Введение к работе
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:
-
Исследование проблематики картографии в комплексном анализе, проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений.
-
Анализ средств цифровой картографии как инструментов САПР разработки месторождений нефти.
-
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.
-
Анализ опыта использования ГИС-систем в задачах разработки и обустройства нефтяных месторождений.
-
Информационно-логическое моделирование процедур подготовки цифровых карт средствами прикладного ГИС-комплекса в комплексном проектировании разработки и обустройства нефтяных месторождений.
-
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 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.
-
Опыт использования ГИС-технологий в Проектировании разработки и обустройства ряда нефтяных месторождений Башкортостана и Нефтеюганского района и результаты обобщения этого опьгоі.
-
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. |
-
Принципы и методы управления и эксплуатации прикладного ГИС-комплекса САПР разработки и обустройства нефтяных месторождений в условиях распределенных компьютерных сетей, ограниченном количестве лицензий. I
-
Методы обоснования рекомендуемого нормативного обеспечения цифровой картографии, регламентов и стандартов для оптимизации эксплуатации прикладных ГИС-комплексов САПР разработки и обустройства нефтяных месторождений.
Научная новизна.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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 SADT 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.), Тешювское, 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 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.
Автор признателен руководству и сотрудникам ДООО Геопроект (бывшего ДООО «БашНИПИнефть») и Уфимского филиала ООО «ЮганскНИПИнефть» за их ценные предложения, которые способствовали выполнению данной работы.
