Компания «Ачим Девелопмент», занимающаяся разработкой ачимовских залежей Уренгойского нефтегазоконденсатного месторождения, создает цифровой двойник предприятия на базе решений «Цифра». Это решение, которое позволяет в онлайн-режиме моделировать работу газоконденсатного актива на всех стадиях – от добычи до точки сдачи продукции. Все это – для оптимизации работы предприятия и минимизации потерь. О реализации проекта рассказывают Юлия Проткова, начальник службы геолого-технического моделирования «Ачим Девелопмент» и Дмитрий Масленников, главный архитектор решений нефти и газа компании «Цифра», – номинанты на премию Data Award.

- Как «Ачим Девелопмент» пришел к реализации этого проекта? Чем не устраивала ситуация?

Юлия Проткова: Газоконденсат – это «живой» флюид, способный находиться в жидком и газообразном состояниях одновременно. При этом отношение газа и конденсата изменяется при изменении давления и температуры. Наша цель – максимально бережно и полно извлечь из пласта не только газ, но и газовый конденсат, являющийся ценным продуктом для отрасли.

Таким образом, перед нашим предприятием стоят задачи, связанные с грамотным управлением добычей газа и максимизацией добычи газового конденсата. В связи с этим необходимо иметь инструмент, позволяющий видеть весь промысел «как на ладони», контролировать параметры в каждой его точке и иметь возможность принимать решения на основе данных. Именно таким инструментом и является разрабатываемый нами цифровой двойник газоконденсатного актива.

- Какие бизнес-задачи планировали решить с помощью цифрового двойника?

Ю.П.: Перед нами стояло несколько ключевых задач. Во-первых, это повышение экономической эффективности за счет увеличения прозрачности работы актива и повышение производительности. Во-вторых, важно сокращение эксплуатационных затрат за счет мониторинга параметров в каждой точке и автоматизации рутинных операций. Третья задача – создание библиотеки данных. Наконец, снижение рисков – продукт прогнозирует выход значений за допустимые границы до того, как это произойдет.

- Какая была выбрана платформа для реализации проекта?

Дмитрий Масленников: Решение создано на базе отечественной платформы ZIIoT, входящей в единый реестр российского ПО. Платформа обеспечивает не только импортонезависимость и отказоустойчивость, но и гибкий подход к сопровождению, технической поддержке и развитию функционала. Фактически ZIIoT представляет собой «единое окно» для данных, собираемых из систем-источников для цифрового двойника.

- Что собой представляет созданное решение?

Ю.П.: Созданное решение цифрового двойника представляет собой виртуальную копию газоконденсатного промысла, актуализирующуюся в реальном времени и полностью построенную на физике инженерных расчетов. Это интеграция инженерных моделей подземной и наземной частей промысла: «Пласт – Скважина – Система сбора (ГСС) – Установка подготовки газоконденсата (УКПГ)» в единый организм, позволяющий учитывать их взаимовлияние для максимально точного прогноза работы газоконденсатного промысла.

- Какие задачи решает созданная платформа?

Д.М.: Мы получили возможность автоматически подбирать оптимальные режимы работы оборудования и скважин, позволяющие достигать необходимых уровней добычи газа и газового конденсата, делать прогнозы различных сценариев работы актива и расчеты по ним, и таким образом планировать экономический эффект. В результате повышается не только точность выбора режимов работы промысла, но и эффективность использования ресурсов, а также безопасность работы месторождения в целом. Использование цифрового двойника позволяет анализировать изменение рабочих параметров (давление, температуру) и предупреждать о возможных отклонениях еще до того, как они произойдут. Таким образом, мы можем избежать снижения уровня добычи углеводородов, сократить геологические потери и расходы газа на собственные нужды, а также уменьшить затраты на техническое обслуживание, ремонт и электроэнергию.

- Что получилось особенно удачно? Чем можно гордиться?

Ю.П.: Это первый в мире цифровой двойник газоконденсатного актива, созданный специально для учета особенностей флюида газоконденсатного промысла и особенностей управления добычей этого флюида. Специально для цифрового двойника построена модель флюида, описывающая переходы «Газ – Конденсат» и изменение состава с глубиной. С помощью разработанной модели двойник в режиме реального времени способен рассчитать параметры газоконденсатной смеси в каждой точке движения флюида от пласта до узлов замера на выходе из УКПГ. Это увеличивает прозрачность работы промысла, особенно в отсутствии возможности регулярных точных измерений расходов газа и конденсата в каждой точке системы.

Двойник позволяет моделировать работу комплексно – от пласта до точки сдачи товарной продукции, причем в режиме реального времени. Быстродействующая цифровая модель производственной цепочки обеспечивает более эффективную разработку газовых месторождений.

Д.М.: Цифровой двойник автоматически учитывает все проведенные исследования и данные телеметрии. Он актуален и работает круглосуточно, отслеживая, прогнозируя и оптимизируя работу актива по заданным критериям.

Благодаря функциям автоматической адаптации и актуализации цифровой двойник «Цифры» превосходит иностранные разработки в этой области. Эти функции позволяют цифровому двойнику отражать актуальное состояние актива без ручной настройки в каждый момент времени и адаптироваться к новым данным при вводе новых объектов.

- Какие результаты достигнуты?

Ю.П.: По итогам развертывания системы на «Ачим Девелопмент» выстроена верификация промысловых данных в режиме реального времени, основанная на комбинации реальных замеров и модельных расчетов. Введена система учета добычи, используемая для ведения и анализа данных, включая информацию технологической линии от скважин до точки экспорта и все исторические данные. Также внедрен модуль контроля коррозии для мониторинга и прогноза утонения стенок трубопроводов обвязки скважин, шлейфов и экспортных трубопроводов.

Внедрение цифрового двойника помогло создать систему выбора оптимальных режимов работы скважин, предотвратить гидратообразование, избежать снижения уровня добычи углеводородов, а также сократить геологические потери, расход газа на собственные нужды, уменьшить затраты на техническое обслуживание и ремонт, электроэнергию и повысить эффективность работы персонала.

Кроме того, увеличилась точность выбора режимов работы оборудования, повысилась гибкость планирования поставок готовой продукции, эффективность использования материально-энергетических ресурсов. Безопаснее стала и работа всего промысла: система анализирует изменения рабочих параметров, включая давление и температуру, и предупреждает о превышении предельных значений.

- Какие из этих эффектов наиболее значимы для компании?

Ю.П.: Для нас наиболее важно формирование технологических режимов работы с учетом всех видов технологических и геологических ограничений. Например, температура на устье не должна быть слишком низкой для предотвращения образования гидратов и не должна быть слишком высокой с точки зрения коррозии – и таких правил десятки. Оптимальный технологический режим, построенный цифровым двойником, учитывает одновременно все правила для каждой скважины и учитывает процесс низкотемпературной сепарации, который разделяет добываемую газоконденсатную смесь на газ и конденсат. Это позволяет максимизировать эффективность эксплуатации месторождения.

- Пытались ли подсчитать экономический эффект? Чем можно поделиться?

Ю.П.: При старте проекта мы рассчитали экономический эффект. Он значительный. С цифровым двойником мы понимаем, в каком режиме мы сейчас работаем, какие режимы существуют и как мы можем ими управлять.

- В чем роль проекта для бизнеса компании?

Ю.П.: Разработка и внедрение цифрового двойника является частью стратегии цифровой трансформации «Ачим Девелопмент». Активная разработка ачимовских залежей и ввод новых скважин требуют современного цифрового подхода в управлении, причем на российском программно-аппаратном комплексе.

Реализация цифрового двойника обеспечивает бесперебойную добычу и сдачу необходимого объема газа и газового конденсата требуемого качества, контроль разработки месторождения, контроль за количеством выбросов углеводородов, оптимизацию технологического режима работы фонда скважин и оборудования.

- А каково значение для отрасли?

Ю.П.: Российский цифровой двойник газоконденсатного актива может стать базой для дальнейшей цифровизации добычи газового конденсата, а также для создания единого центра управления добычей. В данный момент идет процесс тиражирования на другие добывающие активы ПАО «Газпром», ведущие разработку газоконденсатных месторождений.

- Каковы направления развития проекта?

Д.М.: Во второй версии продукта запланированы такие улучшения, как элементы динамического моделирования, которые позволяют учитывать нестационарность процессов на месторождении, расширенное моделирование работы с водой и метанолом и много других востребованных пользователями функций.