“Побачити” родовище газу — як цифровий двійник допомагає ДТЕК краще управляти видобутком

В багатій на потенційні запаси газу Україні є лише одне повністю оцифроване родовище. Компанія ДТЕК Нафтогаз використовує цифрову модель, що дає компанії можливість проаналізувати, як зміняться результати з переміною однієї змінної. Що таке цифровий двійник, які результати він дає для бізнесу та як реалізований?

Уявіть, як виглядає видобуток корисних копалин. Хоча б загалом, а не в деталях. Під землею це пласти породи, в якій містяться вуглеводні (газ), від пластів нагору іде свердловина, а на поверхні повно труб і різноманітного обладнання. 

 

dtek

 

 

Цим господарством керують різні програми. Моделі, які будують одні спеціалісти, не враховують вплив факторів, за які відповідають інші спеціалісти. Як на загальний результат — видобуток — вплинуть зміни параметрів роботи обладнання — рахувати довго. Словом, процес управління всією величезною інфраструктурою та видобутком міг би бути простішим.

Тому ДТЕК Нафтогаз на одному зі своїх родовищ, Семиренківському, реалізував проєкт цифрового двійника родовища, завдяки якому об’єднав у цифровому вигляді розрізнені програмні продукти з моделювання різних частин системи "пласт — свердловина — наземна інфраструктура". Проєкт розроблено в рамках програми цифрової трансформації MODUS.

ДТЕК Нафтогаз — перша в Україні компанія, яка оцифрувала власне родовище.

Семиренківське родовище — одне з найбільших в Україні

Семиренківське родовище знаходиться у Полтавській області, розташоване на 156 квадратних кілометрах і має запаси близько 25 мільярдів кубометрів газу, це більше, ніж 2020 року видобули всі українські компанії разом. Забігаючи наперед, ДТЕК Нафтогаз на Семиренківському родовищі планує пробурити надглибоку свердловину глибиною 7050 м. Проєкт — дуже амбітний і перевершить вже діючу найглибшу свердловину Європи глибиною 6750 м на тому ж родовищі.

Що таке цифровий двійник?

Це цифрова копія об’єктів, яка допомагає оптимізувати їх роботу. Її роблять, об’єднавши гідродинамічну модель родовища та дані датчиків на обладнанні, які передають всю інформацію в єдиний програмний комплекс. В результаті маємо модель родовища, яка показує всі процеси в режимі реального часу та дає змогу моделювати зміни будь-яких параметрів і їх вплив на загальний результат — видобуток.

Навіщо він потрібен на родовищі?

Раніше моделювання процесів розробки родовищ нафти і газу, а також транспортування і підготовки вуглеводневої продукції проводилося в окремих програмних продуктах, ніяк не пов’язаних між собою. На це витрачався не один тиждень і, як результат, страждала оперативність прийняття рішень. "Параметри роботи свердловин на вході в установку з підготовки газу налаштовувалися вручну і не могли комплексно враховувати всі умови, — розповідає Ігор Маліборський, координатор проєкту. — Процеси оптимізації різних елементів системи не враховували вплив одних елементів інфраструктури на інші, тому існував ризик не розкрити повний потенціал свердловин". 

З чого складається двійник?

Двійник  включає в себе чотири моделі, кожна з яких показує окрему частину родовища.

Гідродинамічна модель пласта, в якій відтворено його глибину, розміри, форму, наповнення та інші параметри. Додавши до моделі дані про свердловини, наприклад, обсяг відбору, тиск чи інші, може спрогнозувати "поведінку" пласта в майбутньому. Тобто тепер ДТЕК Нафтогаз "бачить" те, що відбувається під землею.

Модель свердловини, яка показує рух газу від пласта до поверхні землі. 

Модель системи збору показує наземні трубопроводи, їх параметри та враховує їх розташування на місцевості.

Модель системи підготовки, яка показує наявну на об’єкті інфраструктуру —  сепаратори, холодильні установки тощо, за допомогою яких газ готується до подачі в магістральний газопровід.

   

 Клікни, щоб відкрити у повному розмірі ДТЕК — цифровий двійник родовища

 

Які результати це дає?

Прогнозування змін 

Родовище, підземна та наземна інфраструктура — це складна система, і зміна одного параметра, наприклад, побудова нового інфраструктурного об’єкта,  переключення свердловини на роботу по іншому шлейфу тощо, зміна режиму роботи свердловини  тощо впливає на загальний результат. З цифровим двійником можна більш точно прогнозувати, як ці зміни позначаться на загальному результаті роботи родовища і вирішувати як операційні задачі, так і прогнозувати стан родовища в довгостроковій перспективі.

Можна моделювати результати змін та працювати одночасно 

Архітектура рішення побудована таким чином, щоб над одним цифровим двійником родовища могли одночасно працювати фахівці, які відповідають за різні етапи моделювання та знаходяться у різних офісах компанії. Тяжкі обчислювальні процеси запускаються на окремих виділених обчислювальних ресурсах, що дозволяє співробітникам продовжувати працювати над проєктом під час процесу моделювання. Доступ до даних можна миттєво отримати з будь-якого комп'ютера, у будь-який час з будь-якого офісу, а також швидко обмінюватися цією інформацією з колегами, не витрачаючи час на фізичне копіювання.

Побудували базу цифрового родовища

За словами Дмитра Осики, директора з інформаційних технологій ДТЕК та керівника програми MODUS, інтегроване моделювання — це фактично база і основа для цифрового родовища. "Єдина цифрова модель родовища у порівнянні з окремими математичними моделями об'єктів розробки та облаштування дозволяє вирішувати ширше коло практичних завдань на різних стадіях життя активу і на різних рівнях управління. Інтегрований підхід дає можливість не тільки оптимізувати кожен об'єкт окремо, наприклад, пласт або поверхневе облаштування, а й враховувати взаємовплив об'єктів. Це один із трьох проектів напряму "Цифрове родовище" програми цифрової трансформації ДТЕК. І це зайвий доказ тих якісних змін, які відбуваються в українській енергетиці, зокрема завдяки зусиллям компанії", — коментує СІО ДТЕК.

Чотири завдання, які вирішило моделювання

Як зауважив Володимир Петруняк, керівник проєкту з побудови цифрового двійника Семиренківського газоконденсатного родовища, інтегроване моделювання дозволило вирішувати такі завдання: 

● комплексно прогнозувати та оптимізувати роботу свердловини — завдяки розумінню того, як різні елементи системи впливають один на одного, плануванню геолого-технологічних заходів та експлуатації свердловин на максимальному потенціалі;

● cкоротити час моделювання сценарію розробки родовища з 2-3 тижнів до декількох днів і навіть годин — завдяки роботі над моделлю спеціалістів різних напрямів; 

● скоротити час нестабільної роботи свердловин на 50% — завдяки своєчасному реагуванню на відхилення робочих параметрів від спрогнозованих цифровим двійником;

 збільшити видобуток — завдяки своєчасному проведенню геолого-технологічних заходів, оптимальному підбору обладнання, оптимізації режимів роботи та ідентифікації "вузьких місць". 

 

Моделі, з яких складається двійник, до реалізації проєкту цифрового двійника використовувались окремо (або взагалі були відсутні). А порівняння та інтерпретація даних проводились вручну. Тепер у компанії з'явилася можливість віртуально моделювати будь-які процеси на родовищі та одразу отримувати дані щодо зміни параметрів у будь-якій точці системи.

 

"ДТЕК Нафтогаз є технологічним лідером української нафтогазової галузі та впроваджує технології, які не мають аналогів або раніше не були представлені в Україні. Цифровізація є важливим аспектом технологічної еволюції бізнесу. У впровадження цифрових технологій ми інвестували понад 300 млн грн. Інтегрована система цифрових двійників родовищ дозволить нам не лише оптимізувати розробку родовищ та підвищити ефективність роботи, а й ще вище підніме наші стандарти безпеки та екологічності", — підкреслює Ігор Щуров, генеральний директор ДТЕК Нафтогаз.

Які наступні кроки проєкту?

Наразі триває активна фаза створення цифрового двійника на іншому активі компанії — Мачухському газоконденсатному родовищі. Планове завершення всіх робіт очікується вже в І кварталі 2022 року. Також планується проведення робіт з побудови цифрових двійників на інших перспективних активах ДТЕК Нафтогаз.

Як побудувати цифрового двійника? 

Компаніям, що хочуть йти в ногу з прогресом та розуміють, що інвестиції в цифрові технології призведуть як до зростання ефективності технологічних процесів, так і до економічних вигод, варто інвестувати в максимальну цифровізацію власного виробництва.

Однак варто розуміти й те, що побудова цифрового двійника родовища — це досить тривалий та складний технологічний процес, що потребує залучення фахівців різних напрямів. Спочатку "на вхід" для інтегрованого моделювання необхідно побудувати всі незалежні моделі — нафтогазових пластів, свердловин, систем збору та підготовки вуглеводневої продукції. Наступним етапом є приведення даних моделей до необхідних технічних умов, тобто налаштування та калібрування необхідних змінних та зв’язків між усіма моделями. І лише надалі — безпосередньо інтеграція всіх вказаних моделей в єдиному програмному інтерфейсі та моделювання сценаріїв майбутньої розробки з метою пошуку оптимального.

Цей кейс - частина нового інфографічного дослідження про цифрову трансформацію України, який готує контент-маркетингова агенція Top Lead. Дослідження вийде на початку 2022 року. Клікніть на банер нижче, щоб залишити заявку, і ми напишемо, коли він буде готовим.