Теоретические и прикладные основы цифровой модернизации систем управления технологическим процессом нефтедобычи

Целью проекта является повышение эффективности управления технологическим процессом добычи нефти на основе современных средств автоматизации и концепции цифровизации производства. Полученные при выполнении проекта результаты являются развитием авторской концепции построения интегрированной интеллектуальной системы координированного управления процессом добычи нефти. Особенностью новых разработок является создание постоянно действующей иерархической системы моделей, основанной на использовании интеллектуальных технологий моделирования, идентификации, диагностики и управления, адаптированной для оперативного управления процессом добычи нефти. Разработана методология координированного управления технологическим процессом добычи нефти как сложным динамическим объектом по технико-экономическим показателям путем создания интегрированной иерархической интеллектуальной системы управления. Определен обобщенный комплексный показатель эффективности с учетом стадии добычи, режимов работы и состояния оборудования нефтедобычи, энергозатрат, заданных показателей добычи. Расширен перечень исследованных объектов, представленных в иерархической системе координированного управления. Для унифицированного описания объектов средствами интеллектуальных цифровых технологий предложено использовать иерархию моделей (математических, функциональных, логических, информационных), позволяющих единообразно представлять объекты и сущности процессов нефтедобычи в едином информационном хранилище. Разработана обобщенная структура интеллектуальной системы координированного управления технологическим процессом добычи нефти как иерархической системы с локальным и групповым уровнями управления и соответствующими интеллектуальными станциями управления, построенными на основе модульного принципа с возможностью расширения функциональности. Разработанная динамическая модель локального участка пласта, в отличие от масштабной постоянно-действующей геолого-технологической модели пласта, обеспечивает более детальное и точное описание физических процессов в пласте с одновременным уменьшением времени расчета модели, адекватно описывает взаимовлияние скважин и является основой комплексной технологии моделирования и управления процессом добычи нефти в реальном масштабе времени на основе периодически обновляемых фактических промысловых данных. Предложена методика описания многосвязных систем автоматического управления (МСАУ) через индивидуальные характеристики подсистем и элементы многомерных связей, предложены критерии устойчивости для линейных МСАУ с идентичными подсистемами, критерий устойчивости состояния равновесия системы, которые могут использоваться для выбора алгоритмов работы многосвязной системы автоматического управления добычей нефти из группы скважин и режима совместного функционирования нагнетательных и добывающих скважин на этапах эксплуатации с высокой степенью обводненности, а также при переводах скважин с непрерывной на периодическую откачку, при существенном снижении притока. Предложено применение двумерного вейвлет-преобразования динамограммы при построении нейросетевого классификатора для диагностики состояния погружного насосного оборудования. Выполнено исследование возможностей прогнозирования показателей добычи (рентабельности эксплуатации скважины) на основе алгоритмов машинного обучения. Полученные результаты представлены в виде программно-технических комплексов с рекомендациями по практическому применению. Предполагается подача заявки на патент.