по
Меню журнала
> Архив номеров > Рубрики > О журнале > Авторы > О журнале > Требования к статьям > Редакция и редакционный совет > Порядок рецензирования статей > Рецензирование за 24 часа – как это возможно? > Политика издания > Ретракция статей > Этические принципы > Политика открытого доступа > Оплата за публикации в открытом доступе > Публикация за 72 часа: что это? > Политика авторских прав и лицензий > Политика цифрового хранения публикации > Политика идентификации статей > Политика проверки на плагиат
Журналы индексируются
Реквизиты журнала

Публикация за 72 часа - теперь это реальность!
При необходимости издательство предоставляет авторам услугу сверхсрочной полноценной публикации. Уже через 72 часа статья появляется в числе опубликованных на сайте издательства с DOI и номерами страниц.
По первому требованию предоставляем все подтверждающие публикацию документы!
ГЛАВНАЯ > Вернуться к содержанию
Кибернетика и программирование
Правильная ссылка на статью:

Создание экспертной системы для комплексной оценки рисков разработки месторождений углеводородов
Завьялов Дмитрий Алексеевич

аспирант, кафедра инженерной графики и промышленного дизайна, Национальный исследовательский Томский политехнический университет

634050, Россия, Томская область, г. Томск, ул. Советская, 84/3, оф. 216

Zavyalov Dmitry

graduate student, Department of Engineering Graphics and Industrial Design, National Research Tomsk Polytechnic University

634050, Russia, Tomskaya oblast', g. Tomsk, ul. Sovetskaya, 84/3, of. 216

zda@tpu.ru
Другие публикации этого автора
 

 
Захарова Алена Александровна

доктор технических наук

заведующая, кафедра инженерной графики и промышленного дизайна, Национальный исследовательский Томский политехнический университет

634050, Россия, Томская область, г. Томск, пр. Ленина, 2, оф. 300

Zakharova Alena Aleksandrovna

Doctor of Technical Science

Head of Department of Engineering Graphics and Industrial Design, National Research Tomsk Polytechnic University

634050, Russia, Tomskaya oblast', g. Tomsk, pr. Lenina, 2, of. 300

zaa@tpu.ru
Другие публикации этого автора
 

 

Аннотация.

Предметом исследования является оценка рисков разработки месторождений углеводородного сырья. В статье предложена модель экспертной системы для автоматизированной оценки рисков разработки. В состав экспертной системы входят база данных, содержащая информацию о состоянии разработки ряда месторождений Томской области, развернутая классификация рисков, возникающих в процессе проектирования разработки и эксплуатации месторождений углеводородов, и вызывающих их факторов. Взаимосвязи рисков и факторов и закономерности их возникновения установлены на основе экспертных оценок. Для оценки рисков разработки предлагается использовать комплексную характеристику риска. Оценка осуществляется на основе нечеткой логики. Комплексная характеристика рисков позволяет выработать оптимальную стратегию с учетом текущего состояния разработки месторождения. Экспертная система комплексной оценки рисков разработки объединяет знания экспертов из различных областей и предоставляет общую картину – комплексную оценку рисков, вероятности и характеристики рисков – руководителям и непрофильным специалистам.

Ключевые слова: Месторождения углеводородов, Моделирование месторождений, Проектирование разработки месторождений, Разработка месторождений углеводородов, Риски разработки месторождений, Оценка рисков разработки, Классификация рисков разработки, Экспертная система, Нечеткая логика, Комплексная оценка рисков

DOI:

10.7256/2306-4196.2016.5.18987

Дата направления в редакцию:

19-05-2016


Дата рецензирования:

23-05-2016


Дата публикации:

29-01-2017


Abstract.

The subject of the study is to assess the risks in mining of hydrocarbon deposits. The authors suggests a model of an expert system automated assessment of mining risks. The expert system includes a database containing information on the status of the development of a number of deposits of Tomsk region, detailed classification of risk arising during the mining planning process and exploitation of hydrocarbon fields, and the factors causing the risks. Interconnections of risk factors and patterns of their origin established on the basis of expert estimations. To evaluate the development of the risks proposed to use a comprehensive risk characterization. The rating is based on fuzzy logic. Integrated risk profile allows developing an optimal strategy taking into account the current state of the field mining. Expert system of integrated assessment of mining risks brings together experts from different fields of knowledge and provides a general picture including comprehensive assessment of risks, probabilities and risk profiles helpful to managers and other personnel.

Keywords:

comprehensive assessment of risks, fuzzy logic, expert system, mining risk classification, mining risk assessment, mining risks, mining of hydrocarbon deposits, designing field of mining, modeling fields, hydrocarbon deposits

Введение

В условиях падения и резких скачков цен на нефть крайне важным для нефтяного бизнеса становится правильно оценивать и планировать объемы добычи нефти и возрастающие риски разработки месторождений. Это связано не только с экономическими реалиями – разработка месторождений все более усложняется, т.к. в общем объеме растет доля запасов трудноизвлекаемой нефти, ввод в разработку которых связан с низкой экономической эффективностью и требует развития и применения новых технологий. Безусловно, главным риском при разработке месторождений остается геологический, т.к. оценка запасов и проектирование разработки связаны с высокой степенью неопределенности, и в течение всего жизненного цикла представления о геологическом строении месторождения, как и объем запасов углеводородов, неоднократно, иногда кардинально, изменяются.

Часто наблюдаемые на месторождениях Томской области отступление от запланированной стратегии разработки и невыполнение проектных показателей связаны с отсутствием анализа полного комплекса возможных рисков, неучитываемым риском экономических потерь в результате недоизученности геолого-геофизических условий и коллекторских свойств пласта [3] и неподтверждением геологического строения.

Месторождение представляет собой сложную систему, а сам процесс разработки порождает противоречие между целями и интересами компании-недропользователя и государства, как владельца недр. Одна из сторон стремится к достижению максимальной прибыли минимумом затрат, другая – требует рационального использования недр, максимально полного извлечения запасов и осуществляет надзор. Поэтому эффективность разработки зависит от многих факторов и определяется не только экономическими показателями, но и полнотой извлечения запасов.

Учитывая объемы вложений в эксплуатацию месторождений и степень неопределенности при проведении работ планирование рисков представляется важной и неотъемлемой составляющей процесса разработки. Актуальность задачи выполнения комплексной оценки рисков определяется, прежде всего тем, что должное внимание при планировании разработки уделяется только экономическим рискам. Фактически оценка рисков сводится к созданию экономической модели разработки, учитывающей основные затраты на реализацию проекта. Однако стоит учитывать и другие виды рисков, сопровождающих разработку месторождения.

Возникает задача оптимизации процесса проектирования разработки – для минимизации затрат и повышения выработки запасов помимо экономических и геологических необходимо учитывать весь спектр рисков: экологические, технологические, технические, природные и др.

Существующие решения для оценки рисков

Анализ используемых при проектировании разработки месторождений программных средств показал отсутствие комплексной методики или средства для оценки рисков. На практике решается проблема оценки отдельных видов рисков (в основном геологических, экономических и инвестиционных) посредством специального программного обеспечения, комплексный же подход реализуется специализированными компаниями применительно к конкретному объекту или заказчику. Среди существующих решений есть средства для оценки геологических рисков, планирования бурения скважин (пакеты компьютерного моделирования месторождений Schlumberger, Roxar и др.), экономических и некоторых других рисков, однако среди недостатков существующих решений стоит отметить высокую стоимость и отсутствие комплексного подхода.

Комплексная оценка рисков

Риск (R) определяется как совокупность таких понятий, как актив, уязвимость и возможная угроза (рис. 1), и требуется его комплексная характеристика и оценка, включающие вероятность (P) и длительность (D) его проявления, тяжесть (S) и длительность (T) последствий. Эти составляющие риска учитывают специфику отрасли и наиболее полно определяют его влияние на разработку месторождения. Для эффективного управления разработкой месторождения, принятия решений о целесообразности дальнейшей разработки и выработки стратегии необходимо средство оценки всех рисков в комплексе [3, 4].

._3

Рис. 1. Основные составляющие риска

Для осуществления комплексной оценки рисков разработки месторождений требуется выполнить ряд задач:

  • создать среду для унификации, хранения и обработки данных по месторождениям;
  • создать подробную классификацию рисков разработки месторождений, учитывающую специфику отрасли;
  • установить взаимосвязи между рисками и факторами;
  • создать методику комплексной оценки рисков.

Система должна быть способна частично заменить специалиста-эксперта в оценке рисков, и кроме того, выполнять ряд функций:

  • хранение данных, аккумулирование опыта разработки месторождений;
  • объединение знаний экспертов со статистикой и параметрами месторождений;
  • объединение знаний экспертов из различных областей и решение задачи оценки рисков с эффективностью эксперта-человека;
  • возможность использовать систему должны иметь руководители и непрофильные специалисты.

Все выше перечисленное обуславливает потребность в создании экспертной системы для выполнения комплексной оценки рисков разработки месторождений.

Комплексная оценка предполагает использование всей доступной информации об объекте разработки, однако это совершенно разнородные данные (основные представлены на рис. 2), которые отличаются по размерности: константы, двухмерные, трехмерные; по форме: статичные, динамичные; по области знаний: физические, экономические, геологические, геофизические, химические, технические, сейсмические; по регулярности и т.д. [1]

._21

Рис. 2. Основные типы данных, используемых на различных этапах проектирования разработки

Помимо разнородности данных, существует и ряд других проблем:

  • большие объемы информации по месторождениям,
  • неполнота данных, необходимость использовать аналогии,
  • неравномерность или неоднородность – регулярность и частота получения данных могут отличаться,
  • неунифицированные форматы и формы хранения,
  • многие данные не оцифрованы, имеются только твердые копии,
  • устаревшие, неактуальные или утерянные данные.

Решением этих актуальных для недропользователей и проектных организаций проблем является разработанная база данных (БД), которая представляет собой инструмент для хранения, обработки и анализа таких разномасштабных и разновременных данных. В БД содержатся параметры и свойства месторождений в динамике по годам и по проектам, история разработки месторождений и история возникновения происшествий. Схема БД представлена на рис. 3.

._31

Рис. 3. Схема базы данных

Для решения проблем формализации и систематизации рисков разработки месторождения создана структурная модель рисков и факторов (рис. 4), отражающая их взаимосвязи и учитывающая специфику отрасли.

Структурная модель легла в основу комплексной классификация всех возможных рисков разработки, которая включает до пяти уровней вложенности элементов и в полной мере описывает процесс разработки. Классификация создана с учетом применяемых при проектировании месторождений регламентных документов, она учитывает специфику отрасли, объединяет в себе риски и факторы, связанные с различными аспектами и направлениями технологии проектирования разработки месторождений.

._5

Рис. 4. Структурная модель рисков разработки нефтегазового месторождения

К основным факторам, определяющим риски разработки месторождения относятся: качество бурения, моделирование месторождения, текущее состояние разработки, свойства пластов и флюидов, внешние факторы: законодательные акты, регламенты, цены на углеводороды и др.

Взаимосвязи между рисками и факторами содержатся в базе знаний, созданной на основе экспертных мнений специалистов нефтяной отрасли. В базе знаний каждый риск определяется набором факторов, его вызывающих. Например, группа финансовых рисков определяется следующими факторами: ошибки при проектировании геологической модели, неполнота данных о месторождении, сложностью строения месторождения, неудовлетворительная работа подрядчика. Риски срыва поставок оборудования и сезонности работ определяются климатическими условиями, доступностью и уровнем развития инфраструктуры месторождения.

Экспертная система оценки рисков

Для выполнения комплексной оценки рисков разработки месторождений необходим инструмент, в качестве которого предлагается экспертная система (рис. 5). В состав экспертной системы входят база данных, содержащая информацию о месторождениях: свойства залежей и флюидов, информация по проектам и фактические показатели разработки, база знаний, включающая совокупности фактов и правил для оценки рисков разработки месторождений и оперативного принятия решений при управлении. Система на основе развернутой классификации рисков и факторов, а также базы экспертных оценок и возможных решений, призвана в автоматическом режиме вырабатывать рекомендации касательно стратегии разработки месторождения.

._7

Рис. 5. Функциональная схема экспертной системы

Оценка рисков выполняется на основе нечеткой логики [2]. Входными переменными системы нечеткого вывода риска Ri (рис. 5) являются:

  • Pi – вероятность (частота) проявления i-го риска:

._1_01

    • Ki – корректирующий коэффициент для учета давности происшествий (либо их отсутствия),
    • Ni – для учета степени изученности,
    • Gi – для учета сложности геологического строения (для некоторых видов рисков);
  • Di – воздействие i-го риска (определяется видом риска):

._2_01

  • Si – серьезность (тяжесть) последствий воздействия i-го риска (определяется видом риска):

._3_01

    • Fi – корректирующий коэффициент для учета стадии жизненного цикла месторождения;
  • Ti – длительность воздействия последствий i-го риска (определяется видом риска):

._4_01

    • Ci – корректирующий коэффициент для учета климата, инфраструктуры (например сезонность завоза оборудовании и пр.).

Вероятность возникновения риска Pi определяется в зависимости от вида риска по совокупности факторов Fij, характеризующих месторождение и состояние его разработки. Каждому риску в каталоге соответствует набор факторов, его определяющих, часть из них имеют числовые значения, часть – лингвистические.

Терм-множества X2, X3, X4 системы нечеткого вывода определяются на основе экспертных оценок либо, по мере наполнения базы данных, на основе статистических данных по имеющимся в БД месторождениям.

Терм-множество выходной переменной риск Ri – множество Yi ={«минимальный», «низкий», «существенный», «высокий», «максимальный»}, представляет собой комплексную характеристику риска i.

Апробация предлагаемой методики оценки рисков разработки проведена на пяти месторождениях Томской области, находящихся на первой стадии разработки, но характеризующихся разной степенью изученности и сложностью геологического строения.

Рассмотрим одно из месторождений (рис. 6). Месторождение характеризуется неравномерностью распределения запасов и скважин, имеет сложную структуру – состоит из нескольких залежей со слабой гидродинамической связью, каждая залежь характеризуется разной степенью изученности. Добыча ведется в восточной, наиболее разбуренной залежи.

._61

Рис. 6. Пример работы экспертной системы

Оценка рисков разработки этого месторождения показывает высокие технические риски – риск невыполнения утвержденных показателей оценивается как 0,71. Риск неподтверждения геологического строения также оценен как высокий – 0,64, пробуренная позднее в западной залежи скважина, не давшая притока нефти, подтверждает данный результат. Месторождение характеризуется высокими технологическими рисками – риски аварий на скважинах, заколонных перетоков, прорывов подошвенной воды оцениваются на величины от 0,7 до 0,78. Технологические риски оцениваются как высокие, в том числе и за счет имеющихся за историю разработки месторождения инцидентов (рис. 6), сопровождавшихся падением добычи нефти.

Экологические риски характеризуются как существенные, однако месторождение расположено в районе, характеризующемся высокой экологической устойчивостью, и выполнение работ в соответствии с регламентом должно обеспечить достаточный уровень экологической безопасности.

Риски, связанные с неверным вскрытием пласта скважинами, оцениваются как низкие (0,33), что обусловлено большой мощностью и низкой расчлененностью пласта.

Полученные оценки рисков подтверждаются фактическим состоянием разработки – в настоящее время на месторождении растет обводненность продукции из-за близости водоносного горизонта и некачественно проведенных гидроразрывов пласта. Система поддержания пластового давления в залежи неэффективна – закачка ведется в приконтурные скважины, расположенные у подножия купола залежи.

По результатам оценки рисков предложен комплекс мероприятий: необходимо выполнить комплекс мер по доизучению геологического строения, в том числе бурением новых разведочных скважин, следует выполнить подбор более подходящих ГТМ и разработать систему подержания пластового давления.

Заключение

Комплексная оценка рисков позволяет выработать оптимальную стратегию с учетом текущего состояния разработки месторождения и снизить вероятность возникновения внештатных ситуаций. Экспертная система комплексной оценки рисков разработки объединяет знания экспертов из различных областей и предоставляет общую картину – комплексную оценку рисков, вероятности и характеристики рисков – руководителям и непрофильным специалистам.

Для реализации экспертной системы комплексной оценки рисков разработано средство обработки (база данных) разнородной информации, описывающей месторождения, разработана комплексная классификация рисков и факторов, на основе экспертных оценок установлены связи между рисками и факторами, составляющие базу знаний, предложена методика комплексной оценки рисков разработки, которая призвана помочь выработать управляющее воздействие на стратегию разработки для повышения ее эффективности.

Выявленные связи рисков и факторов разработки, а также закономерности их возникновения с учетом особенностей отрасли позволяют в целом повысить эффективность разработки месторождений. Кроме того, комплексная характеристика рисков разработки месторождения на основе экспертных оценок, как средство анализа и визуализации информации о состоянии разработки месторождения, позволяет производит экспресс-оценку проектного решения.

Библиография
1.
Захарова А. А. Тенденции развития программных средств для 3D геологического и гидродинамического моделирования // Вестник ЦКР Роснедра. 2010. № 2. С. 22-34.
2.
Булавка Ю. А. Нечетко-множественный подход к экспертной оценке профессиональных рисков на примере условий труда работников нефтеперерабатывающего завода // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия С: фундаментальные науки. 2013. №12. С. 59-66.
3.
Немченко М. Ю. Классификация основных видов рисков нефтегазодобывающих предприятий, учитываемых в процессе совершенствования методов оценки рисков // Экономические науки. 2009. № 61. С. 162-166.
4.
Тасмуханова А. Е. Системно-методический подход к оценке рисков при планировании деятельности нефтегазодобывающих предприятий (на примере республики Казахстан) // Электронный научный журнал нефтегазовое дело. 2006. № 2. С. 91.
5.
Кожухова О.С. Исследование рисков, влияющих на деятельность Российских нефтегазовых компаний // Управление экономическими системами: электронный научный журнал. 2011. № 36. С. 22.
6.
Пивкин К.В. Методические подходы к оценке рисков в нефтедобыче // Вестник Самарского государственного экономического университета. 2011. № 8 (82). С. 70-74.
7.
Тасмуханова А.Е. Оценка рисков при планировании деятельности нефтегазодобывающих предприятий (на примере республики Казахстан): дис. ... канд. экон. наук: 08.00.05.-Уфа, 2006. 145 с.
8.
Антоненко Д.А. Системные подходы к снижению рисков при моделировании разработки нефтегазовых месторождений: дис. ... канд. техн. наук: 25.00.17. М., 2010. 121 с.
9.
Бикетов А.Н., Глебова О.В., Мельникова О.Ю. Система оценки рисков, основанная на применении нечеткой логики // Приволжский научный вестник. 2014. № 12-3 (40). С. 105-108.
10.
Котляров И.Д., Петров С.В., Алексеев И.А. Учет рисков неопределенности запасов при геолого-экономической и стоимостной оценке месторождений // Разведка и охрана недр.-2014.-№11.-С. 46-51.
11.
Бородина Н.К. Развитие механизма управления рисками предприятий нефтегазовой отрасли: автореф. дис. ... канд. экон. наук: 08.00.05. Саратов. С. 66.
References (transliterated)
1.
Zakharova A. A. Tendentsii razvitiya programmnykh sredstv dlya 3D geologicheskogo i gidrodinamicheskogo modelirovaniya // Vestnik TsKR Rosnedra. 2010. № 2. S. 22-34.
2.
Bulavka Yu. A. Nechetko-mnozhestvennyi podkhod k ekspertnoi otsenke professional'nykh riskov na primere uslovii truda rabotnikov neftepererabatyvayushchego zavoda // Vestnik Polotskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya S: fundamental'nye nauki. 2013. №12. S. 59-66.
3.
Nemchenko M. Yu. Klassifikatsiya osnovnykh vidov riskov neftegazodobyvayushchikh predpriyatii, uchityvaemykh v protsesse sovershenstvovaniya metodov otsenki riskov // Ekonomicheskie nauki. 2009. № 61. S. 162-166.
4.
Tasmukhanova A. E. Sistemno-metodicheskii podkhod k otsenke riskov pri planirovanii deyatel'nosti neftegazodobyvayushchikh predpriyatii (na primere respubliki Kazakhstan) // Elektronnyi nauchnyi zhurnal neftegazovoe delo. 2006. № 2. S. 91.
5.
Kozhukhova O.S. Issledovanie riskov, vliyayushchikh na deyatel'nost' Rossiiskikh neftegazovykh kompanii // Upravlenie ekonomicheskimi sistemami: elektronnyi nauchnyi zhurnal. 2011. № 36. S. 22.
6.
Pivkin K.V. Metodicheskie podkhody k otsenke riskov v neftedobyche // Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo ekonomicheskogo universiteta. 2011. № 8 (82). S. 70-74.
7.
Tasmukhanova A.E. Otsenka riskov pri planirovanii deyatel'nosti neftegazodobyvayushchikh predpriyatii (na primere respubliki Kazakhstan): dis. ... kand. ekon. nauk: 08.00.05.-Ufa, 2006. 145 s.
8.
Antonenko D.A. Sistemnye podkhody k snizheniyu riskov pri modelirovanii razrabotki neftegazovykh mestorozhdenii: dis. ... kand. tekhn. nauk: 25.00.17. M., 2010. 121 s.
9.
Biketov A.N., Glebova O.V., Mel'nikova O.Yu. Sistema otsenki riskov, osnovannaya na primenenii nechetkoi logiki // Privolzhskii nauchnyi vestnik. 2014. № 12-3 (40). S. 105-108.
10.
Kotlyarov I.D., Petrov S.V., Alekseev I.A. Uchet riskov neopredelennosti zapasov pri geologo-ekonomicheskoi i stoimostnoi otsenke mestorozhdenii // Razvedka i okhrana nedr.-2014.-№11.-S. 46-51.
11.
Borodina N.K. Razvitie mekhanizma upravleniya riskami predpriyatii neftegazovoi otrasli: avtoref. dis. ... kand. ekon. nauk: 08.00.05. Saratov. S. 66.
Ссылка на эту статью

Просто выделите и скопируйте ссылку на эту статью в буфер обмена. Вы можете также попробовать найти похожие статьи


Другие сайты издательства:
Официальный сайт издательства NotaBene / Aurora Group s.r.o.
Сайт исторического журнала "History Illustrated"