Модель работы нефтяной скважины, учитывающую наличие периферийного оборудования, которая обеспечивает оптимизацию работы всех скважин месторождения с учетом их взаимовлияния, разработали специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 15 марта сообщает пресс-служба вуза.

Результаты своей работы ученые представили в статье «Разработка цифровой системы управления скважиной», опубликованной в журнале Applied system innovation.

В ней они отмечают, что в настоящее время многие месторождения нефти, включая расположенные в Пермском крае, находятся на поздних стадиях разработки, которые характеризуются снижением производительности скважин, увеличением обводненности и увеличением эксплуатационных расходов.

Отсюда вытекает задача ученых — предоставить отрасли современные высокотехнологичные цифровые системы управления, способные оптимизировать энергопотребление, снизить время между отказами оборудования, а также сократить риски непредвиденных ситуаций.

Существующие цифровые системы управления нефтяными скважинами не обеспечивают оптимизацию всего куста скважин месторождения. Кроме того, в них не учитываются осложняющие добычу факторы, такие как время суток и состояние оборудования. Это не позволяет системе спрогнозировать возможные отклонения в работе.

Пермские разработчики автоматизированной системы управления с использованием элементов машинного обучения учли эти факторы и создали комплексный программный продукт, в котором реализованы функции постоянного мониторинга и контроля параметров работы нефтяной скважины и вспомогательного технологического оборудования.

Структурно их система состоит из трех уровней — верхнего, среднего и нижнего. На нижнем уровне выполняется сбор информации физических параметров функционирования скважины и перевод ее в цифровую форму. На втором полученные данные анализируются и передаются на верхний уровень, где в четырех модулях реализованы информационные, вычислительные и управляющие функции.

Доцент кафедры нефтегазовых технологий, кандидат технических наук Павел Илюшин рассказал о созданной ими модели:

«Работа всех разработанных модулей заключается в анализе параметров работы скважины, численном моделировании производственных процессов, определении оптимального режима работы и приведении параметров работы скважины к оптимальному режиму».

Модуль «Осложнения» выполняет анализ текущей работы нефтяных скважин и периферийного оборудования. Его алгоритм оценивает причины возникающих отклонений от штатных режимов добычи, после чего определяет возможные способы их устранения и эффективность каждого из них, основываясь на предыдущих данных, сохраняемых в системе.

Модуль «Оптимизация энергопотребления» реализует алгоритмы снижения энергопотребления, которое может быть достигнуто за счет поддержания максимально энергоэффективной работы насосного оборудования или же оптимизации времени его работы.

Модуль «Обеспечение дебита скважины» анализирует и определяет причины снижения добычи нефти с учетом параметров работы смежных скважин месторождения.

Модуль «Прогнозирование отклонений в работе оборудования» основан на принципах машинного обучения, его задача — сократить время простоя оборудования за счет прогнозов и автоматической реакции на возможные отклонения.

Верхний уровень может работать в двух режимах: рекомендательном, когда результаты анализа функционирования скважины и предложения по необходимым, с точки зрения системы, действиям персонала носят рекомендательный характер, а также автоматическом, когда система сама будет выполнять эти действия.

В настоящее время ученые ПНИПУ уже разработали программу и методику тестирования созданной ими цифровой автоматизированной системы контроля и оптимизации работы фонда скважин.

Разработанная учеными Пермского Политеха система, считают авторы, создаст единое информационно-аналитическое пространство для нефтяного месторождения с большим количеством добывающих скважин и оптимизирует для него параметры добычи нефти. Внедрение данного отечественного программного продукта послужит усилению технологического суверенитета России в сфере нефтедобычи.