Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2023
Идентификатор DOI: 10.15622/ia.22.2.8
Ключевые слова: oil field, development of oil fields, oil well, cluster drilling, violation of design restrictions, adjustment of the position of cluster pads, нефтяное месторождение, разработка нефтяных месторождений, нефтяная скважина, кустовое бурение, нарушение проектных ограничений, корректировка положения кустовых площадок
Аннотация: Данная статья посвящена проблеме автоматизации этапа объединения скважин в кусты, рассматриваемого в рамках процесса проектирования разработки нефтяных месторождений. Решение задачи объединения скважин в кусты заключается в определении наилучшего расположения кустовых площадок и распределения скважин по кустам, при которых будут миПоказать полностьюнимизированы затраты на разработку и обслуживание нефтяного месторождения, а ожидаемый дебит максимизирован. Одним из используемых на сегодняшний день подходов является применение оптимизационных алгоритмов. При этом данная задача влечет за собой учет технологических ограничений при поиске оптимального варианта разработки нефтяного месторождения, обоснованным в том числе действующими в отрасли регламентами, а именно минимальное и максимальное допустимое количество скважин в кусте, а также минимально допустимое расстояние между двумя кустовыми площадками. Использование алгоритмов оптимизации не всегда гарантирует оптимальный результат, при котором соблюдаются все заданные ограничения. В рамках данного исследования предложен алгоритм, который позволяет обрабатывать получаемые проектные решения с целью устранения нарушенных ограничений на этапе оптимизации. Алгоритм последовательно решает следующие проблемы: нарушение ограничений на сверхмалое и сверхбольшое количество скважин в кусте; несоответствие числа кустов с заданным; нарушение ограничения на сверхблизкое расположение кустов. Для исследования эффективности разработанного подхода был проведен вычислительный эксперимент на трех сгенерированных синтетических месторождениях с разной геометрией. В рамках эксперимента сравнивалось качество работы оптимизационного метода и предложенного алгоритма, который является надстройкой к оптимизационному. Сравнение проводилось на различных значениях мощности оптимизации, которое обозначает максимальное количество запусков целевой функции. Оценка качества работы сравниваемых подходов определяется величиной штрафа, которая обозначает степень нарушения значений основных ограничений. Критериями эффективности в данной работе являются: среднее значение, среднеквадратичное отклонение, медиана, минимальное и максимальное значения величины штрафа. За счет использования данного алгоритма величина штрафа для первого и третьего месторождений в среднем уменьшается соответственно до 0.04 и 0.03, а для второго месторождения алгоритм позволил получить проектные решения без нарушения ограничений. По результатам проведенного исследования сделано заключение относительно эффективности применения разработанного подхода при решении задачи разработки нефтяных месторождений. This article is devoted to the problem of automation of the stage of combining wells into clusters, considered as part of the process of designing the development of oil fields. The solution to the problem of combining wells into clusters is to determine the best location of well pads and the distribution of wells into clusters, in which the costs of developing and maintaining an oil field will be minimized, and the expected flow rate will be maximized. One of the currently used approaches to solving this problem is the use of optimization algorithms. At the same time, this task entails taking into account technological limitations when searching for the optimal option for the development of an oil field, justified, among other things, by the regulations in force in the industry, namely, the minimum and maximum allowable number of wells in a pad, as well as the minimum allowable distance between two well pads. The use of optimization algorithms does not always guarantee an optimal result, in which all specified constraints are met. Within the framework of this study, an algorithm is proposed that allows us to work out the resulting design solutions in order to eliminate the violated restrictions at the optimization stage. The algorithm consistently solves the following problems: violation of restrictions on the ultra-small and ultra-large number of wells in a pad; discrepancy between the number of pads with a given one; violation of the restriction of the ultra-close arrangement of pads. To study the effectiveness of the developed approach, a computational experiment was conducted on three generated synthetic oil fields with different geometries. As part of the experiment, the quality of the optimization method and the proposed algorithm, which is a raise to the optimization method, were compared. The comparison was carried out on different values of optimization power, which denotes the maximum number of runs of the target function. The evaluation of the quality of the work of the compared approaches is determined by the amount of the fine, which indicates the degree of violation of the values of the main restrictions. The efficiency criteria in this work are: the average value, the standard deviation, the median, and the minimum and maximum values of the penalty. Due to the use of this algorithm, the value of the penalty for the first and third oil fields is reduced on average to 0.04 and 0.03 respectively, and for the second oil field, the algorithm allowed to obtain design solutions without violating restrictions. Based on the results of the study, a conclusion was made regarding the effectiveness of the developed approach in solving the problem of oil field development.
Журнал: Информатика и автоматизация
Выпуск журнала: Т.22, №2
Номера страниц: 447-481
ISSN журнала: 27133192
Место издания: Санкт-Петербург
Издатель: Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр РАН