Интеллектуальная мультиагентная инжиниринговая система (iMAgES)
Цифровая модель и ПО для оптимизации сценариев управления месторождениями нефти
Задача
Создание инструмента для повышения эффективности принятия управленческих решений по распределению ресурсов между месторождениями нефти и определения референтных значений ключевых показателей результативности процесса нефтедобычи.
Цель исследований заключается в создании комплексной интеллектуальной системы оптимизации технических решений, которая будет основываться на всей имеющейся мультидисциплинарной информации для обеспечения сквозного интегрированного процесса планирования и контроля.
Интеллектуальная интегрированная модель на уровне месторождения создается с целью оптимизации сценариев управления месторождением в части планирования бурения новых скважин и реализации геолого-технических мероприятий на базовом фонде скважин.
Решение
Система iMAgES состоит из трех блоков:
- Интеллектуальная интегрированная модель нефтедобычи уровня Регион;
- Интеллектуальная интегрированная модель нефтедобычи уровня Месторождение;
- Онтологическая модель для формализации и систематизации гетерогенных данных о разрабатываемых в рамках проекта математических моделях.
1. Интеллектуальная интегрированная модель нефтедобычи уровня Регион
Модель формирует для заданных проектных долгосрочных решений фронт Парето из сценариев, соответствующих заданным приоритетам обеспечения показателей. При прогнозировании нефтедобычи в модели учитывается изменение базовой добычи, влияние от ввода новых скважин с учетом картографической информации о запасах и свободных участках, изменение дополнительной добычи при выполнении геолого-технических мероприятий (ГТМ).
По прогнозу нефтедобычи выполняется оценка экономических показателей, на основе которой принимается решение, целесообразен ли заданный сценарий развития. Также имеется оптимизатор – надстройка над моделью нефтедобычи уровня Регион, которая генерирует набор сценариев, рассчитывает их с помощью модели и выделяет наиболее эффективные с точки зрения увеличения нефтедобычи или уменьшения затрат.
2. Интегрированная цифровая модель (и реализующие её программные средства) уровня Месторождение для прогнозирования добычи нефти от скважин базового фонда и бурения новых скважин.
Модель состоит из двух принципиальных элементов:
- Прогностической модели, которая предсказывает эффекты от реализации конкретного сценария разработки месторождения в натуральном и финансовом выражении;
- Модуля оптимизации, который подбирает для прогностической модели параметры сценариев разработки месторождения, соответствующие оптимальным значениям целевых функций.
Результатом работы модели является набор Парето-оптимальных сценариев разработки месторождения при заданных ограничениях на использование материальных и финансовых ресурсов.
Интегрированная модель уровня Месторождение
3. Онтологическая модель для формализации и систематизации гетерогенных данных о разрабатываемых в рамках проекта математических моделях.
Структура онтологической модели бурения и обустройства обеспечивает:
- Взаимосвязь проектных решений с показателями геолого-технических мероприятий (ГТМ);
- Описание видов и структуры удельных показателей затрат по различным видам ГТМ;
- Описание типовых сценариев развития региона и месторождения;
- Описание схем расчетов для моделей нефтедобычи уровня региона и месторождения;
- Хранение информации о возможных рисках.
Технологии
OS | Windows |
Графовые БД | Dgraph, Neo4j |
Форматы представления онтологии | Owl, RDF |
Языки программирования | JavaScript, Python 3.10 |
Фреймворки | Node.js, pandas, FastAPI, scipy, scikit-learn |
Публикации
Исполнители
- Лаборатория виртуально-имитационного моделирования Физико-механического института СПбПУ
- Лаборатория «Цифровое моделирование индустриальных систем» ПИШ СПбПУ
- Лаборатория «Промышленные системы потоковой обработки данных» ПИШ СПбПУ
Ключевые участники
- Руководитель проекта: М.В. Болсуновская, заведующий Лабораторией «Промышленные системы потоковой обработки данных» ПИШ СПбПУ
- Руководитель группы разработки модели уровня Регион: С.В. Лупуляк, доцент, заведующий Научно-исследовательской лабораторией виртуально-имитационного моделирования Физико-механического института СПбПУ
- Руководитель группы разработки модели уровня Месторождение: А.М. Гинцяк, заведующий Лабораторией «Цифровое моделирование индустриальных систем» ПИШ СПбПУ
- Руководитель группы разработки онтологической модели: М.Б. Успенский, ведущий научный сотрудник Лаборатории «Промышленные системы потоковой обработки данных» ПИШ СПбПУ