Введение к работе
Актуальность темы исследования
Развитие нефтедобывающей промышленности в целом и увеличение объемов нефтедобычи в отдельно взятых компаниях данного сектора обусловливают существенное возрастание количества обрабатываемой и хранимой производственной информации, что, в свою очередь, вызывает необходимость развития телекоммуникационной инфраструктуры компаний.
Информационное обеспечение процессов бурения нефтяных скважин является важной составляющей процесса строительства скважин (в особенности при введении в разработку и освоении новых нефтяных месторождений).
Важнейшей задачей информационного обеспечения является обеспечение мониторинга процессов бурения скважин, в рамках которого осуществляется автоматическое получение и доставка геологической, геофизической и другой технологической информации с объектов мониторинга (буровых площадок) в производственные подразделения нефтедобывающей компании, осуществляющие управление буровыми работами.
Качество мониторинга зависит от своевременности и надежности доставки данных с объекта мониторинга (буровой площадки) в технологические центры управления буровыми работами (уровень управления буровыми работами).
Объективной и наглядной оценкой эффективности процесса доставки данных является соотношение объема информации, поступившей на передачу, и ее успешно переданной части (за выбранный фиксированный интервал времени).
При низкой эффективности доставки данных нарушается целостность представления о ходе бурения, а на передающей стороне могут образовываться очереди, состоящие из блоков данных, которые не могут быть отправлены из-за сбоев в доставке предшествующих данных (доставка данных о ходе бурения осуществляется в порядке очереди при условии получения подтверждения успешного приема и обработки ранее отправленных данных).
Система доставки данных (СДД) о ходе бурения скважин является типовым примером системы массового обслуживания (СМО), где простои, отказы и задержки в обслуживании приводят к значительным дополнительным материальным затратам, а в крайних случаях - к аварийным ситуациям. Для систем данного класса характерна ситуация, когда только увеличением производительности аппаратно-программного комплекса не всегда удается повысить эффективность доставки, т.к. после некоторого порогового значения увеличения производительности задержки и отказы в доставке данных будут определяться прежде всего внешними условиями (параметры потока передаваемых данных), препятствующими обслуживанию (например, регулярным некорректным формированием данных источником одновременно с повышением интенсивности входного потока данных на передачу).
Следовательно, одним из возможных способов решения задачи повышения эффективности доставки данных, является ситуационное управление (СУпр) передачей блоков данных, а также прерываниями и отказами в переда-
че. Т.к. реальные условия функционирования автоматизированных СМО, в том числе СДД, могут изменяться в процессе функционирования, то дополнительно существует необходимость адаптировать параметры СУпр к изменениям условий функционирования СДД в рамках существующей конфигурации аппаратно-программного обеспечения СДД.
Таким образом, актуальность настоящей работы обусловлена практической потребностью расширения функциональных возможностей СДД в части введения СУпр доставкой информации и автоматизации адаптации параметров СУпр (т.е. регламента доставки) к изменению условий функционирования СДД.
Объектом настоящего исследования является процесс доставки технологической информации о ходе промышленного бурения нефтяных скважин (в режиме реального времени и пакетном режиме) с буровой площадки в центры управления буровыми работами нефтедобывающей компании.
Предметом исследования является ситуационное управление доставкой технологической информации о промышленном бурении скважин.
Целью диссертационной работы является повышение эффективности доставки технологической информации о ходе промышленного бурения нефтяных скважин с буровой площадки в центры управления буровыми работами путем ситуационного управления процессом доставки и адаптации параметров СУпр к изменениям условий доставки с учетом вероятностной оценки рисков нецелесообразности проведения данной адаптации.
Научной задачей, решаемой в диссертационной работе, является разработка метода адаптивного ситуационного управления процессом доставки технологической информации о ходе промышленного бурения нефтяных скважин.
Для достижения цели диссертационной работы и решения научной задачи необходимо решение следующих частных задач:
Анализ существующих методов повышения эффективности доставки технологической информации на предмет применимости в диссертации.
Разработка математической модели системы доставки технологической информации о процессе промышленного бурения скважин на основе теории СУпр в СМО.
Обоснование выбора способа оптимизации параметров СУпр доставкой данных.
Разработка метода принятия решений о целесообразности адаптации параметров СУпр.
Разработка архитектуры и алгоритмов работы системы доставки технологической информации о процессе промышленного бурения скважин, в программных средствах которой реализуется метод адаптивного ситуационного управления.
Методы исследования. Поставленные задачи решаются с использованием теории СМО, теории ситуационного управления в СМО, теории марковских цепей, теории вероятности, теории принятия решений.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Разработана математическая модель системы доставки технологической информации о ходе промышленного бурения скважин, которая в отличие от известных моделей систем доставки информации построена с применением теории СУпр в СМО и учитывает состояние очередей данных на передачу, передающего оборудования и состояние каждого передаваемого блока данных для принятия решений по управлению доставкой информации.
Предложен алгоритм адаптации параметров СУпр доставкой информации к изменениям условий функционирования СДД, реализованный с использованием схемы Д. Уайта для оптимизации стратегии управления марковской цепью с конечным числом состояний.
Разработан метод принятия решений о целесообразности адаптации параметров СУпр доставкой информации к изменению условий функционирования СДД, отличающийся от известных использованием в качестве критерия принятия решений значения доли передаваемой информации, которой было отказано в передаче (относительно общего объема информации, поступившей на передачу).
Разработан метод адаптивного ситуационного управления доставкой технологической информации о процессе промышленного бурения нефтяных скважин, представляющий систематизированную последовательность действий по анализу исследуемого процесса доставки данных на предмет возможности применения СУпр, выбора алгоритма адаптации параметров СУпр, применения вероятностной оценки целесообразности адаптации параметров СУпр к изменяющимся условиям функционирования СДД.
Практическая значимость работы заключается:
В разработке архитектуры и алгоритмов функционирования системы доставки данных, которая может быть использована для решения различных практических задач, в частности, для доставки технологической информации о процессе промышленного бурения нефтяных скважин.
В разработке метода адаптивного ситуационного управления доставкой данных, который может быть использован в различных автоматизированных системах доставки данных (с отказами в доставке), в частности, в системе доставки технологической информации о процессе промышленного бурения скважин путем реализации метода в программном обеспечении данной системы.
Положения, выносимые на защиту:
Математическая модель системы доставки технологической информации о процессе промышленного бурения нефтяных скважин.
Алгоритм адаптации параметров СУпр доставкой информации к изменениям условий функционирования СДД.
Метод принятия решений о целесообразности адаптации параметров СУпр доставкой информации к изменению условий функционирования СДД.
Метод адаптивного ситуационного управления доставкой технологической информации о процессе промышленного бурения нефтяных скважин.
Реализация результатов. Предложенные архитектура и алгоритмы функционирования системы доставки технологической информации о процессе
бурения скважин были использованы в ООО "Петровайзер" при разработке подсистемы пакетной передачи данных (ПС ППД) информационной системы «Мониторинг удаленных объектов - Wellonline», промышленно эксплуатируемой на объектах нефтедобычи. Разработанный метод адаптивного ситуацитнного управления реализован в программных средствах ПС ППД.
Апробация работы. Результаты работы докладывались: на 13-ой международной конференции "Актуальные проблемы науки-2009" (Чехия, Прага, 2009); на всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Приоритетные направления современной российской науки глазами молодых ученых» (Рязань, 2009); на международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы информатизации в науке, образовании и экономике - 2009» (Зеленоград, 2009).
Достоверность полученных результатов подтверждена результатами экспериментальной оценки эффективности и практической реализации разработанного метода адаптивного СУпр в составе ПС ППД информационной системы «Мониторинг удаленных объектов - Wellonline».
Публикации. По теме диссертации произведено 5 публикаций, в том числе 1 статья в журнале из перечня ВАК.
Структура и объемы работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Основная часть диссертационной работы содержит 146 страниц, в том числе 22 рисунка, 7 таблиц, список литературы из 103 наименований.
