Новосибирский НТЦ: Платформа 1D моделирования DARCY

Актуальность создания современной программной платформы

С развитием новых методов измерений и интерпретации скважинных данных, а также необходимостью широкого (комплексного) подхода, которую диктуют современные реалии состояния отрасли, геофизическая индустрия постепенно наращивает требования к инженерскому составу, заставляя его решать более сложные задачи в более сжатые сроки. Принять этот вызов можно только вооружившись соответствующим инструментарием в виде современного программного обеспечения [1].

Несмотря на широкий выбор программных продуктов для одномерного моделирования (как отечественных, так и зарубежных) существует огромный разрыв между реальными нуждами инженеров в областях петрофизики, геомеханики, исследований керна и др. и функциональностью ПО. Это вызвано несколькими причинами. Самая распространенная из них —  высокая стоимость передовых мировых продуктов, обладающих широким диапазоном инструментов, и сравнительно низкая оснащенность предложений низкого ценового сегмента, в которых эти проблемы дополняются зачастую морально устаревшим и недружелюбным по отношению к пользователю интерфейсом.

Совместно с экспертами отрасли мы поставили перед собой цель решить описанные проблемы путем создания новой отечественной программной платформы DARCY™ для работы с одномерными геофизическими данными. Основным донором решений для платформы стал собственный опыт, полученный при создании ряда продуктов, в том числе геомеханического симулятора DrilLog™. Кроме того, большое значение имеет опыт проведения сервисных работ по комплексному сопровождению строительства скважин и НИОКР. Большую ставку делаем на использование инновационного подхода в виде организации открытой дискуссионной площадки, где происходит постоянный обмен разнообразным опытом и экспертизой ведущих компаний отрасли, признанных экспертов, пользователей программ-аналогов.

Новая платформа способна поддерживать современные аппаратные средства, которые позволяют ускорить вычисления в десятки раз, при этом не прерывая работу с проектом. Это достигается, во-первых, путем поддержки вычислений на графических процессорах, обладающих существенно большим количеством вычислительных элементов по сравнению с обычным процессором, а во-вторых, поддержкой удаленных вычислений, когда исполнительная часть расчётного алгоритма запускается удаленно на кластере или в «облаке».

Работа с данными

Платформа DARCY™ работает как клиентское приложение, но при необходимости может быть встроена в корпоративную архитектуру (Рисунок 1).

Рисунок 1 — Схема организации платформы DARCY™

Предусмотрена работа с самыми распространенными промышленными форматами (LAS 1.2-3.0, LIS, DLIS, TXT, CSV, XLS, XML и др.), а инструмент потоковой загрузки и подготовки данных позволяет быстро формировать рабочий проект.

Поддержка многопользовательского режима осуществляется через работу с репозиторием проектов. Репозиторий позволяет организовать одновременный доступ к частям проекта нескольких пользователей (Рисунок2). При работе с платформой DARCY™ пользователь может создать новый, изменить, удалить или загрузить из репозитория существующий проект. Изменения проекта в репозитории осуществляется путем синхронизации его с локальной версией инструментом слияния двух проектов, при этом согласованность и целостность данных обеспечивается встроенной системой контроля версий. Стоит отметить, что репозиторий оснащен ролевой моделью, в рамках которой каждой сущности проекта могут быть присвоены статусы, например, «заблокирована для изменений» или «одобрена главным специалистом». При этом доступ к проектам осуществляется на основе системы прав, заданной уполномоченными на это пользователями (администраторами) через специальное приложение-утилиту.

Рисунок 2 – Иллюстрация одновременной работы над проектом через репозиторий DARCY™

В перспективе предполагается создание механизма работы с единым облачным хранилищем, которое будет служить для сбора целостной и непротиворечивой информации об исследуемом объекте в рамках одной или даже нескольких эксплуатирующих организаций.

Все данные в проекте программы DARCY™ представлены в виде древовидной структуры, состав которой может быть изменен под решение конкретных задач. Для работы и анализа данных были разработаны средства визуализации, такие как планшеты, кросс-плоты, гистограммы, круговые диаграммы, стар- плоты, бокс-плоты и др., переключение между режимами визуализации происходит мгновенно. Особенностью этих средств является то, что они предназначены для работы не только в односкважинном, но и в многоскважинном режиме, причем выделение части данных на одном компоненте можно синхронизовать с другими компонентами.

Несмотря на то, что эти средства визуализации сами по себе являются хорошим инструментом для работы и анализа данных, современные задачи обработки данных требуют средств для построения системы принятия решений по имеющимся данным. Для этого в рамках проекта заложены следующие инструменты:

• Построение многомерных зависимостей (линейные и нелинейные функции, многоскваженный режим);
• Кластеризация данных (K-mod, K-means, Kmplus, Forell, EM и др.);
• Нейронныесети(MLP-анализ);
• Big Data Analysis.

Также в платформе DARCY™ имеется возможность непосредственного просмотра данных об элементе проекта – «калькулятор». Он позволяет просматривать, редактировать, а также изменять данные проекта посредством применения математических операций, в том числе заданием условий.

Текущее состояние инструментов работы с данными и результат их применения могут быть сохранены непосредственно в проект, в том числе и в виде шаблонов, для дальнейшего их применения к другим частям проекта. Все эти элементы могут быть экспортированы из одного проекта и загружены в другой проект.

Рисунок 3 — Пример работы с данными

Визуализация данных

Платформа обладает инструментом для визуализации, сочетающим функциональность и высокую степень оптимизации (Рисунок4). Его использование позволяет достигать высокой скорости работы и визуализации большого количества данных даже на не самых производительных рабочих машинах.

Пользовательский интерфейс и рабочая область настраивается под потребности пользователя в зависимости от решаемой задачи, и адаптируются на работу с любыми разрешениями экрана и несколькими мониторами.

Рисунок 4 — Инструмент для визуализации одномерных данных.

Расчетные модули

В комплексе DARCY™ предусмотрены следующие рабочие модули:

• Модуль петрофизики (Petrophysics) [2] – расчет ФЕС, расчет насыщения, восстановление литологии, нормировка данных ГИС, обработка данных ЯМР, АКШ, обработка данных ТРИЗ;
• Модуль ГТИ и ГК (Mud Logging) [3] – интерпретация данных газового каротажа, обработка данных технологического комплекса, сбор и анализ информации о шламе, фильтрационный каротаж;
• Модуль геомеханики (Geomechanics) [4-9] – расчет модели механических свойств, расчет порового давления, расчет напряженно-деформированного состояния, расчет устойчивости ствола скважины, анализ пескопроявления;
• Модуль обработки керна (Core Analysis) [10-13] – обработка первичных данных и анализ качества, анализ ФЕС и насыщения, геомеханика керна, интерпретация Scratch-теста, литологический анализ, анализ шлама, анализ томографии керна;
• Модуль геологии (Geology) [14-19].

Заключение

Исходя из описанных уже реализованных и перспективных возможностей платформа DARCY™ имеет хорошие шансы стать индустриальным стандартом при проведении работ по 1Dобработке скважинных данных. Ее применение оправдано и как средство индивидуальной работы, и на уровне работы рабочей группы специалистов в корпоративном центре или сервисной компании. Сценарии использования платформы широки: от узкоспециализированных, индивидуальных задач до полномасштабных исследований крупных структурных объектов или оказания сервиса по сопровождению бурения. Не уступая по функциональности мировым лидерам, платформа в то же время остаётся доступным по стоимости продуктом.

Литература

1. Gornatti, G.Albertini,E.Ferrigno Well Data Analysis and Integration System Practices,SPE 165070, 2013
2. Тиаб Д., Доналдсон Э.Ч. Петрофизика: теория и практика изучения коллекторских свойств горных пород и движения пластовых флюидов 2-e доп. изд., Пер. с англ. — М.: Премиум Инжиниринг, 2009. — 868 с. — (Промышленный инжиниринг).
3. Whittaker Mud logging handbook Englewood Cliffs, N.J.: Prentice Hall, 1991.
4. Zoback Reservoir Geomechanics Cambridge University Press, 2010, 461 p. — ISBN: 9780521146197
5. Wang, E. Papamichos Sand prediction ne different criteria and validation through a hollow cylinder. ARMA – 12-ID#671, 2012
6. Wang, R.G. Wan, A. Settari, D. Walters Prediction of Volumetric Sand Production and Wellbore Stability Analysis of a Well at Different Completion Schemes. ARMA/USRMS 05-842, 2005.
7. B. Geilikman, M.B. Dusseault. Fluid rate enhancement from massive sand production in heavy-oil reservoir. Journal of Petroleum Science and Engineering 17, p. 5-18, 1997.
8. B. Geilikman, M.B. Dusseault, and F.A. Dullien. Sand production as a viscoplastic granular flow. SPE 27343, 1994.
9. S. Kim, M.M. Sharma A predictive model for sand production in realistic downhole condition. ARMA 12-314, 2012.
10. F. Fjaer, R.M. Holt, R.Horsrud, A.M. Raaen, R. Risnes Petrolium related rock mechanics 2nd edition, 2008
11. Бабаян Э.В., Черненко А.В.. Инженерные расчеты при бурении, М. 2016
12. Moji Karimi, Drill-cuttings analysis for real-time problem diagnosis and drilling performance optimization, SPE 165919
13. К.Маковей. Гидравлика бурения, М. Недра, 1986, Гл.7
14. Общая геология: в 2тт. / Под редакцией профессора А.К. Соколовского. – М.:КДУ, 2006. Т. 1 – 448 с., Т. 2 – 208 с.
15. Короновский Н.В. Общая геология: учебник, — М.: Изд-во МГУ, 2002. – 448 с.
16. Горшков Г.П., Якушева А.Ф. Общая геология.-М.:Изд.МГУ,  1962 г., 1973 г. — 592 с.
17. Жуков М.М., Славин В.И., Дунаева Н.И. Основы геологии.-М.: Недра, 1961 г., 1970 г. — 542 с.
18. Курс общей геологии /под ред. В.И. Серпухова/.-Л.: Недра, 1976 г. — 535 с.
19. Якушева А.Ф., Хаин В.Е., Славин В.И. Общая геология. -М.: Изд. МГУ, 1988 г. — 444 с.

ННТЦ