения разрабатываемого месторождения.
Проблема состоит в том, что существующий подход не позволяет автоматизировано создавать схемы разработки месторождений, с использованием траекторий скважин сложного строения, с учетом многих возможных вариантов оптимизационных задач. В связи с этим снижается качество моделирования разработки месторождений и, как следствие, достоверность дальнейших гидродинамических расчетов.
Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка методологии и архитектуры программного комплекса для создания схем разработки месторождений УВС на базе единой трехмерной информационной среды, объединяющей систему оптимизационного моделирования скважин сложного строения, геологическую и фильтрационную модель пласта.
Интегрированная среда должна позволять эксперту, в автоматизированном и ручном режимах, создавать схемы разбуривания месторождений, с учетом информации о геологическом строении и распределении фильтрационных свойств пласта. Автоматизированный режим должен обеспечивать технологические ограничения буровых инструментов, локальные особенности залегания продуктивных пластов в зонах перфорации скважин. Инструментарий на базе разработанной архитектуры должен предоставлять возможности моделирования кустового бурения, добуривания стволов к существующим скважинам и кустам.
Решение поставленной в диссертации проблемы связано с решением следующих взаимосвязанных между собой задач. Это задачи создания:
- Методологии, позволяющей создавать схемы разработки месторождений с
использованием оптимизационной системы моделирования скважин сложного
строения и учетом геолого-физических, фильтрационно-емкостных и
геометрических характеристик залежи.
Архитектуры программного комплекса, реализующего предлагаемую методологию.
Программных модулей, реализующих предлагаемую архитектуру, для
проверки эффективности методологии. В частности: модуля импорта в единую трехмерную среду моделирования информации о траекториях скважин и геологической модели продуктивного пласта; модуля унификации импортированных в трехмерную среду элементов: траекторий разведочных скважин, координат ячеек модели геологического строения продуктивного пласта; модуля визуализаціш фильтрационно-емкостных свойств геолопяеской модели; модуля экспорта (передачи) полученной в единой трехмерной среде моделирования информации о спроектированной схеме разбуривания месторождения в стандарты распространенных пластовых симуляторов (ПС).
- Инструментария оптимизационного моделирования скважин сложного строения, учитывающего технико-технологические параметры бурения, фильтрационные свойства пласта и геометрическое расположение интервалов отбора.
Подсистемы контроля проектируемых траекторий, учитывающей технологические параметры бурения и влияния на процессы бурения и добычи конусов допуска скважин сложного строения.
Методы исследования. Для решения поставленных задач используются методы системного анализа, теория оптимизации, методы и технологии объектно-ориентированного программирования и теория имитационного моделирования.
Научная новизна. В диссертационной работе были получены следующие результаты:
-
Предложена методология геологического моделирования месторождений сложного строения необходимая для проектирования их разработки, с применением наклонно-направленных добывающих скважин
-
Исследованы различные постановки задач оптимизации пространственного расположения добывающих скважин, отличающиеся учетом геологического строения продуктивного пласта
-
Разработана научно обоснованная архитектура интегрированного комплекса автоматизированного проектирования добывающих скважин в трехмерной среде с учетом геологического строения и фильтрационных свойств пласта
Практическая ценность работы. Предложенная методологію и архитектура программного комплекса для автоматизированного моделирования скважин сложного строения на этапе проектирования является основой для разработки инструментария, применение которого позволит существенно повысить качество и скорость моделирования разработки месторождения с использованием скважин сложного строения. Для подтверждения эффективности предложенной методологии были разработаны программные модули, которые прошли опытную эксплуатацию и применяются в лаборатории математического моделирования ВНИИГАЗ при создании моделей проектов газовых месторождений.
