Информационная система формирования мероприятий по обслуживанию нефтяных скважин

1.

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
образования «Казанский национальный исследовательский технический университет
им. А.Н. Туполева-КАИ»
(КНИТУ-КАИ)
Институт компьютерных технологий и информационной безопасности
Кафедра АСОИУ
Направление подготовки 09.03.01. Информатика и вычислительная техника
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
на тему «Информационная система формирования мероприятий по обслуживанию
нефтяных скважин»
ОБУЧАЮЩИЙСЯ
студента гр. 4407 Минигалиев А.А
РУКОВОДИТЕЛЬ
канд.техн.наук, доцент Мокшин В.В.
Казань 2022
1

2.

Деятельность организации
Информационная система формирования мероприятий
по обслуживанию нефтяных скважин предназначена для
инженеров-технологов и инженеров-геологов.
НГДУ «Джалильнефть» – крупнейшая по территории
и объёмам добываемой продукции нефтегазовая компания,
которая
ведет
разработку
значительной
части
месторождения, оставаясь лидером компании по объёмам
добычи нефти.

3.

Проблема исследования
Формирование мероприятий по эксплуатации и анализу
скважин
осуществляется
вручную
инженеромтехнологом, т.е. затрачивается много времени на
обработку информации.

4.

Цели и задачи ИС
Цель: Повысить эффективность анализа состояния скважин на основе
методов машинного обучения.
Основные задачи:
1.
Оценка основных статистических характеристик.
2.
Формирование рекомендаций по формированию мероприятий по
эксплуатации скважин.
3.
Разработка регрессионной модели, проведение корреляционного
анализа, а также разработка нейронной сети для оценки состояния
скважин.
4.
Формирование отчётов.

5.

Диаграмма IDEF0 A – 0
«Мониторинг работы скважины»
5

6.

Диаграмма IDEF0 A0 – декомпозиция
диаграммы «Мониторинг работы
скважины»
6

7.

Диаграмма IDEF0 A1 декомпозиция
диаграммы «Планирование работ по
ремонту скважин»
7

8.

Диаграмма IDEF0 A11 декомпозиция
диаграммы «Управление режимом
работы скважин»
8

9.

Дерево целей
Повышение эффективности эксплуатации скважин
Увеличение объемов
добычи нефти
Снижение затрат по
эксплуатации скважины
Увеличение эффективности
анализа динамограмм
Оптимальное распределение
производственно-технических факторов
Анализ динамограмм
Мониторинг скважин
Снятие телеметрии
Динамометрирование
Проведение
исследований
Анализ деятельности
Анализ и
оценка данных
Управление и контроль
работой скважин
Обработка
динамограммы
Анализ динамического и
статистического уровня
скважин
Контроль
эксплуатации
скважин
Решение
организационных
вопросов управления
работой цехов
Построение матем.
модели
Обучение
нейронной сети
Прогноз прибыли и
убытков
принимаемые решения
Утверждённый план производства, новое назначение производственно-технических факторов
лицо, принимающее решение
Начальник управления НГДУ, заместители начальника управления
Исполнители
Квалифицированный персонал
9

10.

Информационная технология
10

11.

Модель поведения
11

12.

Математическое обеспечение
Результативные показатели
состояния скважины:
У1
Категория рентабельности
У2
Маржинальный доход в руб/сут.
У3
Себестоимость 1 тонны нефти
У4
Цена 1 тонны нефти
У5
Затраты в руб./месяц
У6
Мероприятия
12

13.

Производственно-технические
факторы:
Х1
Х2
Х3
Х4
Дебит по жидкости в м3/сут. (Qж_м3_сут)
Дебит по жидкости в т/сут. (Qж_т_сут)
Дебит по нефти в т/сут. (Qн_т_сут)
Обводненность (Обв)
Х10
Обводненность вес (Обв_вес)
Плотность воды (Пл_воды)
Жидкость в м3/мес. (Жид_м3_мес)
Жидкость в т/мес. (Жид_т_мес)
Нефть в т/мес. (Неф_т_мес)
Вода в т/мес. (Вода_т_мес)
Х11
Время работы (Т_раб)
Х12
Время простоя (Т_пр)
Время нак. (Т_нак)
Жидкость в м3/год (Жид_м3_год)
Жидкость в т/год (Жид_т_год)
Нефть в т/год (Неф_т_год)
Х5
Х6
Х7
Х8
Х9
Х13
Х14
Х15
Х16
Х17
Х18
Х19
Х20
Х21
Х22
Х23
Х24
Х25
Вода т/год (Вода_т_год)
Время работы в год (Траб_год)
Эксплуатационная жидкость в м3 (Жид_м3_экс)
Эксплуатационная жидкость в т (Жид_т_экс)
Эксплуатационная нефть в т (Неф_т_экс)
Эксплуатационная вода в т (Жид_т_экс)
Код насоса (Код_нас)
Пластовое давление (Р_пл)
Забойное давление (Р_заб)
13

14.

Оценка основных
статистических характеристик
14

15.

Корреляционный анализ
x2
x3
x4
x5
x6
x7
x8
x9
x10
x11
x12
-0,61
-0,60
-0,37
0,08
0,06
-0,43
-0,60
-0,61
-0,35
-0,61
-0,46
0,23
0,57
0,55
0,47
-0,14
-0,13
0,42
0,49
0,49
0,35
0,49
0,37
-0,14
-0,48
-0,47
-0,26
-0,02
-0,03
-0,33
-0,46
-0,46
-0,25
-0,47
-0,30
0,27
…
0,39
0,40
0,07
0,05
0,05
0,41
0,13
0,14
0,00
0,15
-0,01
-0,10
…
0,50
0,48
0,42
-0,13
-0,11
0,34
0,61
0,61
0,47
0,61
0,43
-0,37
…
0,12
0,12
0,08
-0,02
-0,02
0,06
0,09
0,10
0,06
0,10
0,05
-0,14
…
y1
y2
y3
у4
у5
у6
…
x1
…
…
15

16.

Регрессионный анализ
16

17.

Регрессионный анализ
РМ1 и РМ2 для у6 - мероприятия
N=140
Intercept
Х6
Х22
Х19
Х24
Х16
Х12
N=140
Intercept
Х19
Х20
Х22
Х23
Х24
Regression Summary for Dependent Variable: Y6 (Spreadsheet1) R= ,45924582 R?= ,21090672
Adjusted R?= ,17530853 F(6,133)=5,9246 p<,00002 Std.Error of estimate: 4,6172
Beta
Std.Err.
B
Std.Err.
t(91)
p-level
251,60458
46,14145
5,45290
0,000000
-0,421418
0,082631
-218,31961
42,80775
-5,10000
0,000001
0,780336
0,310837
0,00007
0,00003
2,51043
0,013257
-0,613227
0,308576
-0,00004
0,00002
-1,98728
0,048945
-0,180971
0,081657
-0,11981
0,05406
-2,21623
0,028375
-0,201140
0,088458
-0,00139
0,00061
-2,27385
0,024577
-0,166377
0,084953
-0,00284
0,00145
-1,95846
0,052269
Regression Summary for Dependent Variable: Y6 (Spreadsheet1) R= ,29167484 R?= ,08507421
Adjusted R?= ,05093519 F(5,134)=2,4920 p<,03416 Std.Error of estimate: 4,9532
Beta
Std.Err.
B
Std.Err.
t(91)
p-level
31,66084
11,70372
2,70519
0,007713
0,329585
0,830936
0,00002
0,00005
0,39664
0,692262
-0,585575
1,111653
-0,00004
0,00007
-0,52676
0,599231
0,289465
0,530706
0,00003
0,00005
0,54543
0,586362
-0,246924
0,108410
-0,00690
0,00303
-2,27769
0,024329
-0,220470
0,091511
-0,14596
0,06058
-2,40922
0,017346
17

18.

Регрессионный анализ
Уравненние регрессии РМ1:
у6 = 251,60458 – 218,31961*х6 + 0,00007*х22 –
0,00004*х19 – 0,11981*х24 – 0,00139*х16 –
0,00284*х12.
Уравненние регрессии РМ2:
у6 = 31,66084 + 0,00002*х19 - 0,00004*х20 -
0,0069*х23 + 0,00003*х22 - 0,14596*х24.
18

19.

Регрессионный анализ
Код переменной
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
...
у6
14
5
5
1
1
10
1
1
15
6
5
...
РМ1
14
2
2
2
1
10
1
1
15
3
3
...
РМ2
6
5
5
1
1
10
9
1
15
7
7
...
19

20.

Регрессионный анализ
Результаты регрессионного анализа РМ1 и РМ2 для у6 мероприятия
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
141
142
143
144
145
146
147
148
149
У6
150
РМ1
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
РМ2
20

21.

Обучение нейронной сети методом
Левенберга-Марквардта для
Y2(маржинальный доход)
21

22.

Сводная результирующая таблица по
коэффициенту детерминации для
Y2(маржинальный доход)
22

23.

Сводная результирующая таблица по
среднеквадратичной ошибке для
Y2(маржинальный доход)
23

24.

Логическая модель базы данных
формирования мероприятий
24

25.

Технологический процесс решения поставленных
задач

26.

Схема сценария диалога «Решение прикладных
задач»

27.

Схема сценария диалога «Оценка основных
статистических характеристик»

28.

Схема сценария диалога «Формирование
рекомендаций по формированию мероприятий по
эксплуатации скважин»

29.

Схема сценария диалога «Просмотр БД»

30.

Форма перед началом работы
30

31.

Форма авторизации
31

32.

Главная форма
32

33.

Форма «Статистика»
33

34.

Форма «Проверка на
нормальность»
34

35.

Форма «Корреляционный анализ»
35

36.

Форма «Корреляционный анализ»
36

37.

Форма «Корреляционный анализ»
37

38.

Форма «Нейронные сети»
38

39.

Форма «Нейронные сети»
39

40.

Форма «Регрессионный анализ»
40

41.

Форма «Регрессионный анализ»
41

42.

Выводы и результаты работы
В данной выпускной квалификационной работе была
разработана информационная система формирования
мероприятий по обслуживанию нефтяных скважин,
повышающая эффективность анализа состояния скважин на
основе методов машинного обучения.
В процессе работы был произведен анализ предметной
области и определены цели и задачи ИС.
Был разработан технологический процесс обработки
данных, концептуальное и логическое проектирование
реляционной БД. Поставлены задачи поддержки БД в
актуальном состоянии, разработаны алгоритмы решения
задач,
построен
сценарий
диалога.
Построена
математическая модель решения задач проектируемой
системы. Было разработано необходимое программное
обеспечение.

43.

Спасибо за внимание!
43