Информационные системы в обеспечении устойчивой эксплуатации и развития месторождений
В статье рассматриваются вопросы создания информационных систем управления данными обустройства месторождений, формулируются задачи, которые необходимо решать с их помощью. Обосновывается потребность в интеграции данных, полученных из систем проектирования, систем моделирования и мониторинговых систем, а также вопросы, связанные с использованием АСУ для решения управленческих задач, в том числе задач по планированию развития систем обустройства месторождений и управления финансовыми ресурсами.
Развитие топливно-энергетического комплекса России, предусмотренное Энергетической стратегией России на период до 2020 года (ЭС-2020), во многом определяется успешным решением задач по развитию сетей магистрального трубопроводного транспорта энергоресурсов. Однако наряду с межрегиональными и международными магистральными трубопроводами, по которым осуществляется транспортировка продукции нефтегазового комплекса, нельзя забывать и о сложных инженерных сетях, обеспечивающих эксплуатацию месторождений. Особенно это характерно для ряда регионов России (например, для Западной Сибири), где при решении высоких плановых задач по добыче нефти в 60-80-е годы потребовалось серьезное уплотнение сеток скважин в высокопродуктивных зонах, форсирование отборов жидкости, усиление систем поддержания пластового давления. И все это происходило при небывалых в мировой практике масштабах разбуривания кустовым способом.
Кроме сложной взаимосвязи различных подсистем, связанных с добычей и транспортировкой нефтепродуктов, серьезно осложняет ситуацию высокая степень изношенности оборудования и трубопроводных систем, превышающая на ряде месторождений 50%. Таким образом, вопрос устойчивой эксплуатации инженерных инфраструктур месторождений, сформированных в 60-80 годы, и инвестиционный вопрос их развития являются сегодня, пожалуй, одними из самых острых в отрасли.
При проведении плановой реконструкции и новом строительстве приходится решать вопросы и проблемы, лежащие в совершенно разных плоскостях, такие как:
- инвентаризация существующей инфраструктуры, доступ к инженерно-технической и архивной информации;
- обеспечение доступа к данным мониторинга состояния систем (фактические данные нагрузки на ЛЭП, объемы транспорта жидкостей и т.п.);
- оценка перспективности разработки скважин, кустов и т.д., прогноз добычи и состояния геологических слоев;
- моделирование функционирования сетей нефтесбора, поддержания пластового давления, энергообеспечения, возможно — дорожно-транспортной сети с помощью расчетных систем;
- управление планами развития инженерных сетей и систем, включая оперативное проектное управление.
При этом мы не обозначили ряда смежных вопросов, таких как прогноз воздействия проектируемых инженерных сооружений на окружающую среду, прогноз устойчивости сооружаемых объектов, становящихся частью единого техногенно-природного ландшафта, и разработка рекомендаций и контроль над исполнением необходимых мероприятий по предотвращению разрушений инженерных сооружений.
Как и в большинстве случаев, когда требуется решение комплекса сложных и разнообразных задач, мы сталкиваемся с проблемой интеграции разнородных систем и данных. Безусловно, ключевой информацией являются данные проектов по размещению сетей и иных объектов обустройства месторождений — насосных станций, трансформаторных подстанций и т.д.
Стандартом де-факто в области инструментария для проектных организаций здесь являются продукты Autodesk, причем как базового пакета САПР, так и Autodesk Map 3D. При этом множество проектных данных оказываются не просто сформированными, но и интегрированными в этих средах — ГИС-проект по прокладке трубопроводной системы оказывается полностью увязан с проектной документацией на отдельные его элементы и узлы. Кроме того, часть материалов, выполненных в 60-90-е годы прошлого века, нуждаются в переводе в подходящий современный формат, для чего используются решения векторизации и управления цифровыми архивами, например RasterDesign.
Важнейшей составляющей общей картины обустройства месторождений являются данные моделирования. Так, задачи гидравлического расчета отдельных фрагментов трубопроводной сети можно решать, например, с помощью OIS Pipe, OLGA, вопросы электротехнических расчетов — с помощью EnergyCS, задачи проектного управления — с помощью ProjectWise или Microsoft Projects и т.д.
В результате возникает множество баз и банков данных, разнородных по своему составу, но так или иначе все они связаны с системами обустройства месторождений. То есть речь идет о необходимости создания интегрирующей системы управления данными обустройства месторождений.
Один из наиболее эффективных способов интеграции разнородных данных — геоинформационные системы, при этом «общим знаменателем» является территориальная привязка данных.
Опустив методы и технологии интеграции структурируемых и неструктурируемых данных (значительный объем результатов моделирования, инженерной и конструкторской документации невозможно представить в виде системы числовых критериев для формирования баз и банков данных), уделим внимание набору функций, которые должна выполнять такая система:
- поиск и доступ к информации по основным системам (месторождения/кустовые площадки/скважины, системы нефтесбора, системы поддержания пластового давления, системы энергообеспечения) и т.д.;
- сопоставление и интеграция данных различных систем моделирования и анализа;
- функции экспресс-анализа данных (отбор различных объектов по тем или иным критериальным значениям, например отбор частей трубопроводов по скорости коррозии, поиск участков с недостаточной пропускной способностью и т.д.);
- функции временной шкалы, позволяющие интегрировать данные во времени и отслеживать изменение ситуации как на уровне факта, так и на уровне плановой и прогнозной информации.
Если первые три группы функций более-менее очевидны и интерес может вызвать только их функционально-интерфейсная реализация, то последний блок функций следует рассмотреть подробнее. Текущее состояние трубопроводных систем изменяется постоянно. Это связано как с негативными процессами парафинизации, коррозией трубопроводных систем, нарушением работоспособности оборудования, так и с положительными текущими процессами реконструкции, прокладки дополнительных магистралей, установкой более мощных насосных систем и т.д. Таким образом, от месяца к месяцу все характеристики инженерных систем обустройства месторождений изменяются. Типичная геоинформационная система, будучи ориентированной на работу с пространственной информацией, отнюдь не обеспечивает возможность работы с ретроспективой как объектно-геометрической, так и семантической информации. Реализация функций временной шкалы возможна при интеграции геоинформационной системы с СУБД, преимущественно Oracle, и модернизации интерфейса информационной системы, например, так, как показано на рис. 1. Выбор интересующего временного промежутка приводит к отбору объектов инфраструктуры месторождений, существующих на определенный момент времени, и соответствующей семантической информации.
Рис. 1. Система управления данными обустройства месторождений
Однако следует учесть, что хотя часть информации носит фактографический характер (появление и ликвидация объектов обустройства месторождений, изменение их характеристик), не меньшая часть информации в системе является проектной (например, запланированное строительство). Благодаря такому подходу система управления данными обустройства месторождений позволяет отслеживать изменение ситуации на всех инженерных системах в динамике, оценивая одновременно правильность выбранных проектных решений.
Очевидно, что создание такого рода системы является крайне полезным не только для конкретных узких специалистов, но и для верхнего управленческого звена нефтедобывающих, перерабатывающих и транспортирующих компаний. Как следствие, особое значение приобретает интерфейс пользователя такой системы. Высокая степень наглядности, интуитивность и простота работы с огромными массивами сведений становятся непременными требованиями к системам управления данными обустройства месторождений.
Именно поэтому при разработке системы управления данными обустройства месторождений особое внимание уделяется интерфейсу пользователя — системе динамических закладок по всем видам основных объектов инфраструктуры месторождений для быстрого доступа к данным, возможности быстрого поиска и фильтрации объектов, а также практически полному отсутствию клавиатурного ввода тех или иных параметров. Благодаря последней возможности систему легко использовать для работы на сенсорных экранах и устройствах, на основе которых возможно оборудование центров для совещаний, коллективной работы и ситуационных центров нового поколения (рис. 2).
Рис. 2. Оборудование ситуационных центров для работы с ГИС обустройства месторождений
В заключение несколько слов следует сказать о выборе технологической платформы для создания системы. Безусловно, создание системы управления данными обустройства месторождений можно вести на любой платформе, но принципиальным вопросом является упрощение взаимодействия с системами проектного управления, системами, обеспечивающими моделирование сетей, системами ландшафтного проектирования, управления инженерно-конструкторской документацией и т.д. В данном случае преимуществом является наличие комплекса систем проектирования, моделирования и ГИС одного производителя, полностью совместимых между собой. В реализации компании «НЕОЛАНТ» предпочтение отдается линейке Autodesk. Ключевым преимуществом именно этой линейки является наличие быстрой и удобной системы отображения данных, на основе которой можно реализовать и функцию временной шкалы, и использование системы на сенсорных устройствах — Autodesk MapGuide Studio. Для организации взаимодействия между различными удаленными офисами, проектными организациями и подрядчиками, которые решают задачи по разработке перспективных концепций обустройства месторождений, интересным может стать портальное решение, построенное, например, на Autodesk MapGuide Enterprise.
Перспективы дальнейшего развития технологий управления данными обустройства месторождений — в разработке методов и средств управления многовариантными временными шкалами. Это связано с необходимостью погружения в систему различных проектных вариантов модернизации инженерной инфраструктуры для их сопоставления и анализа, что является нетривиальной задачей. Кроме того, с помощью специальных коннекторов возможно обеспечить доступ в режиме реального времени из ГИС к данным, формируемым в ранее упомянутых расчетных системах.
