СИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ МЕЖСКВАЖИННЫХ ПРОВОДИМОСТЕЙ

Система идентификации межскважинных проводимостей предназначена для оценки взаимовлияния зон нагнетательных и добывающих скважин.

Система представляет собой аналитический инструмент, предоставляющий пользователю системы доступ к информации в удобном для восприятия виде.

Изобретение относится к области вычислительной техники, применяемой в нефтяной промышленности, а именно к информационным системам автоматизации управления нефтедобывающего предприятия.

В настоящее время степень оснащения скважин средствами измерений такова, что имеется полное представление как об управляющем воздействии на пласт - отборы/закачка, так и о реакции пласта - динамические уровни в скважинах. Используя эту информацию, геолог уже сегодня может отследить взаимовлияние скважин на качественном уровне. Известны различные способы изучения взаимовлияния скважин, основанных в основном на применении технологии гидропрослушивания. Однако данная технология является экономически затратной по причине простоя эксплуатационных скважин.

Эту проблему можно решить путем сбора, обработки телеметрических данных с объектов нефтедобычи, дальнейшего их математического анализа и представления информации для принятия решения.

В качестве прототипа выбрана «Система автоматизации выбора и статистического анализа данных» (патент РФ на полезную модель №123557). Система предназначена для выбора, статистической обработки и администрирования доступа к информации, содержащейся в одной или нескольких базах данных, имеющих различную структуру и форму представления. Система, близкая по своей структуре и функциональному назначению предлагаемому изобретению, предусматривает доступ к данным, хранящимся в базе данных, использует алгоритмы статистического анализа, имеет возможность построения и сохранения отчетов на компьютер пользователя. К недостаткам данной системы можно отнести осуществление расчетов на клиентском компьютере, что влечет за собой передачу большого объема данных с серверного компьютера на компьютер клиента, а также необходимость установки на клиентский компьютер дополнительного программного обеспечения. Обработка данных ведется исключительно статистическими методами. Данная система также не предоставляет инструментов взаимодействия пользователя с топографической картой, в частности возможности выбора на карте необходимых для анализа объектов.

Задачи, на решение которых направлено предлагаемое изобретение, - создание системы математической обработки, агрегирования и визуализации средствами web-приложения данных (плотность, температура, объем, давление, расход технологических жидкостей и т.д.), полученных с систем телеметрии, с целью получения информации, пригодной для решения задач регулирования технологических процессов нефтедобывающего предприятия.

Поставленная задача достигается тем, что система идентификации межскважинных проводимостей, включающая блок выбора данных, базу данных хранения телеметрической информации, блок обработки запросов параметров, блок построения отчетов, блок отображения графиков фактических значений давлений и дебитов, блок отображения графиков расчетных значений давлений, блок отображения векторов взаимовлияния скважин, блок редактирования параметров расчетов, блок редактирования параметров нефтедобычи, согласно изобретению дополнительно содержит блок настройки списков пользователей, базу данных справочной информации, блок обработки картографических параметров, блок подготовки необработанных данных, блок подготовки данных для математических расчетов, блок разбиения участка исследования, блок корректировки дебитов и давлений, блок расчета поправок к проводимостям, причем блок обработки запросов параметров односторонней связью соединен с базой данных хранения телеметрической информации и двусторонней связью соединен с базой данных справочной информации, блок обработки картографических параметров односторонней связью соединен с базой данных хранения телеметрической информации и двусторонней связью соединен с базой данных справочной информации, база данных справочной информации двусторонними связями соединена с блоком настройки списков пользователей, блоком редактирования параметров расчетов и блоком редактирования параметров нефтедобычи, база данных хранения телеметрической информации односторонней связью соединена с блоком выбора данных, блок выбора данных двусторонними связями соединен с блоком подготовки необработанных данных и блоком подготовки данных для математических расчетов, блок выбора данных односторонней связью соединен с блоком отображения графиков фактических значений давлений и дебитов, блок подготовки данных для математических расчетов односторонней связью соединен с блоком разбиения участка исследования, блок разбиения участка исследования односторонней связью соединен с блоком корректировки дебитов и давлений, блок корректировки дебитов и давлений односторонней связью соединен с блоком расчета поправок к проводимостям, блок расчета поправок к проводимостям односторонними связями соединен с блоком отображения векторов взаимовлияния скважин и блоком отображения графиков расчетных значений давлений, блок отображения графиков фактических значений давлений и дебитов односторонней связью соединен с блоком построения отчетов, блок отображения векторов взаимовлияния скважин односторонней связью соединен с блоком построения отчетов, блок отображения графиков расчетных значений давлений односторонней связью соединен с блоком построения отчетов.

Используемая система позволяет обеспечить доступ к корпоративной сети без установки дополнительного программного обеспечения.

Серверная часть приложения представляет собой:

- базу данных хранения телеметрической информации и базу данных хранения справочной информации, основанных на системе управления базами данных Oracle Database;

- набор процедур на языке PL/SQL в рамках базы данных Oracle, осуществляющих все операции над данными.

Клиентская часть системы представляет собой автоматизированное рабочее место, позволяющее взаимодействовать с системой, а именно: вводить параметры для произведения математических расчетов и получать результаты с помощью визуальных форм. Выполнена с использованием платформы Shiny RStudio.

Так как все вычисления реализованы на серверной части и пользователь получает только результаты расчетов, то:

- не предъявляются высокие требования к компьютеру пользователя;

- сокращается время передачи информации от сервера к клиентской части.

Описанная модель показана на Фиг. 1 и состоит из:

1 - Блок обработки запросов параметров;

2 - Блок обработки картографических параметров;

3 - База данных справочной информации;

4 - База данных хранения телеметрической информации;

5 - Блок выбора данных;

6 - Блок подготовки необработанных данных;

7 - Блок подготовки данных для математических расчетов;

8 - Блок разбиения участка исследования;

9 - Блок корректировки дебитов и давлений;

10 - Блок расчета поправок к проводимостям;

11 - Блок настройки списков пользователей;

12 - Блок редактирования параметров расчетов;

13 - Блок редактирования параметров нефтедобычи;

14 - Блок отображения графиков фактических значений давлений и дебитов;

15 - Блок отображения векторов взаимовлияния скважин;

16 - Блок отображения графиков расчетных значений давлений;

17 - Блок построения отчетов.

Блок обработки запросов параметров (1) подразумевает под собой форму, в которой необходимо ввести период исследования участка скважин: дату начала исследования и дату окончания. Данные по дебитам и давлениям за этот временной интервал будут получены из Базы данных хранения телеметрической информации (4).

Блок обработки картографических параметров (2) представляет собой топографическую карту с возможностью выбора исследуемого участка скважин с помощью выделения его мышью. На карте взаимного расположения забоев скважин производится выбор интересующих объектов, параметры которых должны войти в алгоритм расчета. Кроме того, на карте отображается разбиение методом Вороного выделенного участка скважин, полученного в результате работы Блока разбиения участка исследования (8). Рассчитанные межскважинные проводимости отображаются на карте в виде тепловых карт, когда вычисленный коэффициент межскважинной проводимости накладывается на середину ребра разбиения Вороного между соответствующими скважинами. По этим значениям строится интерполированная тепловая карта и накладывается на соответствующее представление.

База данных (БД) справочной информации (3) хранит:

- набор параметров расчетных алгоритмов;

- список параметров нефтедобычи, участвующих в расчетах;

- информацию о пользователях системы, их правах доступа к ней.

В Базе данных (БД) хранения телеметрической информации (4) содержатся предварительно не обработанные данные по телеметрии.

Блок выбора данных (5) - набор серверных процедур для выбора данных из БД хранения телеметрической информации (4).

Блок подготовки необработанных данных (6) - серверная процедура, предназначенная для фильтрации данных. Фильтрация данных представляет собой выборочное удаление точек, значения которых не соответствуют допустимым с физической точки зрения.

Блок подготовки данных для математических расчетов (7) - набор серверных процедур, предназначенных для предварительной обработки и форматирования данных телеметрии, а именно построения кросс-таблиц, сортировки, фильтрации и агрегирования данных.

Блок разбиения участка исследования (8) - набор серверных процедур, в которых участок исследования делится на части методом Вороного. Для составления уравнения материального баланса жидкости необходимо знать объем окружающего участка скважины. Именно для этого происходит разбиение исследуемого участка на блоки, в каждом из которых располагается только одна скважина.

Блок корректировки дебитов и давлений (9) - набор серверных процедур, в которых вычисляются ежесуточные значения давлений и дебитов скважин. С помощью значений давлений на забое скважин вычисляются пластовые давления.

Блок расчета поправок к проводимостям (10) - набор серверных процедур, в которых при составлении системы дифференциальных уравнений и решении ее методом наименьших квадратов находятся значения поправок к межскважинным проводимостям и, как следствие, сами значения межскважинных проводимостей.

Блок настройки списков пользователей (11) - процедура модуля администрирования, позволяющая управлять списком пользователей и их правами на работу с системой. Данный блок позволяет добавлять, удалять пользователей системы и редактировать их права на доступ к модулям системы.

Блок редактирования параметров расчетов (12) - процедура модуля администрирования, позволяющая редактировать параметры при изменении программы расчетов с сохранением всех имеющихся параметров нефтедобычи.

Блок редактирования параметров нефтедобычи (13) - процедура модуля администрирования, позволяющая добавлять и удалять необходимые параметры при изменении программы расчетов и параметров нефтедобычи.

Блок отображения графиков фактических значений давлений и дебитов (14) - форма графического представления данных, полученная в результате их обработки Блоком подготовки необработанных данных (6).

Блок отображения векторов взаимовлияния скважин (15) - форма представления данных, полученная по результатам работы Блока расчета поправок к проводимостям (10) Модуля математических расчетов. Представляет собой таблицу и карту проводимостей.

Блок отображения графиков расчетных значений давлений (16) - форма графического представления данных, вычисленных по значениям межскважинных проводимостей, полученных на выходе работы Блока расчета поправок к проводимостям (10) Модуля математических расчетов.

Блок построения отчетов (17) - серверная процедура формирования документа в формате pdf, сохраняющая результаты расчетов на компьютер пользователя.

Для удобства в описание вводятся следующие части и модули, имеющие формальный характер:

- Модуль подготовки данных, включающий Блок подготовки необработанных данных (6) и Блок подготовки данных для математических расчетов (7);

- Модуль математических расчетов, включающий Блок разбиения участка исследования (8), Блок корректировки дебитов и давлений (9) и Блок расчета поправок к проводимостям (10);

- Модуль администрирования, включающий Блок настройки списков пользователей (11), Блок редактирования параметров расчетов (12) и Блок редактирования параметров нефтедобычи (13);

- Модуль отчетности, включающий Блок отображения графиков фактических значений давлений и дебитов (14), Блок отображения векторов взаимовлияния скважин (15), Блок отображения графиков расчетных значений давлений (16) и Блок построения отчетов (17);

- серверная часть, объединяющая БД справочной информации (3), БД хранения телеметрической информации (4), Блок выбора данных (5), Модуль подготовки данных и Модуль математических расчетов;

- клиентская часть, объединяющая Блок обработки запросов параметров (1), Блок обработки картографических параметров (2), Модуль администрирования и Модуль отчетности.

Общий алгоритм работы системы может быть описан следующим образом.

Взаимодействуя с системой через Блок обработки запросов параметров (1) и Блок обработки картографических параметров (2), пользователь из БД справочной информации (3) получает набор возможных параметров для произведения расчетов и выбирает необходимые. А именно в Блоке обработки запросов параметров (1) задает временной интервал для расчета и в Блоке обработки картографических параметров (2) на топографической карте выделяет исследуемый участок скважин. В соответствии с введенными параметрами Блок выбора данных (5) выбирает данные из БД хранения телеметрической информации (4).

Блок подготовки необработанных данных (6) Модуля подготовки данных обрабатывает данные для дальнейшего построения графиков Блоком отображения графиков фактических значений давлений и дебитов (14) Модуля отчетности.

После подготовки и сбора данных Блоком подготовки данных для математических расчетов (7) в Модуле математических расчетов исследуемый участок скважин, выбранный пользователем в Блоке обработки картографических параметров (2), делится на части методом Вороного в Блоке разбиения участка исследования (8). По каждой скважине в каждой части разделенного блока при необходимости корректируются значения давлений и дебитов Блоком корректировки дебитов и давлений (9). Все подготовленные данные поступают на вход Блока расчета поправок к проводимостям (10), в котором:

- составляется система уравнений, состоящая из уравнений материального баланса жидкости и их производных по проводимостям. Уравнение материального баланса выглядит следующим образом:

где i - номер скважины;

j_n - номера окаймляющих скважин;

β - упругоемкость пласта (МПа^-1);

Vj=Vm=h·l·l·m - пористый объем i-го блока пласта (м³);

h - толщина пласта (м);

l - расстояние между скважинами (м);

m - пористость пласта;

wij_n - гидропроводность между скважинами i и j_n

q_i - суточный дебит i-й скважины (м³/сут);

- в результате решения составленной системы уравнений вычисляются теоретические значения давлений и, соответственно, значения поправок к проводимостям;

- значения проводимостей корректируются полученными значениями поправок:

При недостаточной точности поправок к проводимостям в Блоке расчета поправок к проводимостям (10) вновь проводится расчет поправок. После окончания работы Блока расчета поправок к проводимостям (10) полученные результаты используются в Модуле отчетности в Блоке отображения векторов взаимовлияния скважин (15) и Блоке отображения графиков расчетных значений давлений (16). Результат работы Блока отображения взаимовлияния скважин (15) - таблица межскважинных проводимостей и карта проводимостей, полученные в результате работы Модуля математических расчетов. Графики расчетных значений давлений, вычисленных с помощью полученных значений проводимостей, получаем в результате работы Блока отображения графиков расчетных значений давлений (16). Блок построения отчетов (17) работает с результатами работы Блока отображения графиков фактических значений давлений и дебитов (14), Блока отображения векторов взаимовлияния скважин и Блока отображения графиков расчетных значений давлений (16) и сохраняет результаты в виде документа на компьютере пользователя.

Управление параметрами работы системы осуществляется через Модуль администрирования, доступ к которому имеет только администратор. Блок настройки списков пользователя (11) позволяет добавлять, удалять пользователей системы и редактировать их права на доступ к системе. Блок редактирования параметров расчетов (12) позволяет редактировать параметры, используемые при изменении программы расчета с сохранением используемых параметров. Блок редактирования параметров нефтедобычи (13) позволяет удалять и добавлять новые параметры нефтедобычи при изменении программы расчета и параметров нефтедобычи. Редактируемые в модуле администрирования данные хранятся в БД справочной информации (3).

В итоге работы системы пользователь имеет следующие возможности:

1) возможность доступа к системе с любого компьютера корпоративной сети без установки на него дополнительного программного обеспечения;

2) возможность передавать на клиентский компьютер только результаты математических расчетов без передачи полного объема данных;

3) использование топографической карты с возможностью выбора участка исследования для проведения математических расчетов по данным с этого участка;

4) графическое отображение данных с систем телеметрии, что позволяет оперативно отслеживать изменения в работе систем телеметрии и изменения процессов, протекающих на объектах добычи;

5) предоставление информации о взаимовлиянии между скважинами для решения задач регулирования технологических процессов на основе анализа данных с систем телеметрии.