3D-моделирование сокращает расходы на проектирование

Анн-Мари Уолтерс,
директор по маркетингу Bentley Systems.
Анн-Мари Уолтерс присоединилась к Bentley в 2004 году — как директор по маркетингу. В этом качестве она отвечает за маркетинг и позиционирование решений и продуктов Bentley, которые оптимизируют процессы проектирования и строительства во многих отраслях промышленности, включая нефтегазовую сферу, непрерывное и дискретное производство, электроэнергетику и добычу полезных ископаемых. Госпожа Уолтерс, которая является дипломированным инженером-химиком, представляет Bentley в Cовете Института строительной индустрии, а также активно участвует в деятельности FIATECH. Она заседала в Совете Ассоциации инженеров-подрядчиков и конструкторов в период с 2005 по 2010 годы и была его председателем в 2009 году. Кроме того, она является одним из членов-основателей комитета Process Industries STEP Consortium (PISTEP) и сотрудничает с Советом CIMsteel и британским подразделением Международного Альянса интероперабельности (IAI). Она часто выступает в качестве приглашенного докладчика на отраслевых мероприятиях, организованных этими и другими организациями

Создание и сопровождение проектной информации в 3D-моделях iModel обеспечили возврат инвестиций для проекта Новопортовского месторождения на полуострове Ямал.

Освоение Новопортовского месторождения на полуострове Ямал — стратегический проект одного из крупнейших производителей нефти в России. Месторождение расположено в зоне вечной мерзлоты в северо­западной части Сибири. Генеральный проектировщик объектов инфраструктуры Новопортовского месторождения  — ПАО «Гипротюменнефтегаз» (входит в Группу ГМС). Проектный институт использует решения Bentley для 3D­моделирования, проектирования и разработки рабочей документации Центрального пункта сбора нефти Новопортовского месторождения и других его инфраструктурных объектов. С помощью ПО OpenPlant удалось создать мощную трехмерную информационную модель, которая будет использоваться не только на этапе строительства, но и на протяжении всего жизненного цикла нефтегазоконденсатного месторождения.

Комплексная разработка месторождения

Значительные месторождения нефти и газа в Новом Порту обнаружили еще в 1964 году, но сложная геология и отсутствие транспортной инфраструктуры мешали началу разработки вплоть до 2010 года. В 2012 году началась добыча легкой нефти на этом месторождении. Чтобы приступить к полномасштабной разработке Новопортовского месторождения, оператору было необходимо построить ряд инфраструктурных объектов. В 2013 году был заключен контракт с одним из ведущих проектных институтов нефтегазодобывающей отрасли — ПАО «Гипротюменнефтегаз» (Тюменский проектный и научно­исследовательский институт нефтяной и газовой промышленности имени В.И. Муравленко). Институт выполнил полный комплекс проектно­изыскательских работ для основных и вспомогательных объектов обустройства Новопортовского месторождения, в том числе — работы по проектированию и разработке рабочей документации Центрального пункта сбора нефти (ЦПС).

ЦПС представляет собой сложный технологический объект с большим количеством позиций по генплану, подходящими автодорогами, линиями электропередач и трубопроводами различного назначения.

Генеральный проектировщик «Гипротюменнефтегаз» выполнил следующие виды работ по этим объектам:

• разработка общих технических решений;
• разработка проектной документации;
• разработка рабочей документации;
• создание информационной трехмерной модели объекта и сопровождение ее на этапе строительства для контроля сроков строительно­монтажных работ и графика освоения инвестиций.

Технологический комплекс

Нефтяная эмульсия от кустов скважин по системе нефтегазосборных трубопроводов поступает в центральный пункт сбора месторождения. Технологический комплекс ЦПС Новопортовского месторождения предназначен для подготовки нефти в соответствии со строгими российскими стандартами с целью ее дальнейшей подачи на пункт приема­сдачи нефти, отгрузку нефти в нефтеналивные танкеры и доставку потребителям. Установка с помощью серии активных процессов обезвоживает и дегазирует нефть, а прежде чем подготовить продукт к транспортировке к месту доставки и приемки, пропускает его через проверку контроля качества. В результате обеспечивается высокое качество итогового продукта: примеси отфильтрованы, количество нефти, загруженное в танкеры, измерено.

Краткое описание проекта

Организация

ПАО «Гипротюменнефтегаз».

Местоположение

Тюменская область, Ямало­Не­нец­кий автономный округ, Россия.

Цели проекта

• Использование решений для трехмерного проектирования и моделирования для создания высококачественной проектной документации, а также сокращения времени на проектирование и строительство Центрального пункта сбора (ЦПС) нефти и других инфраструктурных объектов Новопортовского месторождения.
• Разработка интегрированной информационной модели актива для отслеживания процесса строительства, монтажных работ, статуса закупок и доставки.
• Предоставление моделей iModels в формате «как построено», отражающих все изменения, сделанные во время строительства, для снижения операционных и эксплуатационных расходов в течение всего жизненного цикла актива.

Использованные продукты

AutoPIPE, Navigator, Descartes, MicroStation, OpenPlant, PlantSpace P&ID, Pointools, Promis.e и ProSteel.

Основные факты

• Технические решения, генплан и детализированные чертежи, а также операционная документация для всего комплекса объектов были разработаны институтом «Гипротюменнефтегаз».
• Модели OpenPlant были конвертированы в формат iModel для транспортировки визуальной проектной информации на портал с инженерными данными владельца, где она доступна для строительных подрядчиков.

Возврат инвестиций

• Использование 3D­технологий Bentley для сложных объектов сократило процесс проектирования в полтора раза и уменьшило затраты на проектирование на 15­20%.
• Оптимизация реалистичной трехмерной модели структурных подразделений объекта снизила потребление металла на 20%.
• Корректировка 3D­модели для отражения состояния «как построено» заняла на 30% меньше времени благодаря применению лазерного сканирования и Pointools.

Главной целью «Гипротюменнефтегаза» при работе над проектом было создание высококачественной документации, которая сократила бы время разработки и обеспечила бы техническую поддержку при строительстве и вводе объекта в эксплуатацию. Трехмерная информационная модель, которую в итоге передали в эксплуатирующую организацию, вместила в себя визуальные инженерные данные для руководства подрядчиками на этапе строительства, а также данные для информирования о текущем состоянии и обслуживании на протяжении всего жизненного цикла объекта. Проектная модель для этих технологически сложных объектов включала около 65 тыс. файлов (карты инженерных изысканий, модели, чертежи, сметы, спецификации оборудования) размером более 110 Гбайт. Только в генплане центрального перерабатывающего предприятия было 110 позиций, и каждая из них нашла отражение в информационной модели.

Общее информационное пространство

Чтобы достичь высокого уровня 3D проектирования и моделирования, необходимого для полностью интегрированной информационной модели проекта разработки Новопортовского месторождения, институт «Гипротюменнефтегаз» воспользовался ELS­лицензией (подпиской на корпоративную лицензию), которая дает доступ ко всей линейке продуктов Bentley. Так, в распоряжении проектной команды оказались специализированные программные приложения для каждого аспекта проектирования.

Разработка проектной документации велась в предельно сжатые сроки. Для проектирования сложных технологических объектов, каким является площадка ЦПС Новопортовского месторождения, институт «Гипротюменнефтегаз» применял технологию трехмерного проектирования. Использование инструментов и методик программного комплекса OpenPlant позволило организовать параллельную работу специалистов различных специальностей над одним объектом в едином информационном пространстве, что привело к сокращению сроков проектирования.

В рамках проекта институт провел инженерные изыскания местности, создал цифровую модель рельефа местности; также по всей территории был выполнен отбор проб грунтов для анализа инженерной геологии района проектирования.

Для этих задач применялись программы TerraModeler, TerraSurvey, MS Descartes.

На основе полученных исходных данных был выполнен расчет основных технологических потоков в программе HySYS.

По результатам расчетов было выбрано оборудование, а с помощью программы OpenPlant P&ID разработаны технологические схемы площадок и технологические линии. В программе AutoPipe были выполнены прочностные расчеты технологических трубопроводов, проведен анализ работы трубопроводов на статические и динамические нагрузки, а также были выполнены прочностные расчеты узлов подключения трубопроводов к оборудованию. На основе материалов изысканий и технологической схемы были созданы генеральные планы объектов проектирования и выполнена раскладка инженерных коммуникаций.

Полученная 3D­модель объекта состояла из более чем 100 функциональных позиций генерального плана. Были разработаны:

• базы данных основного и вспомогательного оборудования, блоков, узлов и конструкций импортного и российского производства;
• база данных трубопроводов различного назначения, арматуры и технологических опор.

Специалисты «Гипротюменнефтегаза» выделили от двух до десяти человек для работы с каждой позицией — в результате удалось одновременно прорабатывать несколько направлений: технологическое, сантехническое, архитектурно­строительное, электротехническое.

Применяя технологию работы в ассоциированных файлах, главный инженер проекта и проектировщики­соисполнители всегда видели работу смежных подразделений. В результате взаимодействия нескольких групп была сформирована 3D­модель объекта, на которой генерировались чертежи, разрезы и виды.

Создание iModel

В процессе интерактивного проектирования была разработана согласованная трехмерная модель, которую использовали для создания всех чертежей, представления секционных элементов и конфигураций для всего комплекса объекта. Дополнительно 3D­модель интегрировали с графиками строительства и монтажа. Чтобы передать информационную модель Заказчику для дальнейшего использования подрядчиками при строительстве, специалисты «Гипротюменнефтегаза» преобразовали 3D­модель OpenPlant в формат, совместимый с порталом инженерных данных владельца. Формат iModel предоставил решение, передав графическое представление объекта проектирования вместе со всей дополнительной информацией.

Формат iModel включает конструкторские данные, документацию, спецификации оборудования, графики строительства и монтажа, а также информацию об объеме работ. На этапе строительства iModels обеспечили возможность в деталях отслеживать ход работ. Интеграция с системами закупок и доставки сократила время доставки оборудования и помогла избежать ошибок при закупках. Использование iModels для передачи информации на портал владельца позволило «Гипротюменнефтегазу» снизить риски на этапе строительства и оперативно решать возникающие технические проблемы.

Поддержка эксплуатации и обслуживания

Для поддержки функционирования объекта на этапе эксплуатации и технического обслуживания Заказчик проекта запросил у исполнителей реалистичную модель объектов, включающую все изменения, сделанные на этапе строительства. Проектная команда создала модель, описывающую стадию «как построено», с помощью данных лазерного сканирования, проведенного во время строительства, и ПО Pointools, которое использовали, чтобы настроить 3D­модель под детальное отражение реальных условий. Благодаря использованию информационной модели вида «как построено», на создание высококачественной документации понадобилось всего лишь треть того времени, которое бы пришлось потратить, если бы модель объекта обновляли вручную.

Созданная информационная модель способна информировать о необходимости техобслуживания, дает возможность планировать инвентаризацию запасных частей, ускорять реконструкцию и модернизацию, обучать работников на местах и обслуживающий персонал, а также сокращать время простоя для обслуживания и ремонта. Поддержание полной и точной проектной документации в доступной трехмерной информационной модели может обеспечить возврат инвестиций в течение всего срока службы объектов.

Результаты применения информационной модели

Технология 3D­проектирования и моделирования Bentley позволила «Гипротюменнефтегазу» создать единое информационное пространство, которое ускорило обмен информацией между разными частями проектной команды, в полтора раза сократило время разработки и на 15­20% снизило затраты на проектирование. Благодаря интеллектуальному программному обеспечению удалось автоматизировать целый ряд трудоемких процессов — таких, например, как обнаружение конфликтов и расчет прогнозов. В результате уменьшился объем переделок, снизились расходы на строительство. Анализ с применением ПО Bentley также оптимизировал использование материалов, сократив потребление металлоконструкций на 20%.

Строительство активов для описанной стадии разработки Новопортовского месторождения завершено в 2017 году. По оценкам экспертов, возобновляемые ресурсы месторождения включают 250 млн т нефти и газового конденсата, а также более 320 млрд кубометров газа — лицензия на разработку Новопортовского месторождения действует до 2150 года. В дальнейшем планируется поставлять европейским потребителям через Северный морской путь до 8,5 млн т нефти в год. Наличие проработанного плана постоянной эксплуатации и технического обслуживания для критической инфраструктуры месторождения позволит оператору достичь производственных целей в этой сложной конкурентной среде.

«Основной особенностью внедрения новых разработок компании Bentley в проектировании объектов обустройства нефтегазовых месторождений является то, что они представляют комплексное решение для всех этапов проектирования, а также строительства и эксплуатации промышленных объектов», — отметил Алексей Кружинов, начальник отдела автоматизированных технологий проектирования ПАО «Гипротюменнефтегаз».

Закономерно, что проект ЦПС обустройства Новопортовского месторождения ПАО «Гипротюменнефтегаз» прошел строгий отбор жюри, состоящего из известных отраслевых экспертов, и вышел в финал ежегодного международного конкурса Год в Инфраструктуре 2017 в Сингапуре, в рамках которого отмечают наградами инфраструктурные проекты, продемонстрировавшие значительные достижения «при переходе на цифровые технологии».