1. Процесс управления нефтяным месторождением, как процесс обработки информации

При движении нефти через зоны с различными гидродинамическими свойствами на процесс фильтрации оказывают воздействие различные факторы. Этот процесс описывается системами нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных при наличии граничных и начальных условий и характеризуется множеством параметров, которые распределены в пространстве и изменяются во времени. Системы, обладающие подобными свойствами, называются системами с распределенными параметрами.

Системы с распределенными параметрами отличаются от систем с сосредоточенными параметрами тем, что информация о состоянии объекта с распределенными параметрами характеризуется не только конечным набором величин, относящихся к конечному числу координат и изменяющихся только во времени, а также набором функций, показывающих зависимость параметров от временных и пространственных переменных или от их комбинации.

Так, геологическое строение месторождения характеризуется полями распределения параметров, представление о которых получают по профильным разрезам и различным картам (карты распространения коллекторов, общей мощности, мощности перемычек, структурные карты по кровле и подошве и т. п.). Физические свойства продуктивных пластов .определяются не только значениями параметров по разрезу в скважинах, но и их распределением в пространстве (пласте), т. е. полями, представление о которых получают из карт проницаемости, пористости. Технологические показатели разработки включают не только величины текущей и накопленной добычи и закачки воды по отдельным сква-жинам, но и такие обобщенные характеристики, как карты и графики разработки, коэффициент нефтеотдачи, положение контуров нефтеносности и т. п.

Сложность управления разработкой нефтяного месторождения заключается в том, что необходимо управлять процессами, происходящими в недрах земли, через скважины, в результате чего резко ограничивается возможность регулирования.

Несмотря на то, что каждые нефтяные месторождения и залежи представляют специфические объекты с индивидуальными чертами геологического строения и условий разработки, системы управления разработкой месторождений имеют общие черты, позволяющие с полным основанием отнести их к кибернетическим системам многосвязного регулирования объектов с распределенными параметрами. Такая система управления разработкой нефтяного месторождения включает управляемый объект (месторождение, залежь, группа месторождений) и управляющий орган со сложной иерархической структурой (НГДУ, объединение и т. д.). От управляемого объекта в управляющий орган в большом объеме поступает разнообразная информация, которая обрабатывается и анализируется на его различных иерархических ступенях. В результате вырабатывается командная информация, необходимая для регулирования контролируемого процесса фильтрации.

На различных ступенях иерархической структуры управления есть своя входящая и исходящая информация. Входящая информация подразделяется на входящую внешнюю информацию, поступающую из нефтедобывающего объединения, Миннефтепрома, научно-исследовательского института, и входящую внутреннюю информацию, получаемую от управляемого объекта. Последняя отражает обратную связь объекта с управляющим органом, поскольку несет сведения о состоянии управляемого объекта и происшедших изменениях. Эту информацию назовем первичной (исходно, регистрируемой), так как она возникает в результате первичного сбора (фиксации, наблюдения) и регистрации данных, характеризующих непрерывно меняющиеся параметры залежи.

Исходящая информация также подразделяется на две группы: исходящую внешнюю информацию и исходящую внутреннюю (или командную) информацию, предназначенную непосредственно для управляемого объекта и воздействующую на него. В получении исходящей информации, особенно внутренней, заключается основная цель функционирования управляющего органа. В общем схематическом плане потоки геолого-промысловой информации показаны на рис.1.

Рис. 1.Потоки геолого-промысловой информации в системе управления разработкой: 1-управляемый объект; 2-управляющий орган.

Собранные данные о геолого-промысловой информации в нефтегазодобывающих управлениях Восточных районов (Первомай-нефть, Туймазанефть, Октябрьскнефть, Бавлынефть) позволили выявить однотипность передаваемых сведений в структурных подразделениях управляющего органа. Для управления разработкой нужно представить весь процесс обработки информации, вплоть до принятия решения по управлению на регулирующие воздействия, определив перечень параметров, необходимых при этом.

Обработка информации при разработке нефтяных месторождений наиболее эффективно проводится в условиях автоматизированных систем. В процессе автоматизированной обработки информации при решении задач проектирования, анализа и управления процессом разработки нефтяных месторождений последовательно возникают и решаются следующие задачи.

1. Сбор, первичная обработка и ввод в ЭВМ исходной геолого-промысловой и технико-экономической информации. Решение этой задачи возможно при наличии унифицированных форм сбора информации, приспособленных для машинной обработки, и широком использовании средств регистрации геолого-геофизической и нефтепромысловой информации непосредственно у мест ее получения на машинные носители информации (перфоленты, магнитные ленты) или передачи ее по каналам связи.

2. Функционирование банка данных и информационно-поисковой системы для получения необходимых данных по объекту разработки. Решение задачи на современной стадии развития вычислительной техники обеспечивается выпуском ЭВМ третьего поколения в рамках единой серии вычислительных машин, выполненных на интегральных микросхемах, имеющих более высокую надежность и память на магнитных дисках. Целесообразно также использование действующих ЭВМ БЭСМ-6, М-222, БЭСМ-4М, «Минск-32» при условии дооснащения их магнитными дисками; созданием и освоением специализированных пакетов программ для функционирования банка данных и автоматизированных информационно-поисковых систем; созданием и внедрением трансляторов с алгоритмических языков, в том числе с ПЛ-1 и кобола.

3.Согласование и уточнение исходных данных для гидродинамических расчетов (идентификация модели пласта). Задача уточнения строения продуктивного пласта и его параметров, возникающая вследствие недостоверности исходной информации, требует расчета сложных математических моделей нефтяных пластов и процессов их разработки. Решение этой проблемы, так же как и последующей четвертой задачи -расчета сложных фильтрационных течений, может быть обеспечено при следующих условиях: а) выпуске и освоения сверхмощных ЭВМ со средним быстродействием. б)дальнейшем совершенствовании математических моделей, комплексов программ и средств математического обеспечения ЭВМ, позволяющих не только уточнить гидропроводность и упругоемкость пласта, но и формы кривых фазовых проницаемостей, и корректировать зависимости математической модели по данным нефтепромысловой информации.

4. Проведение гидродинамических расчетов для проектирования и анализа разработки нефтяных месторождений. Для решения этой задачи необходимо дальнейшее совершенствование методов расчета фильтрационных течений в системах скважин; обобщение опыта обработки потоков геолого-промысловой информации при контроле и анализе процесса разработки. Определение состава и необходимого объема информации для анализа и регулирования; определение периодичности и длительности измерения промысловых величин в скважине, а также количества скважин, необходимых при воспроизведении полей геолого-промысловых признаков; разработка методик по количественным оценкам отклонений фактических показателей разработки от расчетных; определение степени влияния ошибок в исходных данных на проектные технологические показатели.

5. Проведение экономических расчетов и выбор оптимального варианта разработки. Выбор оптимального варианта разработки связан с определением матрицы коэффициентов влияния, которое в настоящее время проводится исключительно на сеточных моделях. При наличии сеточной модели поиск оптимального варианта может быть проведен без вычисления коэффициентов влияния путем реализации на электроинтеграторе метода спуска по координатам.

6. Выбор необходимого эксплуатационного оборудования и варианта обустройства месторождений. Решение этой задачи требует применения ЭВМ с большой памятью для хранения нормативно-справочных материалов и развитого комплекса программ для проектирования нефтегазосборных сетей, расчета способов эксплуатации скважин, проектирования сети дорог и других объектов нефтепромыслового хозяйства.

7. составление документации комплексного проекта разработки и обустройства нефтяного месторождения. Для этого необходимы специализированные устройства вывода информации: графопостроители, видеотерминалы, пакеты программ редактирования текста и цифрового материала, системы программ работы с графопостроителями и дисплеями.