WO2019112488A1 - Способ проектирования поверхностного обустройства месторождения - Google Patents
Способ проектирования поверхностного обустройства месторождения Download PDFInfo
- Publication number
- WO2019112488A1 WO2019112488A1 PCT/RU2018/050144 RU2018050144W WO2019112488A1 WO 2019112488 A1 WO2019112488 A1 WO 2019112488A1 RU 2018050144 W RU2018050144 W RU 2018050144W WO 2019112488 A1 WO2019112488 A1 WO 2019112488A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- network
- cluster
- point
- maximum
- corridors
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/18—Complex mathematical operations for evaluating statistical data, e.g. average values, frequency distributions, probability functions, regression analysis
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
Definitions
- the invention relates to integrated systems and methods for the design of field facilities.
- the invention is intended to solve the problem of designing the field infrastructure of the field by searching for the optimal configuration of the network for collecting production of wells, taking into account the location of production sources (cluster sites), their number, production profile, etc.
- the prior art describes a method for designing a network connecting a given well with a known capacity and a drain with the required level of consumption, based on the use of an algorithm for solving the Steiner problem (Xue G., Lillys T. P., Dougherty D. E. Computing the minimum cost pipe network interconnecting one sink and many sources // SIAM Journal on Optimization. - 1999. - T. 10, - JV ° 1. - C. 22-42).
- the method determines the cost function that requires minimization, uses the parameters of the k-optimality algorithm for constructing the desired network.
- this source of information describes a method for designing a network of surface arrangement with an unstable optimization algorithm.
- the description of this invention indicates that it is impossible to carry out optimization until a certain criterion is reached, which casts doubt on the ability to build a network with the optimal location of the facilities and the calculation of the optimal parameters of this network.
- the closest to the claimed is the technical solution presented in the publication ⁇ 2914118 “Method for determining networks for resource recovery operations”.
- the method describes an algorithm for attaching a plurality of well clusters to the main processing center (the center of well production) throughout the field.
- the method includes the selection of the most distant subregion and the assignment to it of some value based on predetermined economic and physical criteria among all subregions.
- bushes are grouped into intermediate centers, which by the same principle are combined into larger nodes, and, ultimately, reduced to the main processing center.
- the allocation of intermediate centers allows you to optimize the total cost of the network.
- the known method implements only one algorithm, which allows to solve a particular problem of optimal piping without taking into account possible changes in pipe diameters, as well as a preliminary determination of the optimal location of charge centers.
- the result of the implementation of the method will be the most optimal scheme for the surface management of the field.
- the technical result achieved when using the claimed invention is to provide the possibility of processing disparate data - geological, topographical, geophysical, economic, with the formation of the output of a single project of surface arrangement field, characterized by the optimal network configuration, due to the optimization steps at each stage of the project.
- the claimed invention allows to increase system performance when solving the task, as well as to increase the volume and variability of the processed data in comparison with the known analogues (i.e., it allows processing more data with obtaining a result (product) in less time).
- data processing in accordance with the claimed method requires a smaller amount of computer time and resources to obtain the result, including the RAM involved.
- the use of separate independent units of the system reduces the probability of error, ensuring a more accurate and reliable result.
- the technical result consists, among other things, in the provision of: the possibility of constructing an interactive model of the surface development of the field with reference to the topographic map and the volume of production,
- the obtained project meets the specified criteria, for example, such as the total length of pipelines, production volumes, etc., achieved as a result of calculations made by the project for location of surface facilities,
- the method of designing a surface field development includes the formation of baseline data, including the maximum number of procurement collection centers (CA), the profile and production volumes from each cluster site (KP), the radius of influence of CA as the maximum distance from the CA to the pad site (R max ), then carry out:
- a - process the "heat" map by eliminating the area bounded by a circle centered in the first CA and radius R max , and adjusting the color gradient fill of the remaining area of the KP map,
- step 2) determination of pipe diameters at each section of the network constructed in accordance with step 2), for which the pressure value at the CS inlet and pressure value at the control box are set, the maximum pressure drop gradient, on the basis of which preliminary pressure values are determined at all points articulations of the network built in step 2), ensuring a pressure gradient from KP to CS no more than maximum, then taking into account the known production profile, as well as the known sequence of KP input, determine the diameters of pipelines in each section of the network.
- the following additional data are used as source data: coordinates of cluster sites of the field, planned production data for cluster sites, topographic data, maximum distance from the cluster site to the CA, number of CA.
- step G with local optimization, the possibility of displacement of the location point of each CA relative to the KP group assigned to this CA is determined, for which each KP group is formed with a separate heat map with the coordinates of the maximum production point being compared and the obtained coordinates are compared with the initial coordinates of the CA, while if the coordinates do not match, the CA placement point is shifted to the maximum point of the KP group desirability map, and as a global optimization, the possibility of each KP re-assignment to g is determined To the CA, for which the distances from each control to each CA are determined and the cluster site is assigned to the collection center (CS) with a minimum distance, the optimization process is repeated in step D until a sustainable solution is obtained, which is characterized by the absence of a CA offset during the next iteration of local optimization for each cluster group sites and the inability to reassign each KP to another CA.
- CS collection center
- both cluster sites are excluded from further consideration and select the next two adjacent cluster sites farthest from the CA and repeat step D, and
- both cluster plots are excluded from further consideration, for their further consideration their point is chosen joints, performing the function of the source of production of wells, which has the total performance of two excluded gearboxes, and the well pad most distant from the CA, and repeat step D.
- step D The length of the network of pipelines L multiplied by the pumping volume from the gearbox to the collection center is used as a complex parameter in step D
- Designing general schemes for surface field development involves solving a number of problems of building various oilfield networks: collecting and transporting oil and associated gases, high and low pressure water lines, roads, and power supply.
- the solution to the problem of building an oilfield network is also associated with choosing the optimal network structure, tracing individual network links, determining the dynamics of its construction, calculating various individual links, etc., ensuring the reliability of its operation, as well as ensuring that the newly constructed surface infrastructure is embedded with others. existing networks and systems of arrangement.
- the claimed method can be implemented using a software-hardware complex or a computer system that includes at least a processor that provides execution of commands from the corresponding blocks, namely, the following blocks:
- each of these blocks contains a global and local optimization module that implements a sequence of commands for selecting the most optimal solution for each stage of the claimed method by using appropriate algorithms (for example, Steiner, Dijkstra, Fermat-Torricelli)
- the input unit and the output unit interact with the computer-implemented system with the operator, and through wired and / or wireless communication lines with external databases. Through the input block, input of the initial data, TTO, topographic data, etc. is carried out.
- the output unit performs data output in a format that is convenient for the operator to comprehend (for example, in a graphical, tabular format), as well as other operations for outputting data from a computer-implemented system.
- a memory unit of a computer-implemented system contains topographic, geological maps, as well as information from and / or sent to sequentially implemented units for processing.
- a personal computer can be used, for example, with the Windows operating system, which contains a central processor, random access memory, a hard disk drive (or a block of memory, or data storage, or a database), a keyboard, a monitor, and communication devices.
- the processor is an electronic unit, or an integrated circuit (microprocessor) that executes machine instructions (program code) - the main part of the hardware.
- machine instructions program code
- the machine instructions are set forth in the form of functions prescribed for execution by the corresponding data processing units, namely, ensuring the execution of the specified optimization algorithms with regard to the constraints and processing parameters entered.
- the data processing units namely the block for the placement of well production centers; block forming a network of communications corridors; A block for determining pipe diameters is usually installed in a system block that executes machine-executable instructions.
- This system may be a specially designed device, such as an electronic device, or it may contain one or more general-purpose computers that can respond to commands for performing the steps described in this application. To perform these functions, several computers can network. Software commands can be stored on any media computer-readable information, for example, on magnetic or optical disks, cards, storage devices, etc.
- the invention is illustrated graphic materials, which presents the results of the implementation by the computer system of the individual steps of the proposed method and examples of specific performance, in the form of computer-generated images presented on the user's monitor.
- 1 schematically shows an example of a “heat map” (desirability map).
- FIG. 2 schematically shows the location of the CA and its zone of influence (limited by a circle with a radius R m ax).
- Fig. 3 schematically shows an example of adding cluster sites to the primary network of communications corridors.
- Figure 4 is a schematic representation of an example of joining cluster sites to the network of communication corridors using the VY algorithm.
- Figure 5 schematically shows the results of local and global optimization of the formation of a network of communication corridors.
- Bush site - in the framework of the present invention a project of a special site for a natural or artificial site of a field with wells scrubs located on it, as well as technological equipment and facilities, engineering communications
- the NedleraMid Method is a method of unconditional optimization of a function of several variables that does not use the derivative (gradient) of a function.
- a method for designing a network is considered, at least of the above objects, each of which has certain characteristics.
- the center for collecting products from an on-site field development facility, to which the well products are transported from cluster pads through oil gathering pipelines under the action of reservoir pressure or pressure from borehole pumps.
- Communication corridors are a complex linear construction facility that includes pipelines (oil and oil pipelines, low and high pressure water lines, gas pipelines), power lines / overhead lines and highways.
- the Steiner tree is a solution of the problem of the same name, which consists in finding the shortest network connecting a given finite set of points of the plane.
- Dauikstra's algorithm is an algorithm on graphs for finding the shortest path from one of the vertices of the graph to all others.
- the Fermat-Torricelli point is the point of the plane, the sum of the distances from which to the vertices of the triangle is minimal. This point gives a solution to the Steiner problem for the vertices of the triangle.
- the claimed technical solution can be implemented in the form of a software package that solves the task of designing the optimal placement of surface field facilities.
- the following can be obtained: points of optimal placement of collection centers and optimal schemes of communications corridors.
- the inventive method is implemented as follows.
- the entire sequence of actions during the implementation of the proposed method can be divided into three main stages: the placement of centers for collecting production of wells, the formation of a network of communications corridors and the determination of pipe diameters.
- the specified data in digital form through the data input unit is placed in the memory unit and, if necessary, sent to the appropriate processing units.
- the color gradient fill "heat map” (for example, from cold to warm colors corresponding to the gradient changes in the volume of production - from minimum to maximum) determine the coordinates of the "warmest" point - the coordinates of the point with the maximum production (figure 1). At this point, place the first CA, after which all KP, located from the CA at a distance of not more than R max, assign this CA (figure 2). Then the "heat” map is processed by eliminating the area bounded by a circle with the center in the first CA and radius Rmax.
- the possibility of reassigning each control to another CA is determined, for which the distances from each individual control to each CA constructed at the first approach stage are determined, and if the CA is detected at a shorter distance than that recorded at the first approximation stage, a cluster site is assigned to this CA with a minimum distance.
- the results of the global and local optimizations are transferred to the memory unit for outputting the results and / or further use in the following processing steps.
- the Steiner tree algorithm is used.
- Placement of communications on the surface of the earth is determined on the basis of the optimality criterion.
- the optimality criterion depends on the parameters characterizing the properties of the projected communication (for example, the type of product being transported) and the territory in which it is located.
- the territory is characterized by specific construction costs — this is the cost of building a segment of communication of unit length in the vicinity of a point in the territory.
- the territory on which the communication is located may be either homogeneous with respect to specific construction costs, or heterogeneous.
- a territory is considered homogeneous in terms of construction conditions, if the specific construction costs have the same value at all points of the territory. If the value of specific construction costs varies from point to point, then the territory is considered to be heterogeneous.
- the construction of a network in the first approximation is carried out according to the so-called VY algorithm, and at the same time they begin to form a network from a pair of cluster sites farthest from the CA.
- VY algorithm By solving the three-point problem (disclosed, for example: Proceedings of the DOG of the Russian Academy of Sciences, 2008, V. 32 “Solving the three-point problem of Steiner with the help of Mathlab means”, Lotarev D.T.) determine the most optimal way to connect these cluster sites to the CS using V profile or Y-profile (FIG. 3), while the minimum value of the complex parameter, which is the length of the projected pipeline, L, multiplied e per volume of product transported by the transfer gearbox Q.
- the next step is to optimize the obtained first approximation - global and local, sequentially iteratively performed to achieve compliance with the optimality criterion.
- the possibility of displacing the point of articulation of any two adjacent KPs is determined, for which they shift the point of articulation of two KPs by a predetermined distance in four directions (north, south, east, west).
- Calculate at each offset the value of the complex parameter for each group of two KP, interconnected through a point of articulation, and when obtaining a smaller value than recorded in the first approximation, assign a new location (coordinates) to the point of articulation.
- the results of global and local optimizations are also transmitted to the memory unit for outputting the results and / or further use in the next processing steps.
- CA types can be performed.
- the user specifies both the total number of CAs and the number of CAs of a certain type.
- OCF Oil treatment installation
- a CS with the type “Oil treatment installation (OTF)” is assigned to objects with the maximum total production level from the cluster data of the CA data.
- OCF Operation
- BPS Battery Pump Station
- MFNS Multiphase Pump Station
- PWS Pre-discharge Pre-Release Water Installation
- the choice between DNS and MFNS is determined based on the calculation settings (selected by the user for each calculation).
- the choice between DNS / MFNS or POSV is carried out on on the basis of the incoming production profile: if the water cut does not exceed 30%, then choose the CSN / MFNS, if the water cut is more than 30%
- the diameter of the pipelines is determined at each site constructed in accordance with the previous stage of the network.
- the implementation of this stage is based on the use of known values of pressure at the inlet of the CS and the value of pressure at the control box, the maximum pressure drop gradient. Based on these initial data, preliminary pressure values are determined at all points of articulation of the network of communications corridors constructed at the previous stage, providing a pressure drop gradient from the control valve to the maximum central level, then taking into account the known volume and production rate, as well as the known input sequence KP determine the possible diameters of pipelines in each section of the network.
- the claimed invention was implemented in the design of the surface arrangement of four fields located in the Yamalo-Nenets Autonomous District, which included collection systems, preparation and external transport of oil, pressure maintenance systems (support of reservoir pressure), power supply, gas utilization, facilities for auxiliary purposes.
- the results of the design are shown in figures 6-7, which show surface arrangement schemes with two variants of the source data - 1 well per one gearbox (Fig. 6) and 12-24 wells per gearbox (Fig. 7).
- the above description is intended to clarify the essence of the claimed invention.
- the present invention may be subject to various changes and modifications as understood by a person skilled in the art based on the reading of the above description. Such changes do not limit the scope of claims.
- the types of complex parameters can change, the optimality criterion, the amount of input data for carrying out calculations, the absolute values of predetermined parameters, etc. can change.
- the method is not limited to any number of analyzed wells or cluster sites, and their placement on the ground.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Evolutionary Biology (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Probability & Statistics with Applications (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Algebra (AREA)
- Geometry (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
Изобретение относится к комплексным системам и способам проектирования обустройства месторождений. В заявленном способе формируют исходные данные, размещают центры сбора продукции скважин (ЦС) на карте кустовых площадок (КП) по определенному алгоритму, оптимизируют размещение ЦС с применением последовательно локальной и глобальной оптимизаций. Далее формируют сеть коридоров коммуникаций, связывающих ЦС с КП, при этом создают проект первичной сети коридоров коммуникаций, включающей трубопроводы, затем проводят ее глобальную и локальную оптимизацию. Определяют диаметры трубопроводов на каждом участке построенной сети, для чего задают значение давления на входе ЦС и значение давления на КП, максимальный градиент падения давления, на основе которых определяют предварительные значения давления на всех точках сочленения сети, обеспечивающие градиент падения давления от КП к ЦС не более максимального, после чего с учетом известного профиля добычи, а также известной последовательности ввода КП определяют рекомендуемые диаметры трубопроводов на каждом участке сети.
Description
СПОСОБ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ОБУСТРОЙСТВА
МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Область техники, к которой относится изобретение
Заявляемое изобретение относится к комплексным системам и способам проектирования обустройства месторождений. Изобретение предназначено для решения задачи проектировании наземной инфраструктуры месторождения посредством поиска оптимальной конфигурации сети сбора продукции скважин с учетом расположения источников добычи (кустовых площадок), их количества, профиля добычи и др.
Такое проектирование выполняют с учетом следующих ограничений:
- объемов транспортируемого потока добываемого сырья, профиля добычи;
- времени запуска трубопровода в эксплуатацию;
- рельефа местности;
- категории территории, на которой размещается участок трубопровода;
- топографических ограничений.
Уровень техники
При проектировании наземной инфраструктуры важным является решение задач, связанных с построением сети с оптимальным расположением объектов обустройства и расчетом оптимальных параметров этой сети (количество и тип центров сбора, места их размещения, конфигурация сети линейных объектов, диаметры трубопроводов).
Из уровня техники известен способ проектирования сети, соединяющей заданные скважины с известной мощностью и сток с требуемым уровнем потребления, основанный на использовании алгоритм решения задачи Штейнера (Xue G., Lillys Т. Р., Dougherty D. Е. Computing the minimum cost pipe network interconnecting one sink and many sources //SIAM Journal on Optimization. - 1999. - T. 10, - JV° 1. - C. 22-42). В способе определена функция стоимости, требующая минимизации, использованы параметры к- оптимальности алгоритма построения желаемой сети.
Известны также отдельные решения, которые могут быть применены при проектировании упомянутых сетей, в одном из которых представлено описание численного моделирования оптимального транспортного пути к одному источнику, согласно которому строят первоначальную транспортную сеть, которую затем
изменяют, насколько это возможно, используя глобальный и локальный алгоритмы оптимизации (Xia Q. Numerical simulation of optimal transport paths //Computer Modeling and Simulation, 2010. ICCMS'lO. Second International Conference on. - IEEE, 2010. - T. 1. - C. 521-525). В другом решении при построении сети используют алгоритм последовательного сведения задачи большой размерности к подзадачам меньшей размерности. Известно также решение задачи оптимального проектирования и эксплуатации транспортной газовой сети с использованием алгоритма выпуклой оптимизации (Babonneau F., Nesterov Y., Vial J. P. Design and operations of gas transmission networks //Operations research. - 2012. - T. 60. - JV° 1. - C. 34-47.]. В работе [Zhang J., Zhu D. A bilevel programming method for pipe network optimization //SIAM Journal on Optimization. - 1996. - T. 6. - JV°. 3. - C. 838-857) предложено решение по определению оптимальных диаметров сетевых трубопроводов посредством минимизации издержек при заданных ограничениях методом двухуровневого программирования (в англоязычной литературе метод известен как bilevel programing method).
Также из уровня техники известен ряд патентов, характеризующих технические решения, касающиеся систем и способов проектирования обустройства месторождений.
В частности, из публикации US 2015/0339411, «Automated Surface network generation» (Автоматизированная генерация поверхностного обустройства) известны способ, устройство и программный продукт для автоматической генерации поверхностной сети для обустройства системы добычи нефти, дополнительно к существующей поверхностной сети. В решении предложен механизм оптимизации поверхностной сети на основе сходимости целевой функции при выполнении одного или нескольких граничных условий. В качестве граничных условий используют значения давлений среды в разных точках проектируемой сети поверхностного обустройства, максимальную скорость потока транспортируемого продукта, скорость эрозии среды, состав флюида, сетевую топологию, физические ограничения, наличие естественных или искусственных препятствий.
Однако, данный источник информации описывает метод проектирования сети поверхностного обустройства с неустоявшимся алгоритмом оптимизации. При этом в материалах описания данного изобретения указано о невозможности проведения оптимизации до достижения определенного критерия, что ставит под сомнение
возможность построения сети с оптимальным расположением объектов обустройства и расчетом оптимальных параметров этой сети.
Наиболее близким к заявляемому является техническое решение, представленное в публикации С А 2914118 «Method of determining networks for resource recovery operations» (Способ построения сетей для обеспечения восстановления ресурсов). Способ описывает алгоритм присоединения множества кустов скважин к основному центру обработки (центру сбора продукции скважин) по всему месторождению. Способ включает выделение наиболее отдаленной подобласти и присвоение ей некоторого значения на основе определенных заранее экономических и физических критериев среди всех подобластей. Таким образом, кусты группируются в промежуточные центры, которые по тому же принципу объединяют в более крупные узлы, и, в конечном итоге, сводят к основному центру обработки. Выделение промежуточных центров позволяет оптимизировать общую стоимость сети.
Однако, известный способ реализует только один алгоритм, позволяющий решить частную задачу оптимального проведения трубопроводной обвязки без учета возможных изменений диаметров трубопроводов, а также предварительного определения оптимального местоположения центров сборов. Таким образом, па основании предложенного способа невозможно однозначно установить, что результатом реализации способа будет являться наиболее оптимальная схема поверхностного обустройства месторождения.
Раскрытие изобретения
Технической проблемой, решаемой заявляемым изобретением, является необходимость преодоления недостатков, присущих аналогам и прототипу, за счет решения задачи оптимального проектирования схемы размещения поверхностного обустройства месторождения с учетом динамических, топографических, физических и теплофизических параметров, а также экономической составляющей, включающей затраты на проведение трубопроводной обвязки, оснащения центров сбора продукции и т.д.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения заключается в обеспечении возможности обработки разнородных данных - геологических, топографических, геофизических, экономических, с формированием на выходе единого проекта поверхностного обустройства
месторождения, характеризующегося оптимальной конфигурацией сети, за счет проведения оптимизационных шагов на каждом этапе построения проекта. Кроме того, заявляемое изобретение позволяет увеличить производительность системы при решении поставленной задачи, а также увеличить объем и вариативность обрабатываемых данных по сравнению с известными аналогами (т.е. позволяет производить обработку большего объема данных с получением результата (продукта) за меньшее количество времени). Кроме того, обработка данных в соответствии с заявляемым способом требует меньшего количества машинного времени и ресурсов для получения результата, в том числе задействованной оперативной памяти. Кроме того, использование отдельных независимых блоков системы (за счет использования функционала, обеспечивающего выборку из огромного массива внешних баз данных и обработку данных по определенному алгоритму с использованием целевых показателей) снижает и вероятность ошибки, обеспечивая получение более точного и достоверного результата.
Кроме того, технический результат заключается в том числе, в обеспечении: возможности построения интерактивной модели поверхностного обустройства месторождения с привязкой к топографической карте и объемам добываемой продукции,
возможности оптимизации размещения объектов поверхностного обустройства при сокращении времени, затрачиваемого на определение оптимального положения объектов на месторождении,
- возможности изменения проекта при изменении входных данных,
- возможности подключения и отключения дополнительных расчетных блоков, позволяющих проводить оптимизацию поверхностного обустройства с использованием дополнительных внешних данных.
При этом под оптимальным размещением объектов поверхностного обустройства понимают удовлетворение полученного проекта заданным критериям, например, таким как общая протяженность трубопроводов, объемы добычи и т.д., достигаемым в результате проведенных расчетов проекта размещения поверхностного обустройства,
Поставленная задача решается тем, что способ проектирования поверхностного обустройства месторождения включает формирование исходных данных, включающих максимальное количество центров сбора продкции (ЦС), профиль и объемы добычи с каждой кустовой площадки (КП), радиус влияния ЦС
как максимальное расстояние от ЦС до кустовой площадки (Rmax), после чего осуществляют:
1) размещение центров сбора продукции скважин (ЦС) на карте кустовых площадок (КП), для чего
формируют «тепловую» карту объемов добычи в виде цветовой градиентной заливки карты КП в соответствии с исходными данными по объему добычи с каждой КП, с определением координат точки максимума объема добычи, в которой размещают первый ЦС, после чего все КП, расположенные от ЦС на расстоянии, не более Rmax, присваивают данному ЦС, затем
А - обрабатывают «тепловую» карту посредством исключения площади, ограниченной окружностью с центром в первом ЦС и радиусом Rmax, и корректировки цветовой градиентной заливки оставшейся площади карты КП,
Б - определяют точку максимума полученной на этапе А карты и размещают в ней следующий ЦС, которому присваивают все КП, удаленные от данного ЦС на расстоянии не более Rmax,
В - шаги А и Б повторяют до достижения заданного максимального количества ЦС, при этом все КП, не присвоенные ни одному из ЦС, присваивают ближайшему ЦС,
Г - оптимизируют размещение ЦС с применением последовательно локальной и глобальной оптимизаций;
2) формирование сети коридоров коммуникаций, связывающих центры сборов продукции с кустовыми площадками, при этом создают проект первичной сети коридоров коммуникаций, включающей трубопроводы, для чего последовательно добавляют в сеть кустовые площадки, начиная от наиболее удаленной от ЦС и определяют наиболее оптимальный вариант ее подключения в сеть с использованием V или U-профиля посредством решения трехточечной задачи для каждой подключаемой кустовой площадки, при этом в качестве критерия выбора профиля размещения коридоров коммуникаций используют минимальное значение комплексного параметра, после формирования первичной сети коридоров коммуникаций проводят ее глобальную и локальную оптимизацию;
3) определение диаметров трубопроводов на каждом участке построенной в соответствии с этапом 2) сети, для чего задают значение давления на входе ЦС и значение давления на КП, максимальный градиент падения давления, на основе которых определяют предварительные значения давления на всех точках
сочленения сети, построенной на этапе 2), обеспечивающие градиент падения давления от КП к ЦС не более максимального, после чего с учетом известного профиля добычи, а также известной последовательности ввода КП определяют диаметры трубопроводов на каждом участке сети.
В качестве исходных данных дополнительно используют: координаты кустовых площадок месторождения, плановые данные по добыче по кустовым площадкам, топографические данные, максимальное расстояние от кустовой площадки до ЦС, количество ЦС.
На шаге Г при локальной оптимизации определяют возможность смещения точки размещения каждого ЦС относительно группы КП, присвоенных данному ЦС, для чего для каждой такой группы КП формируют отдельную тепловую карту с определением координат точки максимума добычи и сравнивают полученные координаты с первоначальными координатами ЦС, при этом в случае несовпадения координат, точку размещения ЦС смещают в точку максимума карты желательности группы КП, а в качестве глобальной оптимизации определяют возможность переотнесения каждой КП к другому ЦС, для чего определяют расстояния от каждой КП до каждого ЦС и присваивают кустовую площадку центру сбора (ЦС) с минимальным расстоянием, процесс оптимизации по шагу Г повторяют до получения устойчивого решения, характеризующегося отсутствием смещения ЦС при очередной итерации локальной оптимизации для каждой группы кустовых площадок и отсутствии возможности переотнесения каждой КП к другому ЦС.
Для обеспечения возможности последовательного добавления кустовых площадок к сети коридоров коммуникаций выполняют следующие действия относительно всех кустовых площадок, присвоенных общему ЦС:
Д - относительно каждого ЦС выбирают две соседние наиболее удаленные КП, присвоенные общему ЦС, и на основе соответствия минимальному значению комплексного параметра определяют V- профиль и Y- профиль коридоров коммуникаций от этих кустовых площадок до ЦС посредством решения трехточечной задачи, при этом
Е - в случае определения V- профиля, обе кустовые площадки исключают из дальнейшего рассмотрения и выбирают следующие две соседние наиболее удаленные от ЦС кустовые площадки и повторяют шаг Д, а
Ж - в случае определения Y- профиля, обе кустовые площадки исключают из дальнейшего рассмотрения, для дальнейшего рассмотрения выбирают их точку
сочленения, выполняющую функцию источника продукции скважин, имеющего суммарные показатели двух исключенных КП, и наиболее удаленную от ЦС кустовую площадку и повторяют шаг Д.
В качестве комплексного параметра на шаге Д используют протяженность сети трубопроводов L, умноженную на объем перекачки от КП до центра сбора
(Q*L).
Для проведения локальной оптимизации первичной сети коридоров коммуникаций определяют возможность смещения точки сочленения трубопроводов, для чего смещают эту точку на заранее определенное расстояние, вычисляют значение комплексного параметра для каждой группы из двух, соединенных между собой через точку сочленения источников и, при получении меньшего значения, присваивают точке сочленения координаты нового размещения. Для проведения глобальной оптимизации первичной сети коридоров коммуникаций выполняют перебор всех участков сети и выполняют проверку возможности соединения каждого участка трубопровода с другой точкой сочленения или другим трубопроводом при условии уменьшения при этом комплексного параметра оптимизации.
Проектирование генеральных схем поверхностного обустройства месторождений предполагает решение ряда задач построения различных нефтепромысловых сетей: сбора и транспорта нефти и попутных газов, высоко- и низконапорных водоводов, дорог, электроснабжения. Решение задачи построения нефтепромысловой сети связано также с выбором оптимальной структуры сети, трассированием отдельных звеньев сети, определением динамики ее строительства, расчетом различных отдельных звеньев и т. д., обеспечением надежности ее функционирования, а также обеспечением встраивания вновь построенной сети поверхностного обустройства с другими уже существующими сетями и системами обустройства.
На основании приведенного описания изобретения специалист в данной области может реализовать программные средства, на базе соответствующих компьютерных аппаратных средств общего назначения или особого назначения, в результате чего могут быть сформированы компьютерная система и/или компьютерные компоненты, для реализации предложенного способа в рамках осуществления настоящего изобретения и/или может быть сформирован носитель считываемой компьютером информации, в том числе в виде программных средств,
посредством которых могут быть реализованы аспекты вариантов осуществления предложенного способа.
Заявленный способ может быть реализован с помощью программно- аппаратного комплекса или компьютерной системы, включающей в себя, по меньшей мере, процессор, обеспечивающий выполнение команд из соответствующих блоков, а именно, следующих блоков:
• блока ввода исходных данных, соединенного с блоком памяти, обеспечивающим хранение исходных данных и направление их для обработки в соответствующие блоки;
• блока памяти, обеспечивающего хранение введенных данных, а также промежуточных результатов обработки;
• последовательно соединенных между собой, а также с блоком памяти, блоков обработки данных: блока размещения центров сбора продукции скважин; блока формирования сети коридоров коммуникаций; блока определения диаметров трубопроводов; при этом каждый из этих блоков содержит модуль глобальной и локальной оптимизации, реализующие последовательность команд выбора наиболее оптимального решения каждого этапа заявленного способа посредством использования соответствующих алгоритмов (например, Штейнера, Дейкстры, Ферма-Торричелли)
• и блока вывода результатов расчетов на экран монитора или средства печати, обеспечивающий вывод результатов выполнения команд из каждого расчетного блока.
Блок ввода и блок вывода осуществляют взаимодействие компьютерно- реализуемой системы с оператором, и через проводные и/или беспроводные линии связи с внешними базами данных. Через блок ввода осуществляется ввод исходных данных, ТТО, топографических данных и т.д. Блок вывода осуществляет вывод данных в формате, удобном для восприятия оператором (например, в графическом, табличном формате), а также другие операции по выводу данных из компьютерно- реализуемой системы.
Блок памяти компьютерно-реализуемой системы содержит топографические, геологические карты, а также сведения, поступающие из и/или направляемые в последовательно реализуемые блоки для обработки. Процессор, реализующий заявляемый способ, т.е. осуществляющий описанные новшества в виде исполняемых команд, координирует действия компонентов вычислительной системы.
В качестве компьютерно-реализуемой системы может быть использован персональный компьютер, например, с операционной системой Windows, содержащий центральный процессор, оперативное запоминающее устройство, накопитель на жестком диске (или блок памяти, или хранилище данных, или БД), клавиатуру, монитор, коммуникационные устройства для обеспечения работы с интернет ресурсами (сетевую карту и/или модем), а также выходное устройство (блок вывода данных/отображения обработанных данных, например, монитор, или монитор совместно с принтером). При этом известно, что процессор представляет собой электронный блок, либо интегральную схему (микропроцессор), исполняющую машинные инструкции (код программ) - главная часть аппаратного обеспечения. В зависимости от введенных в процессор машинных инструкций решается соответствующая задача. В заявляемом изобретении машинные инструкции изложены в виде функций, предписанных для исполнения соответствующими блоками обработки данных, а именно, обеспечивающие выполнение заданных алгоритмов оптимизации с учетом введенных ограничений и параметров обработки. Блоки обработки данных, а именно блок размещения центров сбора продукции скважин; блок формирования сети коридоров коммуникаций; блок определения диаметров трубопроводов, как правило, установлены в системном блоке, выполняющем машиноисполняемые инструкции.
Эта система может быть специально сконструированным устройством, таким как электронное устройство, или может содержать один или несколько компьютеров общего назначения, которые могут реагировать на команды для выполнения этапов, описанных в данной заявке. Для выполнения таких функцией несколько компьютеров могут объединять в сеть. Программные команды могут хранить на любом носителе считываемой компьютером информации, например, на магнитных или оптических дисках, картах, запоминающих устройствах и т.п.
Краткое описание чертежей
Заявляемое изобретение поясняется графическими материалами, на которых представлены результаты реализации посредством компьютерной системы отдельных этапов заявляемого способа и примеров конкретного выполнения, в виде сгенерированных компьютерной системой изображений, представляемых на мониторе пользователя.
На фиг.1 схематично представлен пример «тепловой карты» (карта желательности).
На фиг. 2 схематично представлен вариант размещения ЦС и зона его влияния (ограничена окружностью с радиусом Rmax).
На фиг.З схематично представлен пример добавления кустовых площадок в первичную сеть коридоров коммуникаций.
На фиг.4 схематично представлен пример присоединения кустовых площадок к сети коридоров коммуникаций по VY-алгоритму.
На фиг.5 схематично представлены результаты локальной и глобальной оптимизаций формирования сети коридоров коммуникаций.
На фиг.6-7 приведены скриншоты экрана в качестве демонстрации результатов выполнения заявляемого способа по формированию сети поверхностного обустройства месторождения.
Осуществление изобретения
Для наилучшего понимания сущности заявляемого способа составлен перечень определений и терминов, используемых в настоящем описании, а также краткое описание используемых алгоритмов и методов со ссылкой на общедоступные источники информации.
Кустовая площадка - в рамках настоящего изобретения - проект специальной площадки естественного или искусственного участка территории месторождения с расположенными на ней кустами скважин, а также технологическим оборудованием и эксплуатационными сооружениями, инженерными коммуникациями
Метод НедлераМида - метод безусловной оптимизации функции от нескольких переменных, не использующий производную (градиентов) функции.
Поверхностное обустройство -комплекс инфраструктурных объектов на месторождении, обеспечивающих процесс добычи, сбора, подготовки и внешнего транспорта нефти и газа, работы системы поддержания пластового давления и утилизации подтоварной воды, утилизации попутного нефтяного газа, энергоснабжения и обеспечения жизнедеятельности обслуживающего персонала. Примерный перечень объектов поверхностного обустройства приведен в Таблице 1.
Таблица 1
Таким образом, в рамках заявляемого изобретения рассматривается способ проектирования сети, по меньшей мере, из приведенных выше объектов, каждый из которых имеет определенные характеристики.
Центр сбора продукции площадной объект обустройства месторождения, до которого осуществляется транспорт продукции скважин от кустовых площадок по нефтесборным трубопроводам под действием пластового давления или давления скважинных насосов.
Коридоры коммуникаций комплексный линейный объект обустройства, включающий в себя трубопроводы (нефтесборные и нефтепроводы, водоводы низкого и высокого давления, газопроводы), линии электропередач/ВЛ и автодороги.
Карта желательности или «тепловая карта» карта кустовых площадок с отраженными на ней объемами добычи с каждой кустовой площадки.
Дерево Штейнера - решение одноименной задачи, состоящей в поиске кратчайшей сети, соединяющей заданный конечный набор точек плоскости.
Алгоритм Дёйкстры— алгоритм на графах для нахождения кратчайшего пути от одной из вершин графа до всех остальных.
Точка Ферма-Торричелли - точка плоскости, сумма расстояний от которой до вершин треугольника является минимальной. Указанная точка даёт решение задачи Штейнера для вершин треугольника.
Представленные выше алгоритмы, используемые на разных этапах построения схемы оптимального размещения объектов поверхностного обустройства, являются известными средствами решения отдельных задач оптимизации того или иного множества данных.
Ниже представлено подробное описание изобретения. Специалисту понятно, что нижеприведенное описание осуществления настоящего изобретения носит исключительно пояснительный характер и не ограничивает объем притязаний, заявленных в формуле изобретения.
Заявляемое техническое решение может быть реализовано в виде программного комплекса, решающего поставленную задачу проектирования оптимального размещения объектов поверхностного обустройства месторождения. При этом в качестве достигаемых в результате оптимизации параметров, могут быть получены: точки оптимального размещения центров сбора и оптимальные схемы коридоров коммуникаций.
Заявляемый способ реализуют следующим образом.
Глобально, всю последовательность действий при выполнении заявляемого способа можно разделить на три основных этапа: размещение центров сбора продукции скважин, формирование сети коридоров коммуникаций и определение диаметров трубопроводов.
В первую очередь, для получения полноценного проекта поверхностного обустройства месторождения, определяют возможное положение центров сбора продукции скважин.
В качестве исходных данных используют следующие:
• Координаты кустовых площадок (КП) и данные по добыче по кустовым площадкам
• Данные по топографии для использования в расчете карт желательности
• Максимальное расстояние от кустовой площадки до центра сбора (ЦС), иначе радиус влияния Rmax
• Максимальное количество ЦС или фиксированное количество ЦС.
Указанные данные в цифровом виде через блок ввода данных помещают в блок памяти и при необходимости направляют в соответствующие блоки обработки.
В блоке оптимального размещения центров сбора по внесенным данным, характеризующим кустовые площадки и объемы добычи, стоят карту желательности, иначе называемую «тепловой» картой, при этом с ее помощью с применением цветовой индикации визуализируют объемы добычи с каждой кустовой площадки. С использованием данной карты определяют точки размещения ЦС, а именно, места наиболее оптимального размещения центров сбора продукции скважин.
Для этого по цветовой градиентной заливке «тепловой карты» (например, от холодных к теплым цветам, соответствующим градиенту изменения объемов добычи - от минимального к максимальному) определяют координаты наиболее «теплой» точки - координаты точки с максимальным объемом добычи (фиг.1). В этой точке размещают первый ЦС, после чего все КП, расположенные от ЦС на расстоянии, не более Rmax, присваивают данному ЦС (фиг.2). Затем «тепловую» карту обрабатывают посредством исключения площади, ограниченной окружностью с центром в первом ЦС и радиусом Rmax. Проводят корректировку цветовой градиентной заливки оставшейся площади карты КП и таким образом определяют следующий центр сбора продукции скважины (как самую «теплую» точку скорректированной карты), которому по аналогичному принципу присваивают также все кустовые площадки, расположенные на расстоянии не более Rmax.
Таким образом, повторяя описанную операцию, присваивают все кустовые площадки определенным центрам сбора. Дальнейшие шаги направлены на оптимизацию полученного первого приближения полученной схемы размещения центров сбора. Оптимизацию распределения центров сбора продукции скважин проводят последовательно глобальную и локальную с цикличным повторением до достижения критерия оптимальности. При этом для локальной оптимизации таким критерием является отсутствие смещения координат точки центра сбора на каждом последующем итерационном шаге, а для глобальной оптимизации - отсутствие возможности переотнесения кустовой площадки к другому ЦС.
В качестве локальной оптимизации определяют возможность смещения точки размещения каждого ЦС относительно группы КП, присвоенных общему ЦС, для чего для каждой такой группы КП по известным значениям объемов добычи формируют отдельную карту желательности («тепловую» карту). Относительно этой вновь построенной карты желательности определяют координаты точки максимума и сравнивают полученные координаты с координатами ЦС, определенного на этапе построения первого приближения. В случае несовпадения координат точку размещения ЦС смещают в точку максимума карты желательности, построенной на данном шаге оптимизации.
В качестве глобальной оптимизации определяют возможность переотнесения каждой КП к другому ЦС, для чего определяют расстояния от каждой отдельной КП до каждого построенного на этапе первого приближения ЦС и в случае выявления ЦС на меньшем расстоянии, чем зафиксированное на этапе первого приближения, присваивают кустовую площадку этому ЦС с минимальным расстоянием.
Таким образом, в результате последовательного выполнения описанных выше шагов локальной и глобальной оптимизаций, с учетом итерационно проведенной до достижения критерия сходимости оптимизации, получают набор координат ЦС, наиболее оптимально расположенных относительно всего множества кустовых площадок месторождения.
Результаты глобальной и локальной оптимизаций передают в блок памяти для вывода результатов и/или дальнейшего использования на следующих этапах обработки.
На следующем этапе проектирования поверхностного обустройства месторождения в блоке формирования сети коридоров коммуникаций, выполняют проектирование оптимальной сети коридоров коммуникаций, связывающих ЦС с кустовыми площадками, присвоенными общему ЦС, а также связывающих ЦС между собой. Данная часть задачи решается с использованием известного дерева Штейнера (решение задачи Штейнера) с дальнейшей глобальной и локальной оптимизацией построенного первого приближения. При проектировании оптимальной трассы коммуникаций (нефте/газопроводы, электроснабжение, водоснабжение) используют алгоритм дерева Штейнера.
Размещение коммуникаций на поверхности земли определяется на основании критерия оптимальности. В качестве критерия принимаются суммарные затраты на строительство коммуникации и на транспортировку по ней того потока, для
транспортировки которого она строится. Критерий оптимальности зависит от параметров, характеризующих свойства проектируемой коммуникации (например, тип транспортируемого продукта) и территории, на которой она размещается. Территория характеризуется удельными строительными затратами— это стоимость строительства отрезка коммуникации единичной длины в окрестности точки территории. Территория, на которой размещается коммуникация, может быть либо однородной относительно удельных строительных затрат, либо неоднородной. Территория считается однородной по условиям строительства, если удельные строительные затраты имеют одно и то же значение во всех точках территории. Если значение удельных строительных затрат меняется от точки к точке, то территория считается неоднородной.
Построение сети в первом приближении выполняют по так называемому VY алгоритму, при этом начинают формировать сеть от наиболее удаленной от ЦС пары кустовых площадок. Посредством решения трехточечной задачи (раскрыто, например: Труды ПСА РАН, 2008, Т.32 «Решение трехточечной задачи Штейнера на проскости средствами Mathlab», Лотарев Д.Т.) определяют наиболее оптимальный вариант подключения данных кустовых площадок к ЦС - с использованием V профиля или Y -профиля (фиг.З), при этом в качестве критерия выбора того или иного профиля размещения коридоров коммуникаций используют минимальное значение комплексного параметра, в качестве которого используют значение протяженности проектируемого трубопровода L, умноженное на объем перекачки транспортируемого продукта от КП Q. Таким образом, в результате выбора обе кустовые площадки соединяют с ЦС (V профиль) или между собой и затем с ЦС (Y - профиль). При этом точке их соединения присваивают характеристики, равные суммарным характеристикам двух соединяемых таким образом кустовых площадок. Описанным выше образом формируют первое приближение построения сети коммуникаций (коридоров коммуникаций), последовательно добавляя к проектируемой сети каждую кустовую площадку из оставшихся наиболее удаленных. Исключением является решение V профиля, когда обе кустовые площадки, соединенные с использованием такого профиля, исключают из дальнейшего рассмотрения. В результате получают предварительную карту сети коммуникаций, каждое звено которой получено в результате соответствия выбранному комплексному параметру. Дальнейший шаг заключается в оптимизации полученного первого приближения - глобальной и локальной, последовательно
итерационно выполняемых до достижения соответствия критерию оптимальности. При этом для проведения локальной оптимизации определяют возможность смещения точки сочленения любых двух соседних КП, для чего смещают точку сочленения двух КП на заранее определенное расстояние в четырех направлениях (север, юг, восток, запад). Вычисляют при каждом смещении значение комплексного параметра для каждой группы из двух КП, соединенных между собой через точку сочленения, и при получении меньшего значения, чем зафиксированное в первом приближении, присваивают точке сочленения новое размещение (координаты).
Для проведения глобальной оптимизации первичной сети коридоров коммуникаций выполняют перебор всех участков трубопроводов и выполняют проверку возможности соединения данного участка трубопровода (звена) с другой точкой соединения или трубопроводом при условии уменьшения при этом комплексного параметра оптимизации.
При отсутствии смещений точки сочленения для локальной оптимизации и отсутствии возможности переназначения звена другой точке соединения или КП при глобальной оптимизации, считают критерий оптимальности достигнутым и процесс оптимизации завершают. В результате завершения данного этапа поверхностного обустройства получают карту сети коридоров коммуникаций, построенную с учетом соответствия комплексному параметру оптимизации. Данный способ может быть использован для построения сетей трубопроводов, линий электропередачи (ВЛ) и автодорог.
Результаты глобальной и локальной оптимизаций также передают в блок памяти для вывода результатов и/или дальнейшего использования на следующих этапах обработки.
Дополнительно может быть выполнено определение типов ЦС. Пользователем задается как общее количество ЦС, так и количество ЦС определенного типа. Так, ЦС с типом «Установка подготовки нефти (УПН)» присваивают объектам с максимальным суммарным уровнем добычи с кустовых площадок данных ЦС. Для остальных ЦС осуществляют выбор между типами «Дожимная насосная станция (ДНС)», «Мультифазная насосная станция (МФНС)» и «Установка предварительного сброса подтоварной воды (УПСВ)». Выбор между ДНС и МФНС определяют, исходя из настроек расчета (выбирается пользователем для каждого расчета). Выбор между ДНС/МФНС или УПСВ осуществляют на
основе поступающего профиля добычи: если обводненность не превышает 30% то выбирают ДНС/МФНС, если обводненность больше 30 % - выбирают УПСВ.
На следующем этапе проектирования в одноименном блоке обработки выполняют определение диаметров трубопроводов на каждом участке построенной в соответствии с предыдущим этапом сети. Выполнение данного этапа основано на использовании известных значений давления на входе ЦС и значение давления на КП, максимального градиента падения давления. На основе этих исходных данных, определяют предварительные значения давления на всех точках сочленения сети коридоров коммуникаций, построенной на предыдущем этапе, обеспечивающие градиент падения давления от КП к ЦС не более максимального, после чего с учетом известного объема и скорости добычи, а также известной последовательности ввода КП определяют возможные диаметры трубопроводов на каждом участке сети.
Пример конкретного выполнения
Заявляемое изобретение было реализовано при проектировании поверхностного обустройства четырех месторождений, расположенных в Ямало- Ненецком автономном округе, которое включало системы сбора, подготовки и внешнего транспорта нефти, системы ППД (поддержка пластового давления), энергоснабжения, утилизации газа, объектов вспомогательного назначения. Результаты проектирования отображены на фигурах 6-7, на которых представлены схемы поверхностного обустройства с двумя вариантами исходных данных - 1 скважина на одну КП (фиг.6) и 12-24 скважины на одну КП (фиг.7).
Для каждого месторождения в систему были загружены профили добычи. По каждому месторождению были рассчитаны три профиля добычи Р90-Р50-Р10 с прогнозом на 30 лет. Для корректных гидравлических расчетов трубопроводных систем для каждого месторождения были заданы отдельные физико-химические свойства флюидов. Для корректного расчета схем обустройства были использованы картографические данные. Для построения схем внешнего транспорта заданы потенциальные точки сдачи нефти с различными экономическими параметрами. В рамках рассматриваемого примера были определены четыре возможные точки сдачи товарной продукции. Для выполнения расчетов капитальных и эксплуатационных затрат заданы подготовленные удельные показатели, используемые для расчета параметров экономической эффективности в финансово-экономической модели. Для приведенного примера также были получены данные, характеризующие перечень
объектов поверхностного обустройства, их технические характеристики (производительность, мощность, протяженность линейных объектов и др.), годы ввода в эксплуатацию.
Вышеприведенное описание предназначено для пояснения сущности заявляемого изобретения. Настоящее изобретение может подвергаться различным изменениям и модификациям, понятным специалисту на основе прочтения вышеприведенного описания. Такие изменения не ограничивают объем притязаний. Например, могут изменяться типы комплексных параметров, может изменяться критерий оптимальности, объем исходных данных для проведения расчетов, абсолютные значения заранее заданных параметров и т.д. Способ не ограничен каким-либо количеством анализируемых скважин или кустовых площадок, и их размещением на местности.
Реализация заявляемого изобретения позволит снизить затраты на обустройство месторождений, повысить качество выполнения проектов за счет автоматизации расчетов и проработки различных вариантов с выбором оптимального.
Claims
1. Способ проектирования поверхностного обустройства месторождения, включающий формирование исходных данных: максимальное количество центров сбора (ЦС), профиль и объемы добычи с каждой кустовой площадки (КП), определение радиуса влияния ЦС как максимальное расстояние от ЦС до кустовой площадки (Rmax), после чего выполняют следующие этапы
1) размещение центров сбора продукции скважин на карте кустовых площадок, для чего
формируют «тепловую»карту объемов добычи в виде цветовой градиентной заливки карты КП в соответствии с исходными данными по объему добычи с каждой КП, с определением координат точки максимумаобъема добычи, в которой размещают первый ЦС, после чего все КП, расположенные от ЦС на расстоянии, не более Rmax, присваивают данному ЦС, затем
А - обрабатывают «тепловую» карту посредством исключения площади, ограниченной окружностью с центром в первом ЦС и радиусом Rmax, и корректировки цветовой градиентной заливки оставшейся площади карты КП,
Б - определяют точку максимума полученной на этапе А карты и размещают в ней следующий ЦС, которому присваивают все КП, удаленные от данного ЦС на расстоянии не более Rmax,
В - шаги А и Б повторяют до достижения заданного максимального количества ЦС, при этом все КП, не присвоенные ни одному из ЦС, присваивают ближайшему
ЦС,
Г - оптимизируют размещение ЦС с применением последовательно локальной и глобальной оптимизаций;
2) формирование сети коридоров коммуникаций, связывающих ЦС с КП, при этом создают проект первичной сети коридоров коммуникаций, включающей трубопроводы, для чего последовательно добавляют в сеть кустовые площадки, начиная от наиболее удаленной от ЦС и определяют наиболее оптимальный вариант ее подключения в сеть с использованием V или U-профиля посредством решения трехточечной задачи для каждой подключаемой кустовой площадки, при этом в качестве критерия выбора профиля размещения коридоров коммуникаций используют минимальное
значение комплексного параметра, после формирования первичной сети коридоров коммуникаций проводят ее глобальную и локальную оптимизацию;
3) определение диаметров трубопроводов на каждом участке построенной в соответствии с этапом 2) сети, для чего задают значение давления на входе ЦС и значение давления на КП, максимальный градиент падения давления, на основе которых определяют предварительные значения давления на всех точках сочленения сети, построенной на этапе 2), обеспечивающие градиент падения давления от КП к ЦС не более максимального, после чего с учетом известного профиля добычи, а также известной последовательности ввода КП определяют рекомендуемые диаметры трубопроводов на каждом участке сети.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве исходных данных дополнительно используют, в том числе, координаты кустовых площадок месторождения, плановые данные по добыче по кустовым площадкам, топографические данные, максимальное расстояние от кустовой площадки до ЦС, количество ЦС.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на шаге Г при локальной оптимизации определяют возможность смещения точки размещения каждого ЦС относительно группы КП, присвоенных данному ЦС, для чего для каждой такой группы КП формируют отдельную тепловую карту с определением координат точки максимума добычи и сравнивают полученные координаты с первоначальными координатами ЦС, при этом в случае несовпадения координат, точку размещения ЦС смещают в точку максимума карты желательности группы КП, а в качестве глобальной оптимизации определяют возможность переотнесения каждой КП к другому ЦС, для чего определяют расстояния от каждой КП до каждого ЦС и присваивают кустовую площадку ЦС с минимальным расстоянием, процесс оптимизации по шагу Г повторяют до получения устойчивого решения, характеризующегося отсутствием смещения ЦС при очередной итерации локальной оптимизации для каждой группы кустовых площадок и отсутствии возможности переотнесения каждой КП к другому ЦС.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения возможности последовательного добавления кустовых площадок к сети коридоров коммуникаций выполняют следующие действия относительно всех кустовых площадок, присвоенных общему ЦС:
Д - относительно каждого ЦС выбирают две соседние наиболее удаленные КП, присвоенные общему ЦС, и на основе соответствия минимальному значению комплексного параметра определяют V- профиль и Y- профиль коридоров коммуникаций от этих кустовых площадок до ЦС посредством решения трехточечной задачи, при этом
Е - в случае определения V- профиля, обе кустовые площадки исключают из дальнейшего рассмотрения и выбирают следующие две соседние наиболее удаленные от ЦС кустовые площадки и повторяют шаг Д, а
Ж - в случае определения Y- профиля, обе кустовые площадки исключают из дальнейшего рассмотрения, для дальнейшего рассмотрения выбирают их точку сочленения, выполняющую функцию источника продукции скважин, имеющего суммарные показатели двух исключенных КП, и наиболее удаленную от ЦС кустовую площадку и повторяют шаг Д.
5. Способ по и.4, отличающийся тем, что в качестве комплексного параметра на шаге Д используют протяженность сети трубопроводов L, умноженную на объем перекачки от КП до центра сбора (Q*L).
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что для проведения локальной оптимизации первичной сети коридоров коммуникаций определяют возможность смещения точки сочленения трубопроводов, для чего смещают эту точку на заранее определенное расстояние, вычисляют значение комплексного параметра для каждой группы из двух, соединенных между собой через точку сочленения источников и, при получении меньшего значения, присваивают точке сочленения координаты нового размещения.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что для проведения глобальной оптимизации первичной сети коридоров коммуникаций выполняют перебор всех участков сети и выполняют проверку возможности соединения каждого участка трубопровода с другой точкой сочленения или другим трубопроводом при условии уменьшения при этом комплексного параметра оптимизации.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017143007 | 2017-12-08 | ||
| RU2017143007A RU2684501C1 (ru) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | Способ проектирования поверхностного обустройства месторождения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2019112488A1 true WO2019112488A1 (ru) | 2019-06-13 |
Family
ID=66090039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2018/050144 WO2019112488A1 (ru) | 2017-12-08 | 2018-11-19 | Способ проектирования поверхностного обустройства месторождения |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2684501C1 (ru) |
| WO (1) | WO2019112488A1 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111985715A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-11-24 | 国网山东省电力公司临沂供电公司 | 一种基于多目标线路走廊路径自动导航方法及设备 |
| CN113688504A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-11-23 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 线路电磁干扰的参数化建模方法、系统、介质及电力终端 |
| CN116030897A (zh) * | 2023-01-31 | 2023-04-28 | 北京宏科庆能科技有限公司 | 油田伴生气的分离方法及系统 |
| CN116167246A (zh) * | 2023-04-20 | 2023-05-26 | 昆仑数智科技有限责任公司 | 一种能源井配产数据确定方法、装置及计算机设备 |
| CN110990998B (zh) * | 2019-10-26 | 2023-09-19 | 重庆铁马工业集团有限公司 | 一种变速箱箱体智能制造工艺系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA200500696A1 (ru) * | 2002-11-23 | 2006-02-24 | Шлумбергер Текнолоджи Корпорейшн | Способ и устройство для объединённых моделирований пластов-коллекторов и поверхностных сетей трубопроводов производственного оборудования |
| US20150339411A1 (en) * | 2014-05-22 | 2015-11-26 | Schlumberger Technology Corporation | Automated surface network generation |
| CA2914118A1 (en) * | 2014-12-04 | 2016-06-04 | Cenovus Energy Inc. | Method of determining networks for resource recovery operations |
-
2017
- 2017-12-08 RU RU2017143007A patent/RU2684501C1/ru active
-
2018
- 2018-11-19 WO PCT/RU2018/050144 patent/WO2019112488A1/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA200500696A1 (ru) * | 2002-11-23 | 2006-02-24 | Шлумбергер Текнолоджи Корпорейшн | Способ и устройство для объединённых моделирований пластов-коллекторов и поверхностных сетей трубопроводов производственного оборудования |
| US20150339411A1 (en) * | 2014-05-22 | 2015-11-26 | Schlumberger Technology Corporation | Automated surface network generation |
| CA2914118A1 (en) * | 2014-12-04 | 2016-06-04 | Cenovus Energy Inc. | Method of determining networks for resource recovery operations |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110990998B (zh) * | 2019-10-26 | 2023-09-19 | 重庆铁马工业集团有限公司 | 一种变速箱箱体智能制造工艺系统 |
| CN111985715A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-11-24 | 国网山东省电力公司临沂供电公司 | 一种基于多目标线路走廊路径自动导航方法及设备 |
| CN111985715B (zh) * | 2020-08-20 | 2024-03-01 | 国网山东省电力公司临沂供电公司 | 一种基于多目标线路走廊路径自动导航方法及设备 |
| CN113688504A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-11-23 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 线路电磁干扰的参数化建模方法、系统、介质及电力终端 |
| CN113688504B (zh) * | 2021-07-26 | 2024-03-22 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 线路电磁干扰的参数化建模方法、系统、介质及电力终端 |
| CN116030897A (zh) * | 2023-01-31 | 2023-04-28 | 北京宏科庆能科技有限公司 | 油田伴生气的分离方法及系统 |
| CN116167246A (zh) * | 2023-04-20 | 2023-05-26 | 昆仑数智科技有限责任公司 | 一种能源井配产数据确定方法、装置及计算机设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2684501C1 (ru) | 2019-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2019112488A1 (ru) | Способ проектирования поверхностного обустройства месторождения | |
| Zhang et al. | An MILP method for optimal offshore oilfield gathering system | |
| CN107886182B (zh) | 油田集输系统优化设计方法及装置 | |
| CN109344555B (zh) | 一种集输管网设计方法及装置 | |
| CN102147830B (zh) | 给水管网优化设计方法和系统 | |
| Brimberg et al. | An oil pipeline design problem | |
| CN109711106B (zh) | 一种集输管网优化方法及装置 | |
| Gligoric et al. | Shaft location selection at deep multiple orebody deposit by using fuzzy TOPSIS method and network optimization | |
| Hong et al. | An integrated MILP model for optimal planning of multi-period onshore gas field gathering pipeline system | |
| Chicherin et al. | GIS-based optimisation for district heating network planning | |
| CN107133375B (zh) | 一种基于欧氏距离线性化逼近的设施选址最优化方法 | |
| Herrera et al. | Water supply clusters by multi-agent based approach | |
| EA019510B1 (ru) | Способ и устройство для конфигурирования системы добычи нефти и(или) газа | |
| He et al. | A methodology for the optimal design of gathering pipeline system in old oilfield during its phased development process | |
| Annan Boah et al. | Critical evaluation of infill well placement and optimization of well spacing using the particle swarm algorithm | |
| Sales et al. | A genetic algorithm integrated with Monte Carlo simulation for the field layout design problem | |
| CN110705766B (zh) | 气田集输系统优化方法及装置 | |
| RU2670801C9 (ru) | Система интегрированного концептуального проектирования месторождения углеводородов | |
| Wang et al. | A new optimization algorithm for the layout design of a subsea production system | |
| CN116097267A (zh) | 模块化烃设施安置规划系统 | |
| Peng et al. | Multi‐period design and planning model of shale gas field development | |
| CN109840611A (zh) | 一种综合业务接入区定容定址处理方法及装置 | |
| Hong et al. | Layout Optimization for Progressive Development of Stellated Natural Gas Gathering Network | |
| CN111852466B (zh) | 一种用于页岩气井规模配产与管网运行优化的方法 | |
| Zhou et al. | A Mixed-Integer Linear Programming Model for the Station Capacity Allocation Problem of a Star-Tree Pipe Network |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 18886811 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 18886811 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |