Абдуллин А. Ш., Карамов И. И., управление «ТатАСУнефть», Альметьевск, Тел.: (8553) 31-47-20, 31-73-13, факс: (8553) 31-73-20
Интенсивное развитие современной нефтяной компании, рост объемов сопутствующей производственной информации требуют от аналитика эффективного и качественного решения как текущих, так и перспективных задач. В данной ситуации использование технологии геоинформационных систем помогает в выработке обоснованного и правильного решения. ГИС предоставляет широкий спектр методов математико-картографического моделирования и пространственного анализа данных, управления данными, хранящимися в реляционных СУБД.
В последние годы в ОАО «Татнефть» осуществляется поэтапное строительство и реконструкция системы нефтесбора. В 2001 г. принято решение об обязательном использовании ГИС для повышения качества решений по оптимизации схем прокладки труб на реконструируемых участках. Для этого управлением «ТатАСУнефть» был разработан программный комплекс, основанный на настольной ГИС ArcView и цифровых топографических картах масштаба 1:5 000 и 1:25 000. Программный комплекс помогает выбрать оптимальный маршрут трассы трубопровода с учетом различных параметров. В его состав входит два блока: сбора и подготовки данных; расчета и построения вариантов схем.
Для успешной реализации проекта были проведены следующие организационно-технические мероприятия:
- разработана концепция поэтапной реконструкции и строительства системы нефтесбора;
- созданы рабочие группы на предприятиях, дополнительные структуры в научной и информационной службах компании;
- утвержден регламент сбора информации;
- увеличена численность маркшейдерских служб подразделений компании, проведено оснащение программно-техническими средствами.
Сбор и подготовка данных для анализа
Функции подготовки и сбора данных осуществляются с помощью интегрированного программного комплекса «ГИС трубопроводов», включающего пространственное отображение и паспортные данные распределенного хозяйства трубопроводной системы. ГИС- интерфейс разработан с использованием ArcView, учетные функции, выходные документы и атрибутивный анализ — с помощью среды программирования СУБД MS Visual FoxPRO. Интеграция пространственной и атрибутивной компоненты выполнена посредством технологии DDE (рис. 1).
Рис. 1. ГИС трубопроводов: интеграция пространственных и атрибутивных данных.
Программный комплекс по учету и анализу работы трубопроводов оперирует паспортными данными по трубопроводам (76 показателей), позволяет вести справочники (25 файлов), рассчитывает и формирует выходные документы (20 форм), имеет встроенную систему запросов к базам данных (рис. 2).
Рис. 2. Ведение паспортных данных по трубопроводам: построитель запросов.
Исходная информация из баз данных поступает в программу, позволяющую однозначно интерпретировать результаты обработки различных информационных данных и получить оценку степени пригодности трубопроводов к дальнейшей эксплуатации. В качестве исходных данных используются: паспортные данные трубопроводов, количество и динамика возникновения порывов, текущий и прогнозируемый дебит скважины, запасы нефти и другие геологические данные. Обучаемая программа написана на языках С++ и Delphi и для получения результатов использует нейросетевые алгоритмы. Получение оценки является первым шагом в оптимизации системы нефтесбора. Результаты отображаются в ГИС как классификация трубопроводов по степени пригодности. Каждому трубопроводу назначается оценка по десятибальной шкале.
Рис. 3. Система нефтесбора ГЗУ-25.
Пример отображения результатов обработки данных по району ГЗУ-25 одного из структурных подразделений ОАО «Татнефть» показан на рис. 3. Анализ проводился не просто на отдельный трубопровод, а на систему «скважина-трубопровод». Красным цветом выделены скважины и трубопроводы, непригодные к дальнейшей эксплуатации. Данные скважины можно использовать в качестве объектов оптимизации, но не все, так как среди них присутствуют скважины, подлежащие консервации (низкий дебит, малые запасы и т.п.). Желтым цветом выделены скважины с удовлетворительной оценкой. Скважины данного класса наиболее пригодны для оптимизации, т.к. обладают удовлетворительным дебитом и запасами, но низким качеством трубопроводов. Скважины и трубопроводы, выделенные зеленым цветом, не подлежат реконструкции, т.к. их ресурс еще не исчерпан.
Щелкнув мышью по любому объекты (например, скважине), можно получить исчерпывающую информацию: как паспортную, технологическую или геологическую, так и результаты оценки этих объектов (рис. 4).
Рис. 4. Полная информация по анализируемому объекту.
Расчет и построение вариантов схем оптимизации и реконструкции
Вторым шагом процесса оптимизации является построение оптимального маршрута прокладки трубопровода. Для работы используется грид высот и ряд других тематических слоев (леса, дороги, водоемы, населенные пункты и т.д.). Основным критерием выбора является минимизация длины реконструируемого участка, при этом учитываются следующие факторы:
- рельеф местности;
- прохождение через обязательные точки (скважины, ГЗУ, реперы);
- обход зон запрета (прибрежные зоны водоемов, окрестности населенных пунктов, лесные массивы), где строительство трубопроводов запрещено или нежелательно по экологическим или иным нормам;
- количество пересечений с дорогами, высоковольтными ЛЭП, линиями связи, трубопроводами не больше первоначальных;
- максимально возможное использование существующих трубопроводов (при прочих вариантах выбирать вариант с использованием существующей сети нефтесбора);
- расчет схемы с минимумом перепадов высот.
Пример расчета маршрута трассы трубопровода приведен на рис. 5. Видно, что предлагаемая трасса (синяя линия) не пересекает лесной массив, а идет по проложенной просеке.
Рис. 5. Расчет и построение трассы оптимизируемого участка.
При строительстве варианта кольцевой схемы нефтесбора задаются объекты (скважины) и необходимые условия. Затем рассчитывается оптимальная обвязка этих скважин в кольцо с учетом введенных условий как на плоскости, так и с учетом высот. Тут же можно посмотреть профиль как построенной трассы, так и пользовательской линии. Специалист, оценив положение трассы, может внести свои коррективы — нанести новые реперы, точки или линии запрета и т.п. После внесения корректив будет проложен новый маршрут. На последнем этапе оптимизации специалисты, руководствуясь полученными результатами, готовят окончательный проект строительства трассы нефтепровода. Этот проект сравнивается с имеющейся системой нефтесбора с экономической точки зрения, и вырабатывается решение об изменении или неизменности системы.
Применение данной аналитической информационной системы обработки пространственных данных и атрибутивных данных о системе нефтесбора (паспорт объектов нефтедобычи, их текущее состояние, степень изношенности и т.д.) позволило:
- повысить эффективность принятия решений при проектировании и строительстве новых нефтепроводов или их модификации;
- получить значительную экономию материальных и денежных средств за счет уменьшения общей длины прокладываемых труб;
- значительно расширить поле зрение при анализе состояния системы нефтесбора — специалист видит не разрозненные бумажные карты, а непрерывную территорию деятельности предприятия, по любому объекту которого может быть получены вся существующая на этот момент информация;
- обеспечить возможность расчета и анализа множества вариантов прокладки трубопроводов, соединяющих скважины заданного участка реконструкции;
- получить полную информацию о предполагаемой трассе трубопровода (профиль, перепад высот, пересечение с дорогами, высоковольтными ЛЭП, линиями связи, трубопроводами и т.п.)
В дальнейшем в программный комплекс планируется встроить возможности подсчета материальных затрат на обустройство системы нефтесбора, учета при принятии решений гидродинамического расчета, строительных и иных ограничений, информации о типах земель и их стоимости.
