06336925af132d0f7e6283b9b029c4fc

Период экстенсивного освоения недр заканчивается, на повестке дня инновационные скважины значительной протяженности и площади охвата, пригодные для труднодоступных и трудно извлекаемых запасов углеводородов. Не менее важно и второе стратегическое направление отрасли—так называемая интеллектуализация месторождений, которые должны работать самостоятельно и сами подстраиваться под изменяющиеся условия системы.

Практически все крупные зарубежные и отечественные добывающие компании уже проводят опытно-промысловые испытания автоматических станций управления нефте- и газодобычей. Однако такие скважины, хотя и носят названия smartwell или intelligentwell, то есть «умных» скважин, являются по сути всего лишь высоко автоматизированными.

Идеальная скважина

В идеале «интеллектуальная» скважина, способная работать полностью в автономном режиме, должна удовлетворять целому ряду требований:

  • непосредственная связь с внешним миром через информационные каналы;
  • наличие средств самонастройки, самоорганизации и самообучения;
  • возможность прогнозирования внешней среды и собственного поведения;
  • наличие математических моделей насоса, скважины, месторождения и средств имитационного моделирования;
  • наличие интеллектуальных средств компенсации неточности знаний о модели;
  • сохранение автономного функционирования при разрыве связей или потере управляющих воздействий от вышестоящих уровней иерархии;
  • наличие системы мониторинга, прогнозирования состояния скважин и оборудования, средств контроля и диагностики оборудования;
  • развитые средства визуализации для поддержки принятия решений;
  • способность к устойчивому сохранению целевых состояний (максимальный дебит, максимальный КПД и др.).

Автоматический нефтяник

Скважин и месторождений, удовлетворяющих всем перечисленным выше требованиям, пока нет. Сейчас можно говорить только об «интеллектуализации» на уровне отдельных этапов добычи. Однако «интеллектуальная» технология эксплуатации месторождений может быть создана уже в ближайшее время.

На наш взгляд, в ее основу можно положить автоматизированные рабочие места управления (АРМ-У). Для обеспечения работы АРМ-У в реальном масштабе времени мы предлагаем применить высокопроизводительные программно-инструментальные комплексы.

Подобные отечественные комплексы уже существуют. Например, они разрабатываются в Институте программных систем им. А.К. Айламазяна РАН и предназначены для построения прикладных интеллектуальных систем. Как они должны быть адаптированы к данной конкретной задаче — добыче нефти и как будет работать система на основе этих комплексов, показано на схемах.

Ожидаемое снижение затрат на разработку месторождений сырья за счет соответствующих программно-инструментальных средств мы оцениваем не менее чем в 5%, а ожидаемый рост дебита нефти не менее 7%.

Общая схема управления интеллектуальным месторождением

form1

Аппаратные средства АРМ-У обеспечивают аффективную реализацию всех функций программного управления. Особую важность приобретает вопрос оснащения скважин «умными» датчиками и приборами мониторинга, обеспечивающими сбор и первичную обработку технологической информации непосредственно на месторождениях Собранные данные подвергаются анализу с целью подготовки технико-экономических решений по выбору режима эксплуатации каждой скважины

Схема интеллектуального анализа и управления отдельной насосной станцией

form2

Имеется два контура интеллектуального управления. Внутренний управляет оборотами и стабилизацией двигателя. Внешний ведет общее управление станцией, учитывая состояние среды, куда погружен насос. Важную роль играет блок, который задает глобальные цели и решает стратегические задачи выбора режима управления.

Блок планирования прогнозирует течение событий и параметры модели на заданное число шагов вперед. Для функционирования модели нужна интегрированная база с данными телеметрии, необходимыми фактами и текущими параметрами модели.

Блок управления осуществляет изменение управляющих переменных системы в принятой системе ограничений, в результате чего система переходит в новое состояние.