Файл: Ргу нефти и газ (ниу) имени им. Губкина, весенний семестр, 2023 г Цифровые модели р и энм обзорная лекция.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 21
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
РГУ нефти и газ (НИУ) имени ИМ. Губкина, весенний семестр, 2023 г
Цифровые модели Р и ЭНМ
Обзорная лекция
Еремин Н.А.
профессор кафедры Р и ЭНМ, д.т.н.
Contacts:
ermn@list.ru
;
Ключевые слова
Нефтегазовая геоинформатика
Цифровая нефтегазовая экосистема
Цели цифровой модернизации
Критерии цифровизации нефтегазового дела
Эволюция цифровой модернизации НГК РФ
Ключевые направления научных исследований
Масштабирование технологии Цифровое месторождение»
Цифровое месторождение - нефтегазовый интернет вещей
Арктическое Приразломное НМ
Большие ГеоДанные
Эволюция Больших ГеоДанных
Нефтегазовый суперкомпьютинг в геомоделировании
Суперкомпьютинг в цифровом моделировании керна
Технологические приоритеты на 2021-2035
гг.
Цифровые геоинформационные технологии
Цифровой оператор
Динамика работы цифровых скважин
Цифровой двойник трубопровода
Автоматизированная система предупреждения осложнений
Цифровой нефтегазовый университет
Нефтегазовая геоинформатика
Цифровая нефтегазовая экосистема
Цели цифровой модернизации
Критерии цифровизации нефтегазового дела
Эволюция цифровой модернизации НГК РФ
Ключевые направления научных исследований
Масштабирование технологии Цифровое месторождение»
Цифровое месторождение - нефтегазовый интернет вещей
Арктическое Приразломное НМ
Большие ГеоДанные
Эволюция Больших ГеоДанных
Нефтегазовый суперкомпьютинг в геомоделировании
Суперкомпьютинг в цифровом моделировании керна
Технологические приоритеты на 2021-2035
гг.
Цифровые геоинформационные технологии
Цифровой оператор
Динамика работы цифровых скважин
Цифровой двойник трубопровода
Автоматизированная система предупреждения осложнений
Цифровой нефтегазовый университет
Цифровой нефтегазовый комплекс
Цифровой транспорт
Цифровое ресурсопользование
Цифровая энергетика
Цифровое месторождение
Цифровая добыча
Цифровое бурение
Цифровая логистика Цифровой маркетинг
Цифровая разведка
Цифровая разработка
Геоинформатика
Нефтегазовая геоинформатика формирует базу знаний о
природно-техногенной системе
(системе разработке месторождения)
при обработке и
интерпретации больших объемов геоданных с использованием методов искусственного интеллекта (нечеткая логика, машинное обучение, предиктивной аналитики данных и суперкомпьютинговых технологий для эффективного освоения месторождений нефти и газа в режиме реального времени
4
Геоинформатика
Геология
Методы Искусственного интеллекта
Аналитика больших геоданных
Статистика
Цифровой транспорт
Цифровое ресурсопользование
Цифровая энергетика
Цифровое месторождение
Цифровая добыча
Цифровое бурение
Цифровая логистика Цифровой маркетинг
Цифровая разведка
Цифровая разработка
Геоинформатика
Нефтегазовая геоинформатика формирует базу знаний о
природно-техногенной системе
(системе разработке месторождения)
при обработке и
интерпретации больших объемов геоданных с использованием методов искусственного интеллекта (нечеткая логика, машинное обучение, предиктивной аналитики данных и суперкомпьютинговых технологий для эффективного освоения месторождений нефти и газа в режиме реального времени
4
Геоинформатика
Геология
Методы Искусственного интеллекта
Аналитика больших геоданных
Статистика
Цифровая нефтегазовая экосистема Экосистема в природе – это местообитания сообщества живых организмов, связанных между собой обменом веществ и энергией
Цифровая нефтегазовая экосистема в экономике – это пространственно- временная система экономических отношений, между поставщиками и потребителями нефтегазовых услуг/товаров с
использованием рыночного конкурентного ценообразования на единой цифровой платформе с обработкой больших геоданных в
режиме реального времени
Технологические объекты
Цифровые АСУТП Цифровая платформа ЦУП
Центр управления производством
Онлайн-оптимизация
Цифровой двойник
Операционный контроль
Контроль качества
Энергоконтроль
Электронный журнал операций
Управление событиями
Онлайн-мониторинг КПЭ
Управление сигнализациями Прогнозирование осложнений
Оптимизация производства
Цифровой оператор
Управление по сценариям
Модернизация технологий
Робот - директор
ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗАЦИЯ
ПРОЦЕССОВ
ЦИФРОВИЗАЦИЯ ОБЪЕКТОВ
Цифровая нефтегазовая экосистема в экономике – это пространственно- временная система экономических отношений, между поставщиками и потребителями нефтегазовых услуг/товаров с
использованием рыночного конкурентного ценообразования на единой цифровой платформе с обработкой больших геоданных в
режиме реального времени
Технологические объекты
Цифровые АСУТП Цифровая платформа ЦУП
Центр управления производством
Онлайн-оптимизация
Цифровой двойник
Операционный контроль
Контроль качества
Энергоконтроль
Электронный журнал операций
Управление событиями
Онлайн-мониторинг КПЭ
Управление сигнализациями Прогнозирование осложнений
Оптимизация производства
Цифровой оператор
Управление по сценариям
Модернизация технологий
Робот - директор
ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗАЦИЯ
ПРОЦЕССОВ
ЦИФРОВИЗАЦИЯ ОБЪЕКТОВ
КРИТЕРИИ ЦИФРОВИЗАЦИИ НЕФТЕГАЗОВОГО ДЕЛА
6
Повысить доход на Снизить затраты на ТО и Р на Обеспечить прирост EBITDA на Повысить производительность труда на Увеличить срок службы активов на Продлить срок разработки на
15-20 лет
Снизить операционные затраты на Снизить объем инвестиций на Снизить количество аварийна Снизить капитальные затраты на оптимизирует информационные потоки, повышает эффективность принимаемых решений повышает эффективность производства GEO DATA
6
Повысить доход на Снизить затраты на ТО и Р на Обеспечить прирост EBITDA на Повысить производительность труда на Увеличить срок службы активов на Продлить срок разработки на
15-20 лет
Снизить операционные затраты на Снизить объем инвестиций на Снизить количество аварийна Снизить капитальные затраты на оптимизирует информационные потоки, повышает эффективность принимаемых решений повышает эффективность производства GEO DATA
Цели цифровой модернизации
7
Энергетическая безопасность страны
Улучшение экологии за счет применения цифровых технологий
Новые рабочие места с цифровыми компетенциями
Безаварийная эксплуатация
Конкурентоспособность нефтегазовых технологий
Цифровая модернизация
7
Энергетическая безопасность страны
Улучшение экологии за счет применения цифровых технологий
Новые рабочие места с цифровыми компетенциями
Безаварийная эксплуатация
Конкурентоспособность нефтегазовых технологий
Цифровая модернизация
Цифровые технологии определенно не новость дня
Новым является экспоненциальное возрастание скорости цифровой модернизации НГК, которая является следствием растущей синергии цифровой нефтегазовой экономики
Синергия цифровой нефтегазовой экономики (от греч. synergys - вместе действующий) – это возрастание эффективности деятельности НГК за счет цифровой эмерджентности, те. степени интеграции и взаимодействия отдельных частей в единой цифровой нефтегазовой экосистеме
8
Эволюция цифровой модернизации НГК РФ
Новым является экспоненциальное возрастание скорости цифровой модернизации НГК, которая является следствием растущей синергии цифровой нефтегазовой экономики
Синергия цифровой нефтегазовой экономики (от греч. synergys - вместе действующий) – это возрастание эффективности деятельности НГК за счет цифровой эмерджентности, те. степени интеграции и взаимодействия отдельных частей в единой цифровой нефтегазовой экосистеме
8
Эволюция цифровой модернизации НГК РФ
Ключевые направления научных исследований
1.
Цифровая модернизация
2.
Технологическая модернизация
3.
Разработка моделей ИИ
4.
Разработка алгоритмов управления в РРВ
5.
Разработка систем хранения и обработки больших баз гео данных (Big Geo Обучение и повышение образование цифровым специальностям
9
Направления научных исследований Цифровые нефтегазовые технологии
2.
Инновационные нефтегазовые технологии
3.
ИНС и машинное обучение
4.
Программно-аппаратные комплексы оперативно-технологического управления
5.
Системы диспетчерского управления, сбора, хранения и обработки большого объема геоданных
6.
Цифровой нефтегазовый университет
Результаты научных исследований Потенциальные отечественные
исполнители Институты РАН (Центральная
группа, СО РАН, ДВО РАН)
Университеты
ФИЦ, НИЦ
1.
Цифровая модернизация
2.
Технологическая модернизация
3.
Разработка моделей ИИ
4.
Разработка алгоритмов управления в РРВ
5.
Разработка систем хранения и обработки больших баз гео данных (Big Geo Обучение и повышение образование цифровым специальностям
9
Направления научных исследований Цифровые нефтегазовые технологии
2.
Инновационные нефтегазовые технологии
3.
ИНС и машинное обучение
4.
Программно-аппаратные комплексы оперативно-технологического управления
5.
Системы диспетчерского управления, сбора, хранения и обработки большого объема геоданных
6.
Цифровой нефтегазовый университет
Результаты научных исследований Потенциальные отечественные
исполнители Институты РАН (Центральная
группа, СО РАН, ДВО РАН)
Университеты
ФИЦ, НИЦ
Масштабирование технологии Цифровое месторождение 2020 Источники Дмитриевский АН. и Еремин НА, 2015 и 2020 г
Цифровое месторождение - нефтегазовый интернет вещей - Пилотный проект для нефтяных скважин на базе PIoT в нефтегазовой компании с 4 месторождениями был представлен президенту России Владимиру Путину km
PIoT
Digital Plattform
Cloud service
PIoT
Digital Plattform
Cloud service
Арктическое Приразломное НМ
На арктическом шельфе ПАО «ГАЗПРОМ» уже 8 лет успешно разрабатывает Приразломное месторождение в соответствии с проектом разработки, созданном при участии специалистов
ИПНГ РАН. В 2002 г. Еремин НА. с соавторами представил доклад об основных положениях системы разработки месторождения Приразломного морского месторождения на Мировом нефтяном конгрессе Eremin N.A., Zheltov Yu.P.,
Baishev B.T. WPC-32188 Project of the Effective Development of the Oil Field Prirazlomnoje in the Conditions of Moving Ice of
Arctic Shelf. // Proc. 17 World Petroleum Congress, Forum 14, 1-7
Sept.2002, Rio de Janeiro, Brazil, pp. 581-583 12
VI Международный Форум Арктика настоящее и будущее,
5 декабря г у стенда
Приразломное НМ
На арктическом шельфе ПАО «ГАЗПРОМ» уже 8 лет успешно разрабатывает Приразломное месторождение в соответствии с проектом разработки, созданном при участии специалистов
ИПНГ РАН. В 2002 г. Еремин НА. с соавторами представил доклад об основных положениях системы разработки месторождения Приразломного морского месторождения на Мировом нефтяном конгрессе Eremin N.A., Zheltov Yu.P.,
Baishev B.T. WPC-32188 Project of the Effective Development of the Oil Field Prirazlomnoje in the Conditions of Moving Ice of
Arctic Shelf. // Proc. 17 World Petroleum Congress, Forum 14, 1-7
Sept.2002, Rio de Janeiro, Brazil, pp. 581-583 12
VI Международный Форум Арктика настоящее и будущее,
5 декабря г у стенда
Приразломное НМ
Большие ГеоДанные
Данные реального времени, IoT, роботы датчики на тех.объектах, носимые устройства у персонала
Данные реального времени, IoT, роботы датчики на тех.объектах, носимые устройства у персонала
Эволюция Больших ГеоДанных
Эволюция
Больших
Геоданных описывается так называемой кривой. Вначале идет медленный рост.
Затем темпы роста становятся большими и достигают максимума вместе перегиба. В конце происходит постепенное затухание.
Цифровизация – это переход с механической или аналоговой формы сбора и передачи геоинформации на цифровую
(или цифровая трансмиссия данных,
закодированных в дискретные сигнальные импульсы).
Оптикализация – это оптическая регистрация и трансмиссия геоинформации,
закодированной в
дискретных световых импульсах по оптоволокну
Квантовизация – это регистрация и трансмиссия геоинформации,
закодированной в
квантовых состояниях (КС) в виде фотонов по оптоволокну или по открытому пространству.
Фотоны
–
кванты электромагнитного излучения распространяются со скоростью света, и позволяют кодировать информацию в частотных, фазовых, амплитудных, поляризационных и временных переменных.
1-я S-кривая
2-я S-кривая
3-я кривая 3D сейсмика 3D моделирование пласта Линейная оптимизации Расширенные средства управления процессом Автоматизация данных
Во зде йс тви е
Продвинутая аналитика
Цифровизация процессов
Робототехника и автоматизация
Бизнес-модель инноваций Предиктивная аналитика операций Оптимизация производительности труда Информационная модель актива Оптимизация интерфейса поставщика McKinsey
Эволюция
Больших
Геоданных описывается так называемой кривой. Вначале идет медленный рост.
Затем темпы роста становятся большими и достигают максимума вместе перегиба. В конце происходит постепенное затухание.
Цифровизация – это переход с механической или аналоговой формы сбора и передачи геоинформации на цифровую
(или цифровая трансмиссия данных,
закодированных в дискретные сигнальные импульсы).
Оптикализация – это оптическая регистрация и трансмиссия геоинформации,
закодированной в
дискретных световых импульсах по оптоволокну
Квантовизация – это регистрация и трансмиссия геоинформации,
закодированной в
квантовых состояниях (КС) в виде фотонов по оптоволокну или по открытому пространству.
Фотоны
–
кванты электромагнитного излучения распространяются со скоростью света, и позволяют кодировать информацию в частотных, фазовых, амплитудных, поляризационных и временных переменных.
1-я S-кривая
2-я S-кривая
3-я кривая 3D сейсмика 3D моделирование пласта Линейная оптимизации Расширенные средства управления процессом Автоматизация данных
Во зде йс тви е
Продвинутая аналитика
Цифровизация процессов
Робототехника и автоматизация
Бизнес-модель инноваций Предиктивная аналитика операций Оптимизация производительности труда Информационная модель актива Оптимизация интерфейса поставщика McKinsey
Уровни организации природно-
техногенных объектов
Объем, км
3
1мкм, м мм, м см, м дм, мм мм мм мкм,
10 мкм мкм 5
м
Земля
1,08*10 12 0,1 км 1,0 км 10,2 км 102км
Нефтегазоносные осадочные бассейны Уникальный осадочный бассейн Арабского залива 6
Пета–
2021?
Тера
2014 г
Гига –
2012 г
Мега–
2000 г
Кило –
1988 г
Уникальный Западно-Сибирский осадочный бассейн Уникальное Уренгойское ГКМ
1,32*10 4
Сеноманский горизонт 3
0,08 мм мм Керн, м м
3
15
Нефтегазовый суперкомпьютинг в геомоделировании
Характерный размер ячейки
Суперкомпьютинг в цифровом моделировании керна
16
Линии тока однофазного флюида в цифровом керне песчаника
Двухфазное течение флюидов в цифровом керне
техногенных объектов
Объем, км
3
1мкм, м мм, м см, м дм, мм мм мм мкм,
10 мкм мкм 5
м
Земля
1,08*10 12 0,1 км 1,0 км 10,2 км 102км
Нефтегазоносные осадочные бассейны Уникальный осадочный бассейн Арабского залива 6
Пета–
2021?
Тера
2014 г
Гига –
2012 г
Мега–
2000 г
Кило –
1988 г
Уникальный Западно-Сибирский осадочный бассейн Уникальное Уренгойское ГКМ
1,32*10 4
Сеноманский горизонт 3
0,08 мм мм Керн, м м
3
15
Нефтегазовый суперкомпьютинг в геомоделировании
Характерный размер ячейки
Суперкомпьютинг в цифровом моделировании керна
16
Линии тока однофазного флюида в цифровом керне песчаника
Двухфазное течение флюидов в цифровом керне
Технологические приоритеты на 2021-2035 гг.
Эксплуатационный фонд скважин, дистанционно - управляемый в режиме реального времени 2021 г тыс. шт, из них газовых - 10 тыс. шт 2030 г. –
100 тыс.шт., из них газовых 17 тыс.шт.
Прирост капитализации нефтегазовых компаний в процентах кг г. – 20% ; 2030 г. – 100% ;
2035 г. – Суммарный прирост запасов легкой маловязкой нефти 2021 г. – 0,2 млрд.т.; 2030 г. – до 2,5 млрд.т.;
2035 г. – до 3 млрд.т.
Увеличение коэффициента извлечения нефти
(КИН): 2016 г. - 29%; 2021 г. – 31-32%; 2030 г. - 40-
42%, 2035 г. – 45 - Увеличение нефтедобычи до 620-630 млн.т. к 2035
году.
17
+
-
Время
Начало добычи
1
2
3
4
5
Источник: Дмитриевский АН, Еремин НА. Цифровая нефтегазовая экономика на круглом столе Мозговой штурм" по направлению "Цифровая экономика" в Аналитическом центре при Правительстве Российской Федерации, 2 февраля 2017 г
Эксплуатационный фонд скважин, дистанционно - управляемый в режиме реального времени 2021 г тыс. шт, из них газовых - 10 тыс. шт 2030 г. –
100 тыс.шт., из них газовых 17 тыс.шт.
Прирост капитализации нефтегазовых компаний в процентах кг г. – 20% ; 2030 г. – 100% ;
2035 г. – Суммарный прирост запасов легкой маловязкой нефти 2021 г. – 0,2 млрд.т.; 2030 г. – до 2,5 млрд.т.;
2035 г. – до 3 млрд.т.
Увеличение коэффициента извлечения нефти
(КИН): 2016 г. - 29%; 2021 г. – 31-32%; 2030 г. - 40-
42%, 2035 г. – 45 - Увеличение нефтедобычи до 620-630 млн.т. к 2035
году.
17
+
-
Время
Начало добычи
1
2
3
4
5
Источник: Дмитриевский АН, Еремин НА. Цифровая нефтегазовая экономика на круглом столе Мозговой штурм" по направлению "Цифровая экономика" в Аналитическом центре при Правительстве Российской Федерации, 2 февраля 2017 г
Цифровые геоинформационные технологии
18
Цифровой двойник морской добывающей платформы
Цифровое месторождение
Цифровая геоинформационная платформа
Интегрированное моделирование многофазных смесей
Геосферная обсерватория
18
Цифровой двойник морской добывающей платформы
Цифровое месторождение
Цифровая геоинформационная платформа
Интегрированное моделирование многофазных смесей
Геосферная обсерватория
Цифровой оператор
Цифровая каска 1. трудовая активность с учётом местоположения. онлайн-мониторинг
3. состояние здоровья. контроль ношения СИЗ
Цифровая каска 1. трудовая активность с учётом местоположения. онлайн-мониторинг
3. состояние здоровья. контроль ношения СИЗ
Динамика работы цифровых скважин
20
На ко пленная добыча нефти тыс. т
Время работы скважины, суток
Щелевой фильтр
Устройство контроля притока
Интеллектуальное заканчивание
Прирост 43% или 100 тыс. т
Прирост 19% или 65 тыс. т
Источник: ПАО Лукойл
20
На ко пленная добыча нефти тыс. т
Время работы скважины, суток
Щелевой фильтр
Устройство контроля притока
Интеллектуальное заканчивание
Прирост 43% или 100 тыс. т
Прирост 19% или 65 тыс. т
Источник: ПАО Лукойл
Цифровой двойник трубопровода
21
Цифровой двойник нефтепровода с шагом сетки 0,01 м, созданный с помощью бесконтактного метода магнитной томографии
23
Digital Oil and
Gas University
Студент
Профессора
НГ компания
Способ использования Построить образовательную траекторию достижения профессиональной цели, а на ее основе персональный учебный план Двигаясь по учебному плану, достичь профессиональной цели и получить цифровые нефтегазовые компетенции Способ использования Создать востребованные образовательные программы
• Организовать продажу востребованных программ
Функции университета:
•Сформировать общее понятийное поле, в рамках которого возможно описание кадровых потребностей
•Предоставить механизм построения образовательных траекторий и
учебных планов
Способ использования:
•Описать потребности нефтяной компании в кадрах с цифровыми компетенциями
•Сформировать количественный кадровый запрос
Цифровой нефтегазовый университет Anatoly Zolotukhin, Nikolai Eremin, Nikita Kozhevnikov. Digital Oil and Gas University. // The III International Conference «Science, Education and Youth in the Modern World», Gubkin Humanitarian Readings on the theme «The Future in the Present: The Human Dimension of the Digital Age»,
Moscow, Gubkin Russian State University (National Research University) of Oil and Gas,on the 5-6th of April, 2018. // Editors: M.B. Balycheva, O.M. Smirnova. Moscow: Publishing Center of the Russian State University of Oil and Gas (NIU) Gubkin. 2018. Part 3, p.231-237
24 19 монографий и учебных пособий
На русском языке
На английском языке
21
Цифровой двойник нефтепровода с шагом сетки 0,01 м, созданный с помощью бесконтактного метода магнитной томографии
Поток флюидов из пласта
Автоматизированная система предупреждения осложнений при традиционном и роботизированном бурении скважин
ГНВП
Прихват
Поглощение
Автоматизированная система предупреждения осложнений при традиционном и роботизированном бурении скважин
ГНВП
Прихват
Поглощение
23
Digital Oil and
Gas University
Студент
Профессора
НГ компания
Способ использования Построить образовательную траекторию достижения профессиональной цели, а на ее основе персональный учебный план Двигаясь по учебному плану, достичь профессиональной цели и получить цифровые нефтегазовые компетенции Способ использования Создать востребованные образовательные программы
• Организовать продажу востребованных программ
Функции университета:
•Сформировать общее понятийное поле, в рамках которого возможно описание кадровых потребностей
•Предоставить механизм построения образовательных траекторий и
учебных планов
Способ использования:
•Описать потребности нефтяной компании в кадрах с цифровыми компетенциями
•Сформировать количественный кадровый запрос
Цифровой нефтегазовый университет Anatoly Zolotukhin, Nikolai Eremin, Nikita Kozhevnikov. Digital Oil and Gas University. // The III International Conference «Science, Education and Youth in the Modern World», Gubkin Humanitarian Readings on the theme «The Future in the Present: The Human Dimension of the Digital Age»,
Moscow, Gubkin Russian State University (National Research University) of Oil and Gas,on the 5-6th of April, 2018. // Editors: M.B. Balycheva, O.M. Smirnova. Moscow: Publishing Center of the Russian State University of Oil and Gas (NIU) Gubkin. 2018. Part 3, p.231-237
24 19 монографий и учебных пособий
На русском языке
На английском языке