CC BY
43
24 Научно-технический сборник • ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ
Ключевые слова: коэффициент газоотдачи, системный анализ, полнота достижения цели. УДК 553.048 Ю.Н. Васильев, В.Г. Ильницкая Коэффициент газоотдачи как результат решения многоцелевой проблемы освоения газового месторождения В газовой отрасли, в отличие от нефтяной, на начальном этапе освоения месторождения подсчитываются только балансовые запасы газа, в то время как в отношении нефтяного месторождения - и балансовые, и извлекаемые запасы нефти. Это не означает, что оценка извлекаемых запасов газа менее важна, чем прогноз коэффициента нефтеотдачи. Эффективное проектирование и управление разработкой газового месторождения непосредственно зависят от конечных промышленных коэффициентов газо- и конденсатоотдачи, и, тем не менее, на начальном этапе разработки приходится
Keywords: gas-recovery factor, system analysis, completeness of goal attainment. мириться с отсутствием их достоверной оценки. Это происходит по причине меньшей изученности и большей сложности прогнозирования коэффициента газоотдачи по сравнению с коэффициентом нефтеотдачи [1]. На коэффициенты извлечения газа и конденсата существенно влияют запасы низкопроницаемых пропластков, находящихся в объекте разработки, а также трудно прогнозируемое на начальном этапе внедрение пластовых вод в газонасыщенную часть пласта. В статье далее показана невозможность разработки универсальной формальной процедуры достоверной оценки промышленных коэффициентов газо- и конденсатоотдачи: для каждого конкретного месторождения происходит принятие сложного управляющего воздействия на процесс извлечения углеводородов. Системно подходя к процессу разработки газового месторождения, можно обоснованно ответить на вопросы, какими в тех или иных геологических, технологических и экономических условиях должны быть текущие и конечные коэффициенты газоотдачи. Разрабатываемое газовое месторождение является, по сути, искусственной многоцелевой развивающейся сложной системой однократного жизненного цикла с неопределенностями [2]. Первый вид неопределенности заключается в неустранимой неполноте информации о пласте и происходящих в нем процессах, а также о параметрах внешней по отношению к системе среды. Так как разрабатываемое месторождение функционирует весьма длительное время, то невозможно на этот период достоверно спрогнозировать изменение внешней среды (например, предсказать степень активности пластовых вод, изменений цен на газ и проведение геологоразведочных работ, потребность в газе и многое другое). Этот вид неопределенности именуется в системном анализе «неопределенностью природы» [3]. Другой вид неопределенности носит название «неопределенности цели» и заключается в наличии нескольких целей, для достижения которых формируется сложная система. В рассматриваемом в статье случае газодобывающее предприятие (ГДП) организуется для разработки газового месторождения. Соответственно, можно назвать несколько целей создания ГДП, таких как: • обеспечение запланированных объемов добычи газа по годам; • достижение высокой надежности функционирования газодобывающего предприятия; • минимизация при разработке месторождения расхода воспроизводимых ресурсов (капиталовложений и эксплуатационных затрат); • минимизация потерь невоспроизводимых ресурсов (запасов газа, конденсата, пластовой энергии), другими словами, повышение текущих и конечных коэффициентов газо- и конденсатоотдачи; • минимизация вредных воздействий на окружающую среду; № 3 (23) / 2015
VGN-3-23-2015-v24.indd 24 21.08.2015 9:59:29
Проблемы разработки и эксплуатации газовых, газоконденсатных и нефтегазоконденсатных месторождений
25
• обеспечение прибыли непосредственным инвесторам ГДП;
• создание условий для высокой занятости трудоспособного населения;
• обеспечение высокой адаптируемости (частичной изменяемости и приспособляемости) проекта для достижения перечисленных и других целей в условиях неполноты информации о продуктивном пласте, трудно прогнозируемых процессе обводнения, будущих потребностях в газе и актуальных ценах на газ.
Без глубокого анализа вполне ясно, что многие из перечисленных целей противоречивы (антагонистичны) в том смысле, что увеличение степени достижения одной сразу же вызывает уменьшение степени достижения другой или других целей. В системном анализе доказывается, что компромисс между степенями достижения целей может быть установлен только экспертным путем, экспертными заключениями высококвалифицированных специалистов.
Начиная с Канта и до недавних пор научным подходом к принятию решения считалось описание соответствующих объекта и процесса математической моделью, при этом принято было использовать детерминированные модели. По признаку применения/неприменения математического инструментария науки разделялись на точные и неточные. Но с середины текущего столетия, когда начали проектироваться и создаваться сложные объекты (сложные системы), к которым относятся и крупные разрабатываемые газовые месторождения, указанный подход был пересмотрен.
Оказалось, что весь ценный, накопленный специалистами опыт можно результативнее использовать путем обязательного комбинирования формального знания в виде моделей с обработанными математическими приемами экспертными гипотезами и оценками высококвалифицированных специалистов. Для включения в алгоритм и программу принятия решения с применением ЭВМ экспертные, не детерминированные жестко знания формализуются в виде функций принадлежности, функций полезности и т.п. с использованием теории нечетких множеств, целей и ограничений. Чем сложнее решаемая проблема, тем большую долю при принятии решения в используемом знании составляют неформализуемые знания экспертов. При проектировании и управлении разработкой газовых месторождений, когда прихо-
№ 3 (23) / 2015
дится решать многоцелевую проблему при недостатке информации, необходимо применять методы теории принятия решений. При этом приходится принимать сложные решения. Под сложным понимается решение, принимаемое в отношении многоцелевой проблемы в условиях неполноты информации (тогда говорят, что решается слабоструктуризованная проблема, т.е. проблема, в которой только часть отношений может быть формализована в виде математических моделей, а другая часть, нередко большая, не может быть описана формальными приемами и требует экспертных оценок высококвалифицированных специалистов).
При проектировании и управлении разработкой газового месторождения нельзя формализовать следующие процедуры:
• постановку целей;
• составление иерархии целей;
• выделение лидирующих и проблемных целей;
• формулирование целей замещения;
• уяснение сути проблемных ситуаций;
• установление показателя, характеризующего степень (полноту) достижения каждой цели или определения затрат на ее достижение;
• конструирование из показателей для отдельных целей общего критерия сложной цели (векторного критерия);
• разработку процедуры оценки предпочтительности одной альтернативы (варианта проекта разработки или варианта управляющих воздействий на процесс) по отношению к другой по набору показателей (векторному критерию с одноразмерными или разноразмерными показателями);
• выбор лучшей альтернативы;
• составление перечня всех видов ограничений: физических, технических, ресурсных;
• разработку основных концепций, которым должны удовлетворять возможные альтернативы проекта (наборы управляющих воздействий);
• конструирование набора возможных альтернатив проекта (управляющих воздействий), удовлетворяющих всем видам ограничений и реализующих (с различной полнотой) поставленные цели.
Из изложенного следует, что невозможно разработать универсальную формальную процедуру, которая бы позволяла устанавливать разумный компромисс между степенями полноты достижения отдельных целей или затра-
VGN-3-23-2015-v24.indd 25
21.08.2015 9:59:29
26
Научно-технический сборник • ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ
тами на их достижение. Следовательно, нельзя сконструировать универсальный метод выбора эффективной (об «оптимальной» вообще говорить бессмысленно!) альтернативы при решении многопоказательной проблемы. Такие проблемы нередко неточно называют многокритериальными: критерий должен быть один. Любой из многочисленных предложенных учеными способов такого выбора применим в ограниченных пределах - для узкого круга проблем, определяемого субъективными суждениями. Более подробно сформулированные выше принципиальные концепции раскрываются в работах [3, 4].
Ошибка специалистов, продолжающих настаивать на применении исключительно детерминированных количественных методов при принятии решений в области проектирования и управления разработкой газовых месторождений, заключается в том, что детерминированное математическое моделирование (бесспорно, один из самых сильных методов познания) используется в условиях, в которых оно, строго говоря, может служить только средством, частично помогающим решению проблемы.
Необходимо решительно бороться с вредным представлением о возможности «научно» обосновать выбор альтернатив при решении слабоструктуризованной проблемы. Это обстоятельство особо подчеркнуто в работе [3]. Сторонники «научного» обоснования понимают под этим термином «однозначный и объективный выбор без привлечения субъективных оценок» и даже делают попытки осуществить такой выбор на практике путем создания различных «общих оптимизационных функционалов», забывая, что при разработке подобных функционалов на основании субъективных рассуждений делается много гру-
Список литературы
1. Васильев Ю.Н. Основные факторы, влияющие на коэффициент конечной газоотдачи /
Ю.Н. Васильев, В.Г. Ильницкая // Вести газовой науки: Проблемы ресурсного обеспечения газодобывающих регионов России. - М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2014. -№ 3 (19). - С. 116-120.
2. Васильев Ю.Н. Автоматизированная система управления разработкой газовых месторождений / Ю.Н. Васильев. - М.: Недра, 1987. - 141 с.
бых допущений и упрощений. Рассчитывая затем «оптимальные» варианты, создатели «научных» приемов облегчают положение для тех лиц, от которых зависит принятие окончательных решений, так как в этом случае последние могут снять с себя ответственность и не использовать для принятия решения существующие эвристические приемы, ссылаясь при этом на результаты объективной науки.
Подобные действия носят псевдонаучный характер, создают ложную объективность в решении слабоструктуризованных проблем и нередко совершенно справедливо критикуются работниками производственных предприятий. Практика убедительно показывает, что управление в сложных условиях с неполной информацией только на основе математических моделей без привлечения субъективных суждений оказывается, как правило, неэффективным. Поскольку повышение коэффициента газоотдачи служит одной из целей разработки газового месторождения, то конечная величина этого коэффициента для каждого конкретного случая может быть оценена только путем экспертного согласования данной величины со степенями достижения других целей при проектировании и управлении процессом разработки. В отрыве от такого согласования постановка вопроса о текущих и конечном коэффициентах газоотдачи неправомерна. И тем более неправомерны попытки разработать некоторую формальную процедуру, которая бы позволила конструировать варианты разработки месторождения с «максимальным коэффициентом газоотдачи». При разработке крупного газового месторождения прогнозирование текущих и конечных коэффициентов газоотдачи всегда будет результатом экспертного согласования степеней достижения многих целей [4].
3. Ларичев О.И. Наука и искусство принятия решений / О.И. Ларичев. - М.: Наука, 1979.
4. Васильев Ю.Н. Применение системного подхода и методов системного анализа при проектировании и разработке газовых месторождений / Ю.Н. Васильев, Н.И. Дубина. - М.: Недра, 2011. - 208 с.
№ 3 (23) / 2015
VGN-3-23-2015-v24.indd 26
21.08.2015 9:59:29
