Цифровой двойник – расчет экономики нефтяных скважин

Oil fiend digital twin

Задача

Нефтедобывающая компания столкнулась с вопросом, как работать с истощённым фондом скважин, около 20% из которых эксплуатировались на грани или за пределом рентабельности. Компании необходимо в оперативном режиме принимать решения об остановке и запуске таких скважин, решать вопрос о целесообразности ремонта при поломках для каждой из скважин.

Решение

Было принято решение использовать цифровой двойник – инструмент расчета экономики скважин при принятии оперативных решений. Команда "Фокус Групп" вошла в проектную команду в качестве разработчиков ядра системы – имитационной модели месторождения.

Задача модели оперативно и наглядно выделить неэффективные скважины и поддержать принятие решений по их работе за счёт сценарного анализа. В основе модели заложена география месторождения: состав, расположение кустов скважин, физика их работы. Все скважины соединены инфраструктурой: трубопроводной сетью, водопроводами, дорогами и линиями электропередач.

Oil field digital twin

Запуск модели инициирует работу агентов-скважин, которые начинают добывать нефть, что формирует выручку скважин, а так же рассчитывает затраты на электроэнергию, на их обслуживание, энергию на транспортировку нефтяной жидкости, поддержание пластового давления, персонал и другие затраты, относимые на скважину в зависимости от удалённости куста, объёма добываемой нефти и т.д.

Числовые значения загружаются в модель через справочники в формате Excel. Здесь же загружается тех. режим, прогноз обводнённости, содержание попутного газа на поскваженном уровне. Кроме того, в модель передаются сценарные условия по стоимости нефти и газа.

В заданном сценарии по итогам 12 месяцев модель показывает портфель скважин, выделяя экономически неэффективные скважины, а также те скважины, для которых в текущих условиях не рентабелен текущий и капитальный ремонт.

Инструмент позволяет выключить скважину и оценить влияние на экономику соседних скважин, принимая во внимание перераспределение общих затрат и оценочное снижение электроэнергии, необходимой на подъём нефтяной жидкости. Динамика потребляемой электроэнергии определяется давлением в скважинах куста и взаимодействием кустов на общем нефтепроводе.

Модель создана в среде имитационного моделирования AnyLogic, единственном профессиональном инструменте агентного имитационного моделирования, позволяющим:

  • Задать агенты-скважины на ГИС-карте и соединить их соответствующей инфраструктурой;
  • Параметризовать агентов на базе справочников Excel;
  • Выгрузить результаты моделирования в отчёты Excel;
  • Экспортировать модель в виде отдельного приложения для последующего использования консультантами и специалистами заказчика.

После тестовой эксплуатации планируется заменить справочники Excel на другие источники оперативных данных о работе месторождения. Интеграция с источниками данных превратит разработанный инструмент в полноценный цифровой двойник.

Основное преимущество цифрового двойника, это постоянная доступность актуальной модели для оперативного сценарного анализа, планирования добычи, ремонтных работ, анализа технических рисков.

Результаты

Разработанная имитационная модель стала ядром цифрового инструмента расчета, позволяющего:

  • Определить экономические показатели работы каждой скважины на годовом горизонте;
  • Оценить экономическую целесообразность текущего и капитального ремонта скважин;
  • Оценить влияние решения о закрытии скважины на технико-экономические показатели других скважин.

Внедрение инструмента позволяет снизить издержки на эксплуатацию месторождения на сумму порядка 1 млн. долларов в год. Данный инструмент может быть легко переконфигурирован для применения на месторождениях других нефтедобывающих компаний.

Попробуйте упрощённую демо-модель, основанную на данном кейсе