Цифровой двойник: путь к будущему умной нефтегазовой инженерии

Ключом к цифровой трансформации является интеграция физического мира и цифрового информационного мира. Цифровые двойники имеют характеристики отображения в реальном времени, итеративной оптимизации, глубокого анализа и эффективного принятия решений, которые широко используются во многих отраслях в качестве эффективного способа общения с цифровым виртуальным миром и реальным физическим миром. Создание новой бизнес - модели разработки нефти и газа на основе цифровых двойников нефтегазовой системы становится новым направлением развития цифровой трансформации нефтегазовой отрасли и строительства интеллектуальных нефтегазовых месторождений. В этом издании основное внимание уделяется интеллектуальной нефтегазовой залежи цифровой двойниковой технологической архитектуры, технологическому прогрессу и другим аспектам углубленного анализа и исследований, пожалуйста, обратите внимание.

В последние годы, в условиях глобальной энергетической реформы и меняющейся международной политической и экономической ситуации, цифровая трансформация стала общим выбором для ведущих мировых нефтегазовых компаний для решения проблем низкого качества ресурсов, энергетической трансформации и зеленого развития.

Технология цифрового двойника интеллектуальной нефтегазовой залежи является ключевой основной технологией для виртуального отображения физических активов нефти и газа, реализации динамического описания, диагностики, прогнозирования и принятия решений по всему процессу разработки нефтегазовой залежи, является основным техническим средством для реализации цифровой трансформации и модернизации нефтегазовой промышленности, имеет стратегическое значение для обеспечения национальной энергетической безопасности.

Достижения и проблемы в области цифровых двойников для интеллектуальных нефтегазовых месторождений

В настоящее время отечественные и зарубежные нефтегазовые компании конкурируют за то, чтобы захватить командную высоту технологии цифрового двойника для интеллектуальных нефтегазовых месторождений, BP, Eni, Norwegian National Petroleum и другие нефтяные компании применяют технологию динамических цифровых двойников к разработке нефтегазовых месторождений, оптимизируют производственный процесс, чтобы максимизировать добычу нефти и газа. Нефтяные компании Halliburton, eDrilling, Aker Solution и другие построили цифровые двойники для строительства скважин, мониторинга, анализа и прогнозирования наземного оборудования в режиме реального времени, подземных динамических параметров скважин и т. Д. Для достижения интеллектуальных операций и повышения эффективности строительства скважин. Отечественные нефтяные компании также начали применять цифровые технологии - близнецы в нефтегазовой отрасли и добились положительных результатов.

В настоящее время в Китае существуют три основные проблемы: восприятие данных, управление данными и применение сценариев в архитектуре цифровых двойников интеллектуальных нефтегазовых месторождений. Во - первых, область восприятия данных в основном следует, ключевые технологии « застряли шеи» проблемы с большим риском. По сравнению со Slumberger и другими иностранными компаниями по производству нефти, наши предприятия в области разведки долота, усиленной инверсии, визуализации направленного сопротивления и других технологий бурения и картографии, а также технологии волоконно - оптического мониторинга в области патентной компоновки и технологических исследований все еще находятся в зачаточном состоянии, разрыв с зарубежными странами велик. Во - вторых, глубина исследований моделирования данных недостаточна, что влияет на роль цифрового двойника интеллектуальных нефтегазовых месторождений. Патенты Halliburton, Saudi Aramco и Slumberger в последние годы сосредоточены на комплексном приобретении, оптимизации или прогнозировании данных в режиме реального времени с использованием методов машинного обучения и глубокого обучения. Большинство патентов Китая сосредоточены на оптимизации и прогнозировании отдельных параметров. В - третьих, мало патентов на зарубежные макеты, мало технического влияния. Иностранные нефтяные компании обращают внимание на глобальную планировку, создают команды исследований и разработок во многих регионах. Отечественные предприятия и научно - исследовательские институты в основном ориентированы на развитие отечественных нефтегазовых ресурсов, меньше зарубежных патентных макетов.

Технология цифрового двойника интеллектуальной нефтегазовой залежи

Цифровой двойник - это комплексная технологическая система, поддерживающая цифровую трансформацию нефтегазовой инженерии, технология развивается, применение углубляется, система развивается, ее применение и продвижение также является динамичным и эволюционным долгосрочным процессом. Ядром цифрового двойника являются платформы, данные и модели, отечественные нефтяные компании в сборе данных, накоплении алгоритмических моделей и разработке открытых платформ и так далее имеют много коротких досок, что стало узким местом, ограничивающим развитие цифрового двойника. В настоящее время мы должны придерживаться спроса на тягу и ценностную ориентацию, на основе активизации фундаментальных исследований и исследований, с насущным спросом, хорошей базой и огромным потенциалом прикладных сценариев в качестве прорыва, в ключевых областях и ключевых звеньях, чтобы взять на себя инициативу в достижении прорыва, создать ряд типичных моделей и образцовых проектов.

Во - первых, провести перспективные исследования в области цифровых двойников. Исследования в области восприятия данных большой емкости, многотипного слияния и взаимодействия данных, механизмов моделирования, связанных с технологией цифровых двойников: проведение измерений высокой пропускной способности большой емкости, высокоточного кароттажа с бурением пластов, волоконно - оптического зондирования, коллекторных нанороботов и других технологий для обеспечения базы данных для цифровых двойников; Провести исследование технологии облачного хранения данных о нефти и газе, обмена большими данными и безопасности, опираясь на единый стандарт данных для стандартизации хаотичных данных, в сочетании с бизнес - логикой для завершения очистки данных, слияния и формирования единого озера данных для моделирования и разработки приложений; Провести интеллектуальную оптимизацию разработки нефтегазовой залежи, раннее предупреждение о рисках, визуализацию нефтегазовой залежи и другие технические исследования, в сочетании с большими данными, технологией искусственного интеллекта, построить новый метод моделирования ствола скважины - коллектора, новый алгоритм, сформировать интеллектуальную технологию интегрированного моделирования геоинженерии, повысить эффективность моделирования и точность модели, обеспечить поддержку автоматической оптимизации моделирования рабочего плана.

Во - вторых, провести исследование технологии цифрового двойника нефтегазового оборудования. Основываясь на платформе проектирования и управления нефтегазовым оборудованием, Провести технические исследования цифровых двойников, таких как оборудование буровой установки, трещиномерное оборудование, измерительная система с бурением, инструмент подземного ускорения, Построить связь между данными жизненного цикла проектирования, изготовления, использования, управления и обслуживания оборудования, предвидеть качество продукции, провести проверку данных полевых испытаний, оптимизировать производительность оборудования, улучшить производственный процесс, в режиме реального времени освоить данные миссии оборудования, экологические данные, данные технического обслуживания и поддержки, реализовать управление и мониторинг в режиме реального времени во всей области нефтегазового оборудования и на протяжении всего жизненного цикла.

В - третьих, провести исследование технологии цифрового двойника ствола скважины. Основываясь на описании факторов геологической среды бурения, в полной мере использовать данные и информацию бурения и бурения пласта, Провести исследование цифровых двойников, таких как проектирование завершения скважины, навигация по траектории скважины, оптимизация эксплуатационных параметров завершения скважины, предупреждение о подземных рисках, принять метод машинного обучения, основанный на данных, создать модель прогнозирования завершения скважины на основе данных, построить реалистичный сценарий взаимодействия физического пространства завершения скважины с виртуальным пространством, слияния симбиоза, реализовать переход эффективности завершения скважины от « оценки постфактум » к « предварительному прогнозу».

В - четвертых, провести исследование технологии цифровых двойников нефтегазовых месторождений. Основываясь на цифровых нефтяных месторождениях, Глубоко копать существующие ресурсы данных разведки и разработки нефти и газа, Интегрировать и применять Интернет, облачные вычисления, технологии больших данных, исследовать прогнозы мощности нефтяных и газовых скважин, оптимизировать параметры производства и другие пути реализации цифрового двойника разведки и разработки нефти и газа, создать цифровую двойную сцену взаимодействия физического пространства разведки и разработки нефти и газа с виртуальным цифровым пространством, слияния симбиоза, изучить и сформировать новую технологию и модель высококачественной разведки и экономически эффективной разработки нефти и газа.

В - пятых, создать интегрированную цифровую двойную платформу для геоинженерии интеллектуальных нефтегазовых месторождений. Основываясь на непрерывном слиянии озер данных, мы создаем постоянно обновляемый подземный цифровой двойник и используем его в качестве ядра для создания платформы приложений для интеллектуальных нефтегазовых месторождений для разработки бизнес - приложений с единой моделью данных и технологической системой для удовлетворения потребностей приложений в различных сценариях. Укрепляя взаимосвязь между геофизикой, геологией, нефтедобывающей инженерией, бурением скважин и производственными областями, платформа нарушает дисциплинарные границы, по - настоящему реализует технологическую интеграцию и реализует открытый обмен системами, предоставляя стороне А и партнерам открытую и расширяемую цифровую экосистему посредством обработки с открытым исходным кодом.

Цифровые двойники для интеллектуальных нефтегазовых месторождений

• Архитектура

Технология разведки и разработки нефти и газа в качестве основной линии, поддерживаемой цифровыми технологиями, в соответствии с технологией цифрового двойника интеллектуальной нефтегазовой залежи, ее архитектура в основном включает в себя три части: восприятие данных, управление данными и применение сцены.

(1) Чувствительность данных

Восприятие данных в основном делится на восприятие ствола скважины и восприятие коллектора, используется для обеспечения высокоточной поддержки данных в реальном времени для построения и динамического обновления модели цифровой нефтегазовой залежи - близнеца, является основой цифровой нефтегазовой залежи - близнеца.

(2) Управление данными

Управление данными подразделяется на хранение данных, обработку и идентификацию данных, обмен данными и безопасность, которые используются для обработки и управления измеренными многотипными нестандартными данными из нескольких источников, а также для предоставления стандартизированных данных для цифровых нефтегазовых месторождений - близнецов.

(3) Сценарий применения

Сценарий применения является ядром и целью цифрового моделирования и динамического обновления нефтегазовых месторождений - близнецов, направленных на повышение эффективности и интеллектуального уровня разведки и разработки нефтегазовых месторождений. В соответствии с процессом разведки и разработки нефти и газа, в основном включает в себя моделирование бурения и оптимизацию в реальном времени, моделирование разрыва скважины и оптимизацию в реальном времени, моделирование производства и оптимизацию в реальном времени.

• Технический прогресс

(1) Цифровой двойник нефтегазового оборудования

Технология цифрового двойника объединяет физические объекты нефтегазового оборудования с методами анализа данных, автоматически обнаруживает дефекты и аномалии оборудования с помощью моделей глубокого обучения, хранящихся на облачной платформе, обеспечивает раннее предупреждение о потенциальных неисправностях, разрабатывает планы обнаружения на основе рисков и избегает ненужных обычных циклов обнаружения и ремонта.

В сотрудничестве с компанией Seban Eni разработала виртуальную среду бурения, виртуализируя полупогружную буровую платформу, которая может выполнять такие функции, как прохождение по виртуальной буровой платформе, воспроизведение рабочих процессов, виртуальный опыт безопасного взаимодействия, моделирование работы нефтяных и газовых скважин.

(2) Цифровой двойник нефтегазовой скважины

Цифровой двойник ствола - это цифровое представление реального процесса бурения, которое может быть применено во всех аспектах всего жизненного цикла скважины, таких как проектирование, подготовка, обучение и прогнозирование в реальном времени, для оптимизации параметров буровых работ, предупреждения о подземных рисках и интеллектуальной навигации для повышения эффективности работы. В период цифровой трансформации особенно важно повысить эффективность бурения с помощью моделирования и прогнозного анализа.

Компания eDrilling, применяя технологию цифрового двойника, создала систему цифрового двойника для бурения скважин, основная цель которой - повысить эффективность бурения и сократить непроизводственное время. Цифровой двойник основан на физической базовой модели и моделируется в реальном времени с использованием данных наземного и подземного бурения в реальном времени для мониторинга и оптимизации процесса бурения.

(3) Цифровые двойники нефтегазовых месторождений

Нефтегазовая компания строит цифровой двойник нефтегазовой залежи, с помощью датчиков, установленных в стволе скважины, получает информацию об инструментах и оборудовании в стволе скважины и о состоянии коллектора, может объединить состояние скважины, рабочее состояние оборудования с производственным состоянием скважины для достижения оптимальной разработки нефтегазовой залежи.

Норвежская компания по разработке программного обеспечения FutureOn объединила свои приложения FieldAP и облачную платформу управления данными FieldTwin с платформой iTwin компании Bentley Systems, чтобы обеспечить интеграцию управления данными и проектирования визуальной разработки, моделирования и анализа, чтобы помочь построить цифровой двойник для разработки морских нефтегазовых месторождений, повысить уровень проектирования разведки и разработки месторождений нефти и газа, что позволит нефтяным компаниям еще больше повысить инженерные характеристики, операционную эффективность и рентабельность.

• Применение ключей

(1) Многотипные измерения и передача данных

Цифровые двойники интеллектуальных нефтегазовых залежей включают в себя цифровые бассейны, цифровые нефтяные месторождения и цифровые скважины. Ключевым моментом является взаимодействие цифровых моделей с физическими объектами, то есть своевременное или в режиме реального времени отражает динамические изменения физических объектов, в основном измерения в режиме реального времени, передачу и взаимодействие и обновление данных на цифровых двойниках нефтегазовых залежей.

Построение цифрового двойника нефтегазовой залежи требует многотипной поддержки данных, а также обеспечения измерения и передачи данных в реальном времени, а также частоты, точности, надежности и стабильности измерений данных.

(2) Многомасштабная интеграция и взаимодействие данных

Интеллектуальные залежи нефти и газа включают в себя геофизику, геологию, разработку нефтяных месторождений, нефтяную инженерию, механику горных пород, математику и компьютеры и многие другие области, Данные разведки, разработки и добычи нефтяных месторождений имеют большой масштаб, много типов, большие различия в объеме данных, большие различия в разрешении и другие проблемы, Интеграция и использование данных этих разных масштабов является узким местом данных для построения цифровых двойников интеллектуальных залежей нефти и газа, необходимо реализовать конвергенцию данных, стандартизацию, обработку, хранение, управление, совместное использование и повысить безопасность сети, чтобы защитить физические и виртуальные объекты от кибератак.

(3) Создание сценариев применения и изучение механизмов

Вокруг разведки нефти и газа, разработки, производства, эксплуатации и других бизнес - областей для создания сценариев применения, опираясь на цифровой двойник нефтегазовой залежи, чтобы обеспечить интеллектуальную поддержку применения, чтобы достичь цели расширения возможностей нефтегазовой промышленности. Вокруг различных сценариев применения, построение модели, оптимизация алгоритма являются ядром технологии цифрового двойника, необходимо проводить исследования на основе передового искусственного интеллекта, машинного обучения и других теоретических методов, создавать инструменты и оборудование для мониторинга в реальном времени, проектирования нефтяных и газовых скважин, оптимизации параметров бурения, прогнозирования рисков, оптимизации производства и других методов.