Опыт "Роснефть" по использованию геоинформационных технологий и пространственных данных

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Челябинский государственный университет

Контрольная работа

по дисциплине «Информационные технологии в нефтегазовой промышленности»

Опыт «Роснефть» по использованию геоинформационных технологий и пространственных данных

Челябинск 2022

Содержание

Введение

1. Общая характеристика ГИС

2. Методы и технологии моделирования в ГИС

3. Приложения и применение ГИС

4. Геоинформационная система «Роснефть»

Заключение

Список используемых информационных источников

Введение

геосистема компьютерный база

Геоинформационные системы (ГИС) являются основой геоинформатики - новой современной научной дисциплины, которая изучает природные и социально-экономические геосистемы различных иерархических уровней посредством аналитической компьютерной обработки созданных баз данных и баз знаний.

Геоинформатика, как и другие науки о Земле, направлена на изучение процессов и явлений, происходящих в геосистемах, но использует для этого свои собственные средства и методы.

Как уже упоминалось выше, основой геоинформатики является создание компьютеризированной ГИС, имитирующей процессы, происходящие в изучаемой геосистеме. Для этого, прежде всего, необходима информация (как правило, фактический материал), которая группируется и систематизируется в базах данных и базах знаний. Информация может быть очень разнообразной - картографической, точечной, статической, описательной и т. д. В зависимости от цели ее обработка может осуществляться либо с использованием существующих программных продуктов, либо с использованием оригинальных методов.

Есть несколько определений ГИС. В целом они сводятся к следующему: географическая информационная система - это интерактивная информационная система, которая обеспечивает сбор, хранение, доступ, отображение пространственно организованных данных и ориентирована на возможность принятия научно обоснованных управленческих решений.

Целью создания ГИС может быть инвентаризация, кадастровая оценка, прогнозирование, оптимизация, мониторинг, пространственный анализ и т. д. Наиболее сложной и критической задачей при создании ГИС является управление и принятие решений. Все этапы - от сбора, хранения, преобразования информации до моделирования и принятия решений в сочетании с программным обеспечением и технологическими инструментами объединены под общим названием - геоинформационные технологии (ГИС-технологии).

Таким образом, ГИС-технология представляет собой современный системный метод изучения окружающего географического пространства с целью оптимизации функционирования природных и антропогенных геосистем и обеспечения их устойчивого развития.

1. Общая характеристика ГИС

Современные географические информационные системы (ГИС) представляют собой новый тип интегрированных информационных систем, которые, с одной стороны, включают в себя методы обработки данных многих ранее существующих автоматизированных систем (АС), с другой стороны, они имеют особенности в организации и обработке данные. На практике это определяет ГИС как многоцелевые, многоаспектные системы.

Основываясь на анализе целей и задач различных ГИС, действующих в настоящее время, определение ГИС как географических информационных систем, а не как географических информационных систем следует считать более точным. Это также связано с тем, что доля чисто географических данных в таких системах незначительна, технологии обработки данных имеют мало общего с традиционной обработкой географических данных, и, наконец, географические данные служат лишь основой для решения большого числа прикладных задач, цели которых далеки от географии.

Итак, ГИС - это автоматизированная информационная система, предназначенная для обработки пространственно-временных данных, основой интеграции которой является географическая информация.

В ГИС осуществляется комплексная обработка информации - от ее сбора до хранения, обновления и представления; В связи с этим ГИС следует рассматривать с разных позиций.

Как системы управления ГИС предназначены для обеспечения принятия решений по оптимальному управлению земельными ресурсами и ресурсами, городскому управлению, управлению транспортом и розничной торговлей, использованию океанов или других пространственных объектов. Более того, для принятия решений, среди прочего, они всегда используют картографические данные.

В отличие от автоматизированных систем управления (ACS), в ГИС появляется много новых технологий анализа пространственных данных. Благодаря этому ГИС служат мощным средством преобразования и синтеза разнообразных данных для задач управления.

Как автоматизированные информационные системы ГИС объединяют ряд технологий или технологических процессов известных информационных систем, таких как автоматизированные исследовательские системы (ASNI), системы автоматизированного проектирования (CAD), автоматизированные справочные и информационные системы (ASIS) и т. д. CAD-системы являются основой для интеграции ГИС-технологий. Поскольку технологии САПР достаточно протестированы, это, с одной стороны, обеспечило качественно более высокий уровень разработки ГИС, а с другой стороны, значительно упростило решение проблемы обмена данными и выбора систем технической поддержки. Это сделало ГИС наравне с автоматизированными системами общего назначения, такими как CAD, ASNI, ASIS.

Как ГИС-геосистемы включают технологии (прежде всего технологии сбора информации) таких систем, как географические информационные системы, картографические информационные системы (SCI), автоматизированные картографические системы (ASK), автоматизированные фотограмметрические системы (AFS), наземные информационные системы (ZIS), автоматизированные кадастровые системы (ACS) и т. д.

Как системы, использующие базы данных, ГИС характеризуются широким спектром данных, собранных с использованием различных методов и технологий. Следует подчеркнуть, что они объединяют базы данных обычных (цифровых) информационных и графических баз данных. В связи с большой важностью экспертных задач, решаемых с помощью ГИС, роль экспертных систем, составляющих ГИС, возрастает.

Как в ГИС-системах моделирования используется максимальное количество методов и процессов моделирования, используемых в других автоматизированных системах.

В качестве систем для получения проектных решений ГИС они в основном применяют методы автоматизированного проектирования и решают ряд особых проблем проектирования, которые не встречаются при типичном проектировании с помощью компьютера.

В качестве информационных систем ГИС используются разработки автоматизированных систем документирования (АСДО) с использованием современных мультимедийных технологий. Это определяет большую видимость результатов ГИС по сравнению с обычными географическими картами. Технологии вывода данных позволяют быстро получить визуальное представление картографической информации с различными нагрузками, перейти от одного масштаба к другому и получить данные атрибутов в виде таблицы или графика.

Будучи интегрированными ГИС-системами, они являются примером объединения различных методов и технологий в единый комплекс, созданный путем интеграции технологий на основе технологий САПР и интеграции данных на основе географической информации.

Как системы массового использования ГИС позволяют использовать картографическую информацию на уровне бизнес-графики, что делает ее доступной для любого школьника или бизнесмена, а не только для специалиста-географа. Вот почему при принятии решений, основанных на ГИС-технологиях, они не всегда создают карты, но всегда используют картографические данные.

Как уже упоминалось, ГИС использует технологические достижения и решения, применимые в автоматизированных системах, таких как ASNI, CAD, ASIS, экспертные системы. Поэтому моделирование в ГИС является наиболее сложным по сравнению с другими автоматизированными системами. Но с другой стороны, процессы моделирования в ГИС и в любой из вышеперечисленных АС очень близки. АСУ полностью интегрирована в ГИС и может рассматриваться как подмножество этой системы.

На уровне сбора информации ГИС-технологии включают методы сбора пространственно-временных данных, которые отсутствуют в АСУ, технологии использования навигационных систем, технологии реального времени и т. д.

На уровне хранения и моделирования, в дополнение к обработке социально-экономических данных (как в ACS), технологии ГИС включают в себя набор технологий пространственного анализа, использование цифровых моделей и баз видеоданных, а также комплексный подход к принятию решений.

На уровне представления ГИС дополняет технологии ACS использованием интеллектуальной графики (представление картографических данных в виде карт, тематических карт или на уровне бизнес-графики), что делает ГИС более доступной и понятной по сравнению с ACS для бизнесменов. государственных служащих, государственных служащих и т. д.

Таким образом, в ГИС принципиально выполняются все задачи, которые ранее выполнялись в автоматизированной системе управления, но на более высоком уровне интеграции и интеграции данных. Таким образом, ГИС может рассматриваться как новая современная версия автоматизированных систем управления, которые используют больше данных и больше методов анализа и принятия решений, и в первую очередь используют методы пространственного анализа.

2. Методы и технологии моделирования в ГИС

В ГИС существует четыре основных группы моделирования:

Семантическая - на уровне сбора информации;

Инвариант - основа для представления карт посредством использования специальных библиотек, например библиотек символов и библиотек графических элементов;

Эвристика - взаимодействие пользователя с компьютером по сценарию, учитывающему технологические особенности программного обеспечения и особенности обработки этой категории объектов (занимает ведущее место в интерактивной обработке и в процессах контроля и коррекции).

Информация - создание и преобразование различных форм информации в форму, указанную пользователем (она является основной в подсистемах поддержки документации).

При моделировании в ГИС можно выделить следующие программные и технологические единицы.

Операции преобразования формата и представления данных. Они важны для ГИС как средство обмена данными с другими системами. Преобразование формата осуществляется с помощью специальных конвертерных программ (AutoVEC, WinGIS, ArcPress).

Проекционные преобразования. Осуществить переход из одной картографической проекции в другую или из пространственной системы в картографическую проекцию. Как правило, зарубежное программное обеспечение не поддерживает прогнозы, напрямую распространяемые в нашей стране, и довольно сложно получить информацию о типе прогноза и его параметрах. Это определяет преимущество отечественных ГИС-разработок, содержащих наборы необходимых проекционных преобразований. С другой стороны, различные методы работы с пространственными данными, широко распространенные в России, нуждаются в анализе и классификации.

Геометрический анализ. Для векторных моделей ГИС это операции по определению расстояний, длин пунктирных линий и поиску точек пересечения линий; для растровых - операции идентификации зон, подсчета площадей и периметра зон.

Операции наложения: наложение противоположных слоев с генерацией производных объектов и наследованием их атрибутов.

Функциональное моделирование операций:

расчет и строительство буферных зон (используется в транспортных системах, лесном хозяйстве, при создании защитных зон вокруг озер, при определении зон загрязнения вдоль дорог);

сетевой анализ (позволяет решать задачи оптимизации в сетях - поиск путей, распределение, регионализация);

обобщение (предназначено для выбора и отображения картографических объектов в соответствии с масштабом, содержанием и тематической направленностью);

цифровое моделирование рельефа (состоит в построении модели базы данных, которая наилучшим образом представляет рельеф исследуемой территории).

3. Приложения и применение ГИС

По оценкам ученых, 85% информации, с которой человек сталкивается в своей жизни, имеют территориальную привязку. Поэтому перечислить все области применения ГИС просто невозможно. Эти системы могут быть использованы практически в любой области человеческого труда.

ГИС эффективны во всех областях, где осуществляется регистрация и управление территорией и объектами на ней. Это практически все сферы деятельности органов управления и администрации: земельные ресурсы и недвижимость, транспорт, инженерные коммуникации, развитие бизнеса, правоохранительная деятельность и безопасность, управление чрезвычайными ситуациями, демография, экология, здравоохранение и т. д.

ГИС позволяет точно учитывать координаты объектов и площадь участков. Благодаря возможности всестороннего (с учетом многих географических, социальных и других факторов) анализа информации о качестве и стоимости территории и объектов на ней, эти системы позволяют проводить наиболее объективную оценку объектов и объектов, а также могут предоставить точную информацию о налоговой базе.

В области транспорта уже давно доказано, что ГИС эффективна благодаря возможности построения оптимальных маршрутов как для отдельных перевозок, так и для целых транспортных систем в масштабе одного города или всей страны. Более того, возможность использовать самую актуальную информацию о состоянии дорожной сети и пропускной способности позволяет строить действительно оптимальные маршруты.

Учет коммунальной и промышленной инфраструктуры сам по себе непростая задача. ГИС не только позволяет эффективно ее решить, но и увеличивает возврат этих данных в случае возникновения чрезвычайной ситуации. Благодаря ГИС специалисты из разных отделов могут общаться на одном языке.

Возможности интеграции ГИС действительно безграничны. Эти системы позволяют отслеживать численность, структуру и распределение населения и одновременно использовать эту информацию для планирования развития социальной инфраструктуры, транспортной сети, оптимального размещения медицинских учреждений, пожарных дружин и правоохранительных органов.

ГИС позволяет отслеживать экологическую ситуацию и учитывать природные ресурсы. Они могут не только дать ответ, где сейчас находятся «тонкие пятна», но и, благодаря возможностям моделирования, сказать, куда следует направить силы и средства, чтобы такие «тонкие пятна» не возникали в будущем.

Используя географические информационные системы, определяются взаимосвязи между различными параметрами (например, почвами, климатом и урожайностью), а также определяются места обрывов энергосистемы.

Риэлторы используют ГИС для поиска, например, всех домов на определенной территории, которые имеют шиферные крыши, три комнаты и 10-метровые кухни, а затем предоставляют более подробное описание этих зданий. Запрос можно уточнить, введя дополнительные параметры, например, параметры стоимости. Вы можете получить список всех домов, расположенных на определенном расстоянии от конкретной трассы, лесопарка или места работы.

Инженерно-коммуникационная компания может четко планировать ремонт или техническое обслуживание, начиная с получения полной информации и отображения на экране компьютера (или бумажных копий) соответствующих разделов, например, водоснабжения, и заканчивая автоматическим определением жителей, которые будут затронуты этой работой, с уведомлением их о сроках предполагаемых отключений или перерывов в водоснабжении.

Для космических и аэрофотоснимков важно, чтобы ГИС могла обнаруживать участки поверхности с заданным набором свойств, отраженных на изображениях в разных частях спектра. Это суть дистанционного зондирования. Но на самом деле эта технология может успешно применяться в других областях. Например, в реставрации: изображения картины в разных спектральных областях (в том числе невидимых).

Географическая информационная система может использоваться для проверки больших площадей (панорамы города, штата или страны), а также ограниченного пространства, например, зала казино. С этим программным продуктом руководство казино получает карты с цветовой кодировкой, которые отражают движение денег в играх, размеры ставок, получение «банка» и другие данные с игровых автоматов.

ГИС помогает, например, в решении таких проблем, как предоставление разнообразной информации по запросу органов планирования, разрешение территориальных конфликтов, выбор оптимальных (с разных точек зрения и в соответствии с разными критериями) местоположений для объектов и т. д. Требуемая информация для принятия решения может быть представлена краткая картографическая форма с дополнительными текстовыми пояснениями, графиками и диаграммами.

ГИС используются для графического картирования и получения информации как об отдельных объектах, так и о пространственных данных о территориях, например, о местонахождении запасов природного газа, плотности транспортных коммуникаций или распределении дохода на душу населения в штате. Области, отмеченные на карте, во многих случаях отражают требуемую информацию гораздо яснее, чем десятки страниц отчетов с таблицами.

4. Геоинформационная система «Роснефть»

В годовом отчете, опубликованном в конце апреля 2021 года, «Роснефть» отчиталась о прогрессе в области разработки собственного прикладного программного обеспечения. Часть результатов касается ее флагманского программного продукта «РН-ГРИД» - симулятора моделирования гидроразрыва пласта (ГРП). Компания запустила НИОКР по разработке «РН-ГРИД» версии 3.0 с новой функциональностью, которая соответствовала бы новым технологическим вызовам в области ГРП.

По данным компании, при помощи «РН-ГРИД» в общей сложности было проведено более 21 тыс. операций ГРП. И 100% инженерных расчетов при проектировании и выполнении операций ГРП выполняется подразделениями внутреннего сервиса именно в этом ПО.

Это была одна из критически важных областей для импортозамещения, т.к. в 2014 году американские санкции в отношении российских нефтегазовых компаний наложили ограничения на поставки последним программного обеспечения для ГРП.

«РН-ГРИД» был также коммерциализирован для внешних потребителей, лицензии на право его использования доступны для приобретения. По данным «Роснефти», за 2020 год 23 нефтесервисным и нефтегазовым компаниям передано 115 коммерческих и более 40 тестовых лицензий на право использования этого ПО. Также свыше 50 академических лицензий передано четырем ведущим вузам-партнерам на право использования «РН-ГРИД» в учебном процессе.

В 2020 году в «Роснефти» также разработали первую версию программного комплекса геологического моделирования «РН-ГЕОСИМ». С 2021 года планируется его внедрение. Этот комплекс позволит на 50% заместить импортное ПО в части построения геологических моделей, рассчитывают в компании.

Также была создана новая версия гидродинамического симулятора «РН-КИМ», который компания применяет уже более шести лет. Модели месторождений, созданные в «РН-КИМ», используются для повышения достоверности проектирования месторождения, выбора оптимальных технологий извлечения углеводородного сырья.

По заявлениям «Роснефти», новая версия «РН-КИМ» с композиционным моделированием позволяет осуществлять расчеты с использованием графических ускорителей GPU или компьютерных кластеров и моделировать самые сложные для вычислений нефтегазоконденсатные месторождения. К ней был разработан модуль для оптимального размещения нерегулярной сетки скважин на базе технологии искусственного интеллекта. В компании говорят, что это «аналог AlphaZero DeepMind Google».

Рис. 1. Интерфейс «РН-КИМ»

В числе новых продуктов в годовом отчете упоминается программный комплекс «РН-ГЕОСИМ 1.0» для геологического моделирования месторождений, который в «Роснефти» называют аналогом «ведущих зарубежных пакетов для геологического моделирования». Ведется разработка модулей по кинематической интерпретации сейсмической информации.

Еще в 2020 году был разработан программный комплекс «РН-Симтэп 1.0» для моделирования технологических процессов в области нефтегазодобычи, ведется его апробация в корпоративных научно-исследовательских и проектных институтах. В «Роснефти» ожидают, что «РН-Симтэп» обеспечит до 80% потребности компании в моделировании технологических процессов в добыче. Также планируется развитие этого продукта в направлении нефтепереработки и нефтехимии.

В 2020 году также был создан отечественный симулятор гибких насосно-компрессорных труб (симулятор ГНКТ) «РН-ВЕКТОР». Это промышленное ПО для математического моделирования и анализа технологических операций с применением ГНКТ. Симулятор предлагает более 50 алгоритмов расчета напряженного состояния, гидравлики и усталостного износа для моделирования выполнения с ГНКТ разнообразных технологических операций.

Симулятор ГНКТ применяется в нефтегазовой отрасли в процессах планирования, контроля и анализа работ с применением технологии ГНКТ. На момент выхода годового отчета «Роснефти» симулятор проходит опытно-промышленную апробацию в 24 обществах группы.

И в том же году «Роснефть» разработала софт «РН-ВИЗОР» для сбора, обработки и визуализации данных в реальном времени. Это ПО предназначено для установки на станции управления флота ГНКТ/ГРП.

В пример других разработок 2020 года, упоминаемых в отчете, можно привести программный модуль «Система поддержки принятия решений при разбуривании новых участков низкопроницаемых коллекторов» в корпоративном программном комплексе «РН-КИН». Модуль был использован при формировании оптимального рейтинга бурения скважин в «РН-Юганскнефтегазе» на 2021-2025 годы.

Наукоемкий софт в «Роснефти» разрабатывают преимущественно организации в составе ее технологического кластера. По данным компании, в ее периметре насчитывается 34 научно-технологических центра со штатом более 20 тыс. высококвалифицированных сотрудников и ученых. Также на базе технологического кластера «Роснефти» функционируют 44 центра компетенций по узконаправленным и наукоемким видам деятельности.

Программа локализации и импортозамещения техники и технологий реализуется в «Роснефти» с 2015 года. В годовом отчете компании говорится, что она организовала взаимодействие со Сбербанком и «Ростелекомом» как с ключевыми партнерами в рамках задач по импортозамещению ИТ-оборудования и программного обеспечения.

Помимо разработки отечественного софта компания работает и над замещением услуг зарубежных сервисных компаний в нефтегазовой сфере. Так, по утверждениям «Роснефти», за счет созданного с нуля собственного сервиса геонавигации на базе Института геологии и разработки горючих ископаемых (ИГиРГИ) накопленная экономия в результате полного отказа от зарубежного сервиса составила более 1,7 млрд. рублей.

Заключение

Подводя итог, следует отметить, что ГИС в настоящее время представляет собой современный тип интегрированной информационной системы, используемой в различных направлениях. Это отвечает требованиям глобальной информатизации общества. ГИС - это система, способствующая решению управленческих и экономических проблем на основе средств и методов информатизации, т. е. способствующая процессу информатизации общества в интересах прогресса.

ГИС как система и ее методология совершенствуются и развиваются, ее развитие осуществляется в следующих областях:

разработка теории и практики информационных систем;

изучение и обобщение опыта работы с пространственными данными;

исследование и разработка концепций для создания системы пространственно-временных моделей;

совершенствование технологии автоматизированного изготовления электронных и цифровых карт;

разработка технологий визуальной обработки данных;

разработка методов поддержки принятия решений на основе интегрированной пространственной информации;

ГИС интеллектуализация.

Глубокая автоматизация рутинных процедур (гармонизация, нормировка, увязка каротажных данных), программируемые интеллектуальные модели принятия решений (цифровые помощники для специалиста-интерпретатора), современные алгоритмы обработки данных - все это позволит повысить эффективность сопровождения геологоразведки и разработки нефтегазовых месторождений.

Список используемых информационных источников

1. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии. ? М.: ФиС, 1998. - 368 с.

2. Скогарева Р.М. Геодезия с основами геоинформатики: Уч. пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1999. - 205 с.

3. Королев Ю.К. Общая геоинформатика. Вып. 1. ? М.: СП Дата+, 1998. ? 71 с.

4. Линник В.Г. Построение геоинформационных систем в физической географии. ? М.: Изд. МГУ, 1990. - 80 с.

5. Кошкарев А.В., Тикунов В.С. Геоинформатика. ? М.: Картоцентр-Геоиздат, 1993. - 213 с.

6. https://www.tadviser.ru/.

Размещено на Allbest.ru