ПОЛИНОМ + InterBridge + НЕОСИНТЕЗ — мощное трио информационного моделирования: от проектирования к эксплуатации сложных технологических объектов
В данной статье продемонстрирован опыт создания и сопровождения информационной модели (далее — ИМ) объектов одного из самых крупных разрабатываемых нефтегазоконденсатных месторождений полуострова Ямал (извлекаемые запасы превышают 250 млн т нефти и конденсата, а также более 320 млрд кубометров газа) — Новопортовского месторождения (ПАО «Газпром нефть»).
Особенности реализации проекта
В настоящее время нефть с Новопортовского месторождения до побережья доставляется по напорному нефтепроводу протяженностью более 100 км и мощностью 600 тыс. т в год. Созданная на месторождении и на берегу Обской губы инфраструктура позволила летом 2014 года выполнить первую морскую отгрузку нефти Нового порта.
В данной статье речь пойдет о следующих объектах Новопортовского месторождения, находящихся на стадии строительства второй очереди нефтепровода, который в перспективе обеспечит транспортировку не менее 5,5 млн т нефти в год:
- центральный пункт сбора нефти (ЦПС);
- приемосдаточный пункт нефти (ПСП);
- газотурбинная электростанция (ГТЭС).
При этом роли участников данного проекта распределились следующим образом:
- ПАО «Газпром нефть» — вертикальноинтегрированная нефтяная компания, основные виды деятельности которой — разведка и разработка месторождений нефти и газа, нефтепереработка, производство и сбыт нефтепродуктов.
Роль «Газпром нефть»: разработчик Новопортовского месторождения, заказчик и владелец ИМ.
- ПАО «Гипротюменнефтегаз» — один из ведущих российских проектных и научноисследовательских институтов, выполняющих комплексное проектирование месторождений для компаний нефтегазовой отрасли.
Роль «Гипротюменнефтегаз»: участник проекта по разработке Новопортовского месторождения в части проектирования указанных объектов строительства второй очереди. В то же время, «Гипротюменнефтегаз» работает с несколькими проектными институтами (далее — ПИ) и подразделениями, выполняющими совместное проектирование объектов. При этом некоторые ПИ работают в 3D САПР, к тому же в гетерогенной среде (когда разные части проекта выполнены на базе разных платформ), а другие ПИ проектируют в 2D.
- АО «НЕОЛАНТ» — многолетний практик информационного моделирования в РФ, обладающий многогранной ИТэкспертизой и глубоким знанием отраслевой специфики заказчиков нефтегазовой отрасли.
Роль «НЕОЛАНТ»: партнер «Гипротюменнефтегаз» по созданию ИМ Новопортовского месторождения, который отвечает за информационное наполнение и сопровождение ИМ. Надо отметить, что с 2012 года компании являются стратегическими партнерами в области создания информационных моделей сложных нефтегазовых объектов.
Заказчику было предложено создание не просто проектной информационной модели (ПрИМ), а модели, наделенной необходимой информацией и функционалом для управления объектом на последующих стадиях строительства и эксплуатации. Одной из главных задач, гарантирующих возможность создания такой ИМ, является обеспечение «сквозного» прохождения технологической информации, размещаемой в проектносметной документации, по всем этапам жизненного цикла объекта.
Комплексная ПрИМ ЦПС 1-й очереди строительства Новопортовского месторождения
Разработка информационной модели Новопортовского месторождения
Рассмотрим более детально этапы и инструменты создания единой проектной информационной модели месторождения:
- Реинжиниринг имеющихся данных по спроектированным и построенным объектам: создание ИМобъектов по имеющимся 2Dчертежам. При этом в зависимости от раздела проекта и степени сложности моделируемого объекта было использовано оптимальное ПО. В частности, для моделирования технологической части (самой насыщенной в рамках данного проекта) специалисты «НЕОЛАНТ» применяли свое решение ПОЛИНОМ. Надо отметить, что в основе продукта лежит собственное графическое 3Dядро и датацентричный подход, что дает возможность работать с крупнейшими технологическими объектами (от миллиона элементов и более) и эффективно выполнять коллективную работу над проектом.
- Объединение отдельных компонентов и частей проекта в комплексную ИМ с помощью собственной разработки «НЕОЛАНТ» — InterBridge — технологии трансляции и визуализации графических и семантических 2D/3Dданных между различными форматами САПР. InterBridge поддерживает преобразования большинства популярных САПРплатформ и обеспечивает трансляцию, визуализацию и манипуляцию масштабными инженерными данными практически мгновенно.
Созданная проектная информационная модель Новопортовского месторождения включает:
- генеральный план. Проектный рельеф местности, включающий благоустройство, с моделированием дорог, проездов, пешеходных дорожек, технологических площадок, зон газонов и других элементов благоустройства;
- технологическую часть, инженерные сети (разделы ТХ, ТК, ТХТ, ПТ), в которые входят следующие элементы:
- оборудование — общий вид, отражающий основные габаритные размеры, внешнее сходство с оригиналом, основные патрубки. Крупногабаритное оборудование, состоящее из отдельных модулей узлов, в 3Dмодели отображается отдельными узлами (в соответствии с монтажными чертежами),
- трубопроводы — трубы, детали трубопроводов (отводы, тройники, переходы). Минимальный диаметр отображаемых трубопроводов — 50 мм. Детализация до сварных стыков и фланцевых соединений. Отображаются также штуцеры, опоры трубопроводов, прокладки на фланцевых соединениях,
- арматура — общий вид, отражающий основные габаритные размеры, внешнее сходство с оригиналом,
- внутренняя обвязка технологических блочномодульных и панельнокаркасных зданий учитывается при передаче заказчиком заводской документации на блокбоксы по ограниченным позициям генплана;
- архитектурностроительные решения (разделы АР, АС, КМ) включают металлоконструкции и железобетонные конструкции в следующем составе:
- основные несущие конструкции (ригели, колонны, фермы) с частичной детализацией, в которую входят укрупненные второстепенные элементы конструкций (если хотя бы одна сторона превышает 500 мм),
- ограждающие конструкции.
Так же как и реальный объект, его ИМ должна постоянно трансформироваться за счет как актуализации ее геометрии и атрибутов, так и пополнения данными, порождаемыми на соответствующих стадиях его существования и необходимыми для решения задач специалистами, которые включаются в работу на конкретном этапе. В процессе трансформации ИМ растет и ее размерность. Так, для управления процессом строительства на сегодня можно говорить уже о ее шести измерениях. Информационная 6Dмодель — это результат дополнения информационной 3Dмодели:
- графиками календарносетевого планирования — 4Dкоордината времени;
- информацией о конфигурации, комплектации и поставках необходимых материалов и оборудования — 5Dкоордината;
- данными о трудовых, финансовых и иных ресурсах — 6Dкоордината.
Создание и сопровождение строительной информационной модели (СтрИМ) Новопортовского месторождения осуществляется в рамках данной идеологии и включает следующие этапы:
- Актуализация ИМ построенных объектов с применением лазерного сканирования, по итогам проведения которого были получены результирующие интегральные облака точек объектов первой очереди строительства ЦПС и ПСП. С помощью ПОЛИНОМ и благодаря встроенному модулю обработки результатов лазерного сканирования информационная модель была приведена в соответствие с этими данными.
- «Погружение» ИМ в ИТсреду НЕОСИНТЕЗ — платформы для управления жизненным циклом объекта, в основе которого лежит датацентрический подход, позволяющий сформировать в НЕОСИНТЕЗ полную информационную модель промышленного объекта. Такая информационная модель объединяет в едином актуальном и структурированном электронном хранилище всю информацию, необходимую для функционирования объекта. Это инструмент для эффективного принятия инженерных и управленческих решений, а также решения прикладных задач сооружения, эксплуатации и утилизации, так как позволяет подобрать наиболее наглядный способ отображения информации за счет возможности различных видов представления данных. При этом все участники процесса управления разнородной информацией об объекте, включая эксплуатирующие, строительные, проектные, конструкторские, ремонтные, научноисследовательские организации, также объединены в единой информационной среде.
- Сопровождение строительномонтажных работ (СМР) за счет интеграции ИМ с графиками календарносетевого планирования по объекту, построенными в программном продукте Oracle Primavera.
Специалисты «НЕОЛАНТ» ежемесячно проводят актуализацию календарносетевых графиков в ИМ, «увязывая» задачи СМР с элементами трехмерной модели, что позволяет визуализировать во временном разрезе последовательность выполнения работ по сооружению объекта, оценить объем отклонений фактически выполненных работ от запланированных.
Дополнительно в рамках данной задачи и для наглядной оценки соответствия построенного объекта рабочей документации специалистами «НЕОЛАНТ» был создан и периодически обновляется виртуальный тур по рассматриваемым объектам Новопортовского месторождения.
ПрИМ Новопортовского месторождения. На первом плане — технологическая установка ЦПС (1-я очередь строительства)
ИМ ЦПС Новопортовского месторождения. Сепараторы технологической установки
ИМ ЦПС Новопортовского месторождения. Обвязка концевой сепарационной установки
Наложение облака точек ЦПС лазерного сканирования на ПрИМ Новопортовского месторождения для оценки соответствия реальному состоянию объекта
Виртуальный тур по технологическому объекту представляет собой комплекс связанных сферических панорам, обеспечивающих реалистичное представление объекта с возможностью перемещения по фиксированным положениям точек съемки.
Сферические панорамы позволяют:
- осуществлять визуальный мониторинг объекта;
- своевременно фиксировать факт проведения скрытых работ;
- производить анализ текущего состояния объекта;
- испытать эффект присутствия на объекте.
- Сопровождение планируемых и фактически реализованных закупок осуществляется благодаря получению информации из профильного модуля ERP заказчика на платформе SAP, что позволяет отслеживать поставки отдельных элементов и узлов с возможностью вывода в интерфейс ИМ.
- Мониторинг плана освоения инвестиций за счет возможности сравнивать в ИМ фактически понесенные затраты и базовую сметную стоимость строительномонтажных работ, оборудования и материалов.
Исходной информацией для мониторинга освоения инвестиций являются данные о стоимости отдельных этапов в графиках строительства, выполненных в Oracle Primavera P6. Система принимает первоначальные значения стоимости за планируемую (базовую сметную) стоимость, а вносимые в процессе изменения — за фактически понесенные затраты. Информация в ИМ обновляется ежемесячно наряду с обновлением графика строительномонтажных работ.
ИМ Новопортовского месторождения в ИТ-среде НЕОСИНТЕЗ
Синхронизация сферической панорамы и 3D-модели ПСП (1-я очередь строительства)
- Создание исполнительной СтрИМ для последующей передачи на этап эксплуатации.
Разработанная информационная модель в дальнейшем может применяться на стадии эксплуатации. При этом возможны как использование существующей функциональности НЕОСИНТЕЗ, так и разработка дополнительных модулей под потребности заказчика. В перспективе система позволит решать следующие задачи:
- оперативный доступ к необходимой для эксплуатации объекта проектноконструкторской, производственной, эксплуатационной и другой инженернотехнической информации через наглядные интуитивнопонятные пользовательские интерфейсы, основанные на трехмерной модели объекта, его оборудования, систем, компонентов, а также на интерактивных функциональных схемах технологических и инженерных систем;
- накопление и систематизация эксплуатационных данных;
- получение интегральных визуальных отчетов о состоянии работы оборудования;
- контроль выполнения регламентов обслуживания;
- моделирование чрезвычайных ситуаций;
- отслеживание состояния объектов пожарной безопасности;
- обучение эксплуатационного и ремонтного персонала;
- предварительная отработка сложных работ по ремонту и модернизации;
- другие.
Ожидаемые эффекты от использования информационной модели Новопортовского месторождения
Использование ИМ на стадии строительства позволит достичь следующих эффектов:
- сокращение финансовых и временных затрат за счет:
- связи сметной документации с отдельными конструктивными элементами ИМ и, как следствие, возможности оперативного стоимостного анализа,
- обеспечения возможности отслеживания фактически понесенных затрат в сравнении с базовой сметной стоимостью, с возможностью группировки до работ 4го уровня (устройство фундаментов, монтаж металлоконструкций и т.д.),
- использования единого центрального хранилища данных (проектной, рабочей, исполнительной и прочей документации) с удобной системой поиска и анализа информации;
- сокращение сроков выполнения СМР за счет:
- повышения качества проектирования с помощью эффективных инструментов информационного моделирования,
- безошибочного планирования строительных работ на основе информационных 6Dмоделей;
- повышение эффективности принятия управленческих решений благодаря информационной поддержке на всех стадиях проектирования и строительства объектов путем использования пространственных данных;
- своевременное предотвращение критических ситуаций и устранение их последствий за счет использования ИМ, сферических панорам, которые позволят контролировать происходящие на объектах процессы.
Применение ИМ на стадии эксплуатации позволит не только накопить информационную базу знаний об объектах обустройства месторождения, но и эффективно использовать ее, повышая качество планирования и контроля выполнения осмотров и ремонтов оборудования, прочих регламентов и аварийных работ.
На выходе информационная модель как инструмент эффективного управления объектом позволит значительно оптимизировать затраты в процессе владения объектом и повысить его безопасность.
