Проект №05.604.21.0253

Тема проекта:Создание технологии долгосрочного планирования инвестиций для эффективной разработки нефтяных месторождений на основе высокопроизводительных вычислений и машинного обучения
 
Направления приоритетов научно-технологического развития:    
20а - переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создание систем обработки больших объемов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта
 
Период выполнения: 02.12.2019 - 30.09.2020
 
Исполнитель: ГБОУ ВО Альметьевский государственный нефтяной институт
 
Ключевые слова: Извлекаемые запасы, остаточные запасы, геолого-технические мероприятия, бурение эксплуатационных скважин, гидроразрыв пласта, капитальный ремонт скважин, оптимальное планирование проведения ГТМ, машинное обучение, нейронная сеть, recoverable reserves, residual reserves, production wells drilling, geological and technological activities, hydraulic fracturing, well workover, optimal planning of geological and technical activities, machine learning, neural network
 
Научный руководитель: заведующий кафедрой РиЭНГМ Насыбуллин Арслан Валерьевич, д.т.н., профессор

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 02.12.2019 г. № 075-15-2019-1853 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 1 в период с 02.12.2019 г. по 31.12.2019 г. выполнялись следующие работы:

Работы Получателя за счет средств гранта

1.1 Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной и методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ.

1.2 Патентные исследования по технологическим решениям, разрабатываемым в рамках ПНИ в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.

1.3 Обоснование и выбор направлений исследований.

При этом были получены следующие результаты:

В результате выполнения первого этапа проекта получены промежуточные результаты, планируемые к использованию на следующем этапе выполнения ПНИ (прикладных научных исследований) с целью создания технологических решений для повышения эффективности долгосрочного планирования инвестиций при разработке нефтяных месторождений.

1. Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной и методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ.

Общий объем литературных источников, используемых при проведении обзора, – 381 (в том числе за период 2013-2018 гг. – 178 источников), из них в области:

- детерминированной и стохастической оптимизации для увеличения добычи нефти – 142 источника, в том числе за период 2013-2018 гг. – 57 источников;

- оптимизации планирования геолого-технических мероприятий для увеличения добычи нефти – 73 источника, в том числе за период 2013-2018 гг. – 58 источников;

- гидродинамического и прокси-моделирования – 118 источников, в том числе за период 2013-2018 гг. – 34 источника;

- высокопроизводительных вычислений и машинного обучения – 25 источников, в том числе за период 2013-2018 гг. – 24 источника;

- долгосрочного планирования инвестиций – 23 источника, в том числе за период 2013-2018 гг. – 5 источников.

В результате проведенного анализа выбраны современные технологии, методы, модели и алгоритмы, которые в дальнейшем будут использоваться для решения задач в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» по теме «Создание технологии долгосрочного планирования инвестиций для эффективной разработки нефтяных месторождений на основе высокопроизводительных вычислений и машинного обучения».

2. Проведены патентные исследования по технологическим решениям, разрабатываемым в рамках ПНИ, в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96 «Система разработки и постановки продукции на производство» по следующим направлениям:

-          технологические решения, разрабатываемые в рамках детерминированной и стохастической оптимизации для увеличения добычи нефти;

-          технологические решения, разрабатываемые в рамках оптимизации планирования геолого-технических мероприятий для увеличения добычи нефти;

-          технологические решения в области прокси-моделирования.

Всего в ходе патентного поиска (с глубиной анализа не менее 10 лет) для последующего анализа отобрано 149 патентных документов, в том числе по направлениям:

- технологические решения, разрабатываемые в рамках детерминированной и стохастической оптимизации для увеличения добычи нефти – 28 патентов;

- технологические решения, разрабатываемые в рамках оптимизации планирования геолого-технических мероприятий для увеличения добычи нефти – 51 патент;

- технологические решения в области прокси-моделирования – 70 патентов.

Проведенные патентные исследования подтверждают научную значимость и прикладную перспективность указанных направлений с целью повышения эффективности долгосрочного планирования инвестиций для разработки нефтяных месторождений.

3. Проведены обоснование и выбор направлений исследований и разработок на основе анализа существующих решений по расчету технико-экономических показателей, а также по оптимизации инвестиционного портфеля.

Обоснована необходимость разработки нового подхода к формированию и использованию нечетких баз знаний для подбора геолого-технических мероприятий в условиях разнотипности, нечеткости и неполноты исходных данных. Предложенный подход основан на построении модели коллектива нечетких нейронных сетей для получения систем нечетко-продукционных правил, а также на применении алгоритма логического вывода для подбора ГТМ.

Результаты анализа существующих решений по расчету технико-экономических показателей, а также по оптимизации инвестиционного портфеля свидетельствуют о том, что создание технологии долгосрочного планирования инвестиций на основе высокопроизводительных вычислений и машинного обучения, является одним из приоритетных направлений в области эффективной разработки нефтяных месторождений.

Задачи, поставленные на первом этапе выполнения ПНИ по теме «Создание технологии долгосрочного планирования инвестиций для эффективной разработки нефтяных месторождений на основе высокопроизводительных вычислений и машинного обучения», выполнены в полном объеме.

Полученные результаты в рамках выполнения первого этапа работ соответствуют требованиям к реализуемому проекту.

В 2020 году планируется работа в соответствии с Планом-графиком

II этап (01.01.2020 – 30.11.2020)

Период выполнения ФЦП изменен: 02.12.2019- 30.11.2020

ОТЧЁТ О ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТАХ (за 2020 год)

Выполнен 2 (заключительный) этап прикладных научных исследований  (ПНИ) на тему «Создание технологии долгосрочного планирования инвестиций для эффективной разработки нефтяных месторождений на основе высокопроизводительных вычислений и машинного обучения», целью которого является разработка технологии долгосрочного планирования инвестиций для разработки нефтяных месторождений на основе высокопроизводительных вычислений и машинного обучения и программного комплекса формирования эффективного инвестиционного портфеля нефтедобывающей компании; проведение исследовательских испытаний, подведение итогов проекта.

В ходе выполнения ПНИ получены следующие научно-технические результаты:

1.       Реализованы постановка, формализация требований и вариантов решения оптимизационной задачи формирования инвестиционного портфеля.

2.       Разработана методика формирования инвестиционного портфеля нефтедобывающей компании

3.       Разработана программная документация методики формирования инвестиционного портфеля нефтедобывающей компании.

4.       Актуализированы прокси-модели по промысловым объектам Индустриального партнера

5.       Создан алгоритм реализации сценариев разработки промысловых объектов компании для технико-экономической оценки.

6.       Созданы алгоритм и программный комплекс, состоящие из 3 последовательно исполняемых компонент:

- формирования сценариев разработки нефтяного месторождения;

- расчета технико-экономических показателей разработки нефтяных месторождений;

- оптимизации планирования геолого-технических мероприятий для увеличения добычи нефти.

7.       Разработаны программа и методики (ПМ) тестирования программного комплекса формирования эффективного инвестиционного портфеля нефтедобывающей компании.

8.       Проведено тестирование программного комплекса формирования эффективного инвестиционного портфеля нефтедобывающей компании на предмет соответствия техническому заданию в соответствии с ПМ п. 8.

9.       Доработан программный комплекс формирования эффективного инвестиционного портфеля нефтедобывающей компании по результатам тестирования.

10.    Разработаны Программа и методики исследовательских испытаний программного комплекса формирования инвестиционного портфеля нефтедобывающей компании.

11.    Проведены исследовательские испытания программного комплекса формирования инвестиционного портфеля нефтедобывающей компании.

12.    Разработано Техническое задание на опытно-конструкторские работы по созданию технологии долгосрочного планирования инвестиций для разработки нефтяных месторождений на основе высокопроизводительных вычислений и машинного обучения.

13.    Проведена технико-экономическая оценка полученных результатов ПНИ.

14.    Подготовлены предложения и рекомендации по внедрению (промышленному освоению) результатов ПНИ с учетом технологических возможностей и особенностей Индустриального партнера.

Оформлена следующая научно-техническая и техническая документация:

-         Программная документация формирования инвестиционного портфеля нефтедобывающей компании;

-         Программа и методики исследовательских испытаний программного комплекса формирования инвестиционного портфеля нефтедобывающей компании;

-         Протоколы исследовательских испытаний программного комплекса формирования инвестиционного портфеля нефтедобывающей компании;

-         Алгоритм реализации сценариев разработки промысловых объектов компании для технико-экономической оценки по ГОСТ 19.701-90;

-         Алгоритм, состоящий из 3 последовательно исполняемых компонент по ГОСТ 19.701-90;

-         Программная документация на программный комплекс, реализующий данный алгоритм;

-         ПМ тестирования программного комплекса;

-         Протоколы тестирования;

-         Откорректированная программная документация на программный комплекс;

-         Техническое задание на опытно-конструкторские работы по созданию технологии долгосрочного планирования инвестиций для разработки нефтяных месторождений на основе высокопроизводительных вычислений и машинного обучения;

-         Актуализированная программная документация прокси-моделей по промысловым объектам Индустриального партнера;

-         «Технико-экономическая оценка полученных результатов ПНИ»;

-         «Предложения и рекомендации по внедрению (промышленному освоению) результатов ПНИ с учетом технологических возможностей и особенностей Индустриального партнера».

Выполнен отчет о дополнительных патентных исследованиях.