1 января, 2011

Место ГИС в информационном пространстве нефтегазодобывающей компании

Аналитические процессы и оценка прогнозов предполагают обработку огромного количества фактографического материала и включают такие трудоемкие процессы как систематизация и преобразование промысловых данных для последующего геолого-гидродинамического моделирования. Результаты моделирования также требуют систематизации и преобразования к виду, доступному для анализа, в том числе, на основе 3D-представления и соответствующих технологий. В решении данных задач не обойтись без использования современных информационных технологий, среди которых особое место занимают геоинформационные системы (ГИС).

Деятельность любого предприятия сопряжена с обработкой постоянно увеличивающегося массива совокупной информации, потребность в которой возникает на различных стадиях производственного цикла. Не являются исключением и предприятия горнодобывающей отрасли, в частности, нефтяные вертикально-интегрированные компании.

Высокую отдачу от инвестирования в проекты освоения запасов углеводородного сырья можно получить при проведении комплексного анализа ресурсов месторождения и перспектив его развития. Аналитические процессы и оценка прогнозов предполагают обработку огромного количества фактографического материала и включают такие трудоемкие процессы как систематизация и преобразование промысловых данных для последующего геолого-гидродинамического моделирования. Результаты моделирования также требуют систематизации и преобразования к виду, доступному для анализа, в том числе, на основе 3D-представления и соответствующих технологий.

В решении данных задач не обойтись без использования современных информационных технологий, среди которых особое место занимают геоинформационные системы (ГИС).

При поиске, освоении и разработке месторождений углеводородного сырья большинство активов и технологических процессов предполагают наличие пространственной компоненты, что приводит к использованию ГИС как необходимого элемента в общей инфраструктуре сбора данных, управления данными и их представления. Геоинформационная система позволяет не только отображать на географической карте расположение явлений и объектов, но и оперировать большими массивами разнообразной информации, на основе которой принимаются управленческие решения.

Хотя ГИС пока не готова взять на себя роль комплексной аналитической среды для моделирования динамических производственных ситуаций, но в масштабе корпоративных бизнес-процессов ей отводится значимая роль визулизатора текстовой и графической информации, инструментального модуля, позволяющего оценить взаимосвязь объектов; помимо этого она является базовой платформой для интеграции информационных ресурсов в различных форматах.

Совокупность ряда преимуществ, таких как открытость системы, концептульная законченность, модульность, адаптивность заметно отличает геоинформационную систему ArcGIS (Esri Inc.) в линейке подобных продуктов. Конечная реализация геоинформационного проекта индивидуальна для каждого предприятия в зависимости от отраслевой специфики, структуры производства, существующих регламентов и процедур обмена информацией, что, в конечном итоге, формирует уникальное решение с учетом характерных, присущих конкретному предприятию, черт. В то же время, свойство масштабируемости системы ArcGIS позволяет быстро, безболезненно, с учетом предыдущих решений и опыта расширять число предприятий-пользователей ГИС в рамках корпорации, организуя клиентские места в зависимости от уровня организации работы с данными (ПК, КПК, рабочие станции, удаленные терминалы).

При разработке и внедрении ГИС в производственный процесс научного центра ТНК-ВР и компании в целом были сделаны попытки перекрыть “узкие” места, которые возникают при работе в общем информационном поле организации.

Прежде всего, при опросе различных групп пользователей в числе ожидаемых результатов от работы в среде ГИС были выделены общие требования к системе.

Общие требования к информационным ресурсам

Структурированность данных. В связи с тем, что на поиск и верификацию информации уходит половина рабочего времени специалиста, одним из важных требований к системе является структурированность организации хранения и доступа к данным.

ГИС-специалист должен хорошо понимать иерархию объектов и их свойств, возможные взаимосвязи и правила поведения объектов друг относительно друга.

Необходим целостный подход к работе с информацией, включающий ввод первичных данных, их обработку и последующую интерпретацию, а также необходимо учитывать время создания и изменения тех или иных информационных ресурсов. При организации хранения и доступа к данным принимается во внимание потребность пользователей в оперативной и исторически сложившейся информации по существующему фонду скважин с использованием детализации до события на отдельной скважине.

Геоинформационная система позволяет организовать эффективное хранение данных различных типов, обеспечить их дальнейшее использование в различных системах и проектах в режиме многопользовательского и автономного доступа. Тем самым, геоинформационная система в полной мере способна удовлетворить требование по организации структуры хранения и доступа к информации, используя свои инструментальные возможности.

Полнота данных. Невозможно охватить все источники информации на протяжении всей истории разработки месторождения. До половины исходной информации о конкретных скважинах, результатах испытаний, объемах сейсмических работ не выходит дальше архива производственных единиц и, тем самым, не поступает в единую корпоративную базу данных. Такие исходные данные как шахматки, акты, рапорта, дела скважин представлены, в большинстве своем, на бумажных носителях. Помимо тех документов, которые находятся в широком доступе, существуют тысячи всевозможных отчетов сторонних организаций, моделей, результатов вычислений, хранящиеся на локальных, недоступных многим пользователям, носителях.

Функционал геоинформационной системы предполагает использование конвертеров для чтения и преобразования разнородных форматов, посредством которых представлена информация по истории разработки, геолого-техническим мероприятиям, результатам интерпретации (отчеты, модели, выводы). Режим оцифровки позволяет переводить растровые изображения в векторные объекты. Инструменты импорта/экспорта расширяют линейку форматов входных и выходных данных.

Таким образом, чтобы достичь как можно более полного представления об объекте недропользования с учетом всего исторически сложившегося, накопленного материала, возможно использовать ГИС как среду для ввода, просмотра и корректировки различных информационных ресурсов.

Качество данных. Даже имея в прямом доступе историю добычи и закачки, не всегда можно с уверенностью говорить об адекватности цифровых материалов. Это связано с тем, что нередко отсутствует возможность получить сведения обо всех технических, проектных, исследовательских работах, которые когда-либо делались на определенном активе. А если данные и собраны в достаточном объеме, то они могут характеризоваться низким качеством и потенциально возможными несанкционированными корректировками.

На данных, не отражающих реальную действительность, не имеет смысла строить модели и принимать решения. Соответственно, при обработке информационных массивов важным является уверенность, что информация достоверна и актуальна.

Достижения и наработки различных программных средств (PCMS, BASPRO, OIS) в области сохранения истории добычи, закачки и накопленных объемов дают серьезную уверенность в последующих расчетах. Отсюда вытекает решение о необходимости согласования между базами данных разного ПО и пространственной базой геоданных в рамках единого централизованного ресурса, что существенно повышает доверие к получаемой пользователем информации.

Дополнительным гарантом качества информационного материала служит визуальная оценка и проверка положения объектов в координатном пространстве.

Требования производственных подразделений

Говоря о создании информационной модели данных (инфраструктуре пространственных данных) и о цифровой интеграции, нужно, прежде всего, подразумевать интеграцию человеческую – многофакторную и неструктурированную.

Специалист – геолог, разработчик, технолог – может уверенно описать, какого рода и содержания информация ему необходима. Трудности возникают на этапе формализации объектов, их свойств, описания массивов информации, а также алгоритмизации процессов принятия решений. Имея уже описанные и сформированные сущности предметов и явлений, определив содержание и набор таблиц и пространственных слоев, а также поведение объектов в координатном пространстве, можно переходить к построению информационной модели.

Необходимо учитывать специфику отдельных бизнес-процессов, что позволяет выделить определенные, уникальные для каждого подразделения, требования к данным и функциональным возможностям системы.

Геолого-разведочные работы. При планировании и проектировании геологоразведочных работ и оценке прогнозных ресурсов углеводородов анализируется целый набор показателей геологоразведочных работ. Количество и разнообразие данных, обусловленное различными элементами геологического районирования (провинция, область, район), стратиграфическими подразделениями, нефтеносными комплексами, границами лицензионных участков и т.д., создает серьезные предпосылки для использования общего информационного ресурса, который даст возможность получить доступ к большому объему различного фактического материала.

Наилучшее представление о степени изученности территории глубоким поисково-разведочным, структурно-поисковым бурением и сейсморазведкой дают карты территорий поисковых работ. Оценка плотности скважин и сейсмопрофилей позволяет делать заключения о достаточности или необходимости проведения исследований и о перспективах направления геологоразведочных работ. Определение параметров изученности территорий имеет большое значение при планировании объемов геологоразведочных работ в условиях лицензионных соглашений и уточнении инвестиционной привлекательности участков недр.

Таким образом, ГИС способна и обязана выполнить роль информативной среды, обеспечивающей принятие решения о проведении дополнительных сейсмических исследований и структурного бурения для достижения необходимой плотности изученности территории.

Охрана окружающей среды. Планирование работ по обустройству месторождений связано с анализом природной обстановки с учетом влияния техногенных объектов на окружающую среду. Экологические изыскания на территории работ предполагают оценку фактического состояния окружающей среды месторождений и зоны их возможного влияния, включая оценку уровней загрязнения основных компонентов окружающей среды, а также выявление возможных экологических нарушений, вызванных хозяйственной деятельностью.

Для проведения экологической экспертизы необходима информация о состоянии природных условий (географическое положение участка, атмосферные условия, климатические характеристики, геологическое строение, рельеф, гидрологические объекты, характеристики почв, растительный покров и животный мир) и характеристики объектов техногенной нарушенности территории (площадки поисково-разведочных скважин, трассы профилей, коридоры коммуникаций, объекты размещения и утилизации производственных отходов).

Экологический мониторинг проводится с целью планирования мероприятий для предупреждения и ликвидации аварий при эксплуатации скважин.

С помощью геоинформационной системы можно получить необходимые материалы для экологического обоснования проектной документации на строительство объектов обустройства месторождений с учетом нормального режима эксплуатации, а также возможных аварийных ситуаций.

Капитальное строительство, энергетика, транспортировка. Работа с наземной частью месторождения предполагает визуализацию ряда техногенных объектов инфраструктуры в концептуальной взаимосвязи с топографическими и гидрографическими объектами в условиях ландшафта. При планировании и мониторинге работ по электроэнергетике, строительству, а также при оптимизации процессов транспортировки нефти необходимо картирование района работ с возможностью отображения всех коммуникаций и просмотра их технических характеристик.

Возможность выполнения совокупного пространственного анализа различных объектов инфраструктуры, коммуникаций, земельных отводов, водных ресурсов и других природных объектов существенно повышает точность оценки стоимости активов предприятия и эффективность дальнейшего планирования затрат на строительство техногенных объектов.

В рамках геоинформационной системы возможна организация хранения максимально корректных исходных данных для качественного планирования развития наземной инфраструктуры. Рационально также создание карт-проектов обустройства кустовых площадок и месторождения в целом с использованием материалов космо- и аэросъемки. Имеет смысл хранить уже готовые проекты ArcGIS для выполнения проектных расчетов и оценки характеристик объектов.

Разработка и добыча. Инженеры-разработчики при работе с исторической и оперативной информацией, как и другие отраслевые специалисты, предъявляют типичные требования к полноте, качеству и доступности данных.

Основные производственные процессы при разработке месторождения (залежи, пласта) определяют характер и содержание большого количества документов, необходимых при решении вопросов по уменьшению темпа падения добычи нефти, планированию уплотняющего бурения с целью увеличения добычи, проведению мероприятий, нацеленных на увеличение нефтеотдачи пластов. Из этого следует, что одной из задач является понятный процесс сохранения результатов работы рабочих групп и подразделений, а также обеспечение свободного доступа к текущей информации по скважинам (дебит, обводненность, уровни), геолого-технологическим мероприятиям и исследованиям.

Большое разнообразие программных инструментов различных разработчиков ПО в области геологии и разработки (OFM, MBAL, ECLIPSE, Gap, Perform, Kappa, Petrel и т.д.) определяет традиционные источники исходной информации для инженеров-разработчиков. Это обуславливает работу специалистов с базами различного ПО, а также с информацией собственных архивов отдельных групп, подразделений, департаментов.

Геоинформационная система может обеспечить структурированный подход при организации доступа и сохранения данных.

Содержание корпоративной базы пространственных данных

В разработке модели хранения пространственных и семантических данных приняли совместное участие специалисты различных специализаций. Совокупные усилия привели к созданию модели данных, определяющей структуру, правила хранения, поведения и взаимодействия между собой векторных и атрибутивных данных.

На сегодняшний день корпоративная база пространственных данных ТНК-ВР содержит тематические наборы слоев и таблиц и представлена следующими объектами:

  • объекты региональной геологии (геологическое районирование, границы фациальных зон, характеристики седиментационных обстановок, элементы тектоники)
  • объекты нефтегазового комплекса (газо- и нефтеперерабатывающие предприятия, трубопроводы, нефтеперекачивающие и компрессорные станции)
  • характеристики изученности (геофизическая изученность, в том числе сейсмическая 2D и 3D изученность, параметры изученности керном, фонд скважин, проектный фонд скважин)
  • месторождения, перспективные структуры и разведочные площади
  • лицензионные участки, конкурсные и аукционные участки
  • объекты производственной и социальной инфраструктуры, коммуникации
  • топографическая основа (рельеф, гидрография, растительность)
  • геометрия и атрибуты скважин, батарей, кустов, последовательность напластования, геометрия стволов с учетом инклинометрии и пластопересечений.

Набор информационных слоев постоянно пополняется с учетом текущих потребностей разных структурных подразделений предприятия.

Кроме того, следует учитывать территориальную распределенность подразделений компании, что предопределяет горизонтальную интеграцию данных, локализованных в сетях отдельных предприятий. Сама специфика работы диктует необходимость выполнения процессов согласования распределенных данных для поддержания целостности, согласованности и актуальности общей корпоративной базы данных.

Синхронизация данных различных, географически распределенных владельцев позволяет выявить наличие дубликатов и противоречий в геометрии и атрибутике смежных или пересекающихся объектов пространственных слоев, созданных в контексте единой информационной модели, а также приводит к пополнению и верификации родительской и дочерних баз данных с учетом произошедших изменений.

Обмен пространственными данными географически удаленных источников информации и их согласование организовано на основе технологии репликации баз географических данных (БГД), реализованной в ArcGIS. Данный механизм позволяет осуществить автоматизированный обмен данными между базами геоданных производственных единиц и корпоративной базой пространственных данных.

Интеграция с внешними источниками данных

Современные ожидания пользователей таковы, что взаимодействие между информационными системами должно быть полностью автоматическим, при этом конечный пользователь не должен передавать информацию вручную от одной системы к другой.

В общую интеграционную информационную среду в качестве информативных источников вовлечен ряд корпоративных систем.

БАСПРО Оптима. Программный комплекс «БАСПРО Оптима» (Группа компаний БАСПРО) используется для мониторинга разработки месторождения и анализа геолого-промысловых данных. База данных БАСПРО (Oracle) хранит всю необходимую для построения и эксплуатации геолого-технологических моделей информацию, как по скважине, так и по нефтяному резервуару в виде таблиц показателей разработки, карт, графиков, диаграмм скважин и схем корреляции, геологических разрезов, диаграмм добычи. Система «БАСПРО Оптима» поддерживает интеграцию с системой сбора первичной промысловой информации OilInfoSystem (РН-Информ) и с данными программных пакетов геологического (IRAP RMS, Roxar) и гидродинамического (Tempest, Roxar) моделирования.

Совместная работа программного пакета «БАСПРО Оптима» и базы пространственных данных предусмотрена в рамках системы учета и контроля пространственного положения фонда скважин (WellTracking, компания Data East). Для интеграции данных Well Tracking с системой «БАСПРО Оптима» используется модуль WellTracking Interoperability Service (WTIS, Data East). С его помощью организована передача в автоматическом режиме из системы «Баспро Оптима» в Well Tracking замеров инклинометрии, гироскопа, разбивок по пластам и передача в обратном направлении, из Well Tracking в «Баспро Оптима», координат устьев, пластопересечений, удлиненного гироскопа.

Система PCMS (Schlumberger). Эта система сбора, хранения и анализа геолого-промысловых данных обеспечивает информационную поддержку и контроль за процессами разработки. PCMS поддерживает интеграцию с системой сбора первичной промысловой информации OilInfoSystem (РН-Информ) и с данными системы «БАСПРО ОПТИМА» для своевременного обновления данных в Системе Мониторинга Добычи, а также для отображения неверно загруженной информации в журналах загрузки.

При загрузке ряда объектов в пространственную базу данных используются специализированные приложения, разработанные компанией Schlumberger. Процесс загрузки выполняется с помощью загрузчиков координатной и атрибутивной информации по скважинам, лицензионным участкам, сейсмическим профилям и точкам взрыва. В процессе работы загрузчиков осуществляется согласование загружаемых объектов с записями в соответствующих таблицах базы PCMS. Одновременно в системе PCMS отображается наличие координатной информации по объектам, загруженным в базу геоданных.

Кроме того, база геоданных содержит таблицы и слои, являющиеся представлениями (view). Такие объекты получены путем построения сложных запросов к таблицам базы пространственных данных и к таблицам базы PCMS. Это позволяет отображать объекты пространственных слоев, информация по которым присутствует в системе сбора первичной информации.

Для работы с пространственными данными корпоративные клиенты могут использовать базовые карты, представленные в виде картографических сервисов на основе ArcGIS Server в режиме тонкого клиента (типа Internet Explorer).

В процессе работы пользователей в среде интерактивных карт возникли замечания и предложения, что привело к устранению ряда ошибок, внесению изменений и дополнений. Потребность в пространственных данных является хорошим показателем и стимулом к дальнейшему расширению масштабов применения геоинформационных технологий в Компании.

Выводы

Определение места и назначения геоинформационной системы в общем информационном процессе дало возможность обозначить круг задач, решаемых посредством геоинформационной системы:

  • Ввод, обработка и дальнейший анализ данных в двумерном и трехмерном координатных пространствах.
  • Визуализация исходной информации, представленной в координатах объектов, а также атрибутивных значений.
  • Пространственный и атрибутивный анализ исторических и оперативных данных.
  • Оценка степени интенсивности значимых характеристик объектов.
  • Согласование данных с учетом информации в смежных информационных системах.
  • Оценка наличия и качества материалов космосъемки на изучаемую территорию.
  • Редактирование пространственных данных с целью их уточнения и актуализации.
  • Картирование территорий районов работ различного тематического содержания в текущем масштабе.
  • Создание отчетов, диаграмм, изображений.

Таким образом, ГИС гармонично вписалась в единую информационную систему, с помощью которой в настоящее время решается большой круг вопросов и задач предприятия. Геоинформационная система становится частью системы поддержки принятия решений для руководства, т.к. представляет собой среду для выполнения многофакторного вариативного анализа и проработки возможных вариантов, включая базовый, пессимистический и оптимистический сценарии развития проектов. Поиск решений проводится в соответствующем геопространственном контексте (объекты имеют географическую привязку и отображаются в соответствующем месте). Именно в этом случае анализ накопленных данных и планирование дальнейших мероприятий и работ имеет реальный смысл и сможет принести максимальную пользу при разведке и освоении месторождений.

Такой видится нам позиция геоинформационной системы в общем информационном пространстве крупной отраслевой компании нефтегазового комплекса, что делает более реальными планы дальнейшего развития и продвижения ГИС-технологии как инструмента управления, мониторинга, планирования, выработки стратегии, моделирования производственных процессов и их оптимизации.

***

Автор: Чернявская Т.А., Тюменский нефтяной научный центр

Источник — ArcReview