Нефть и природный газ - основные источники топлива в мире. Процессы и системы, связанные с добычей и распределением нефти и газа, очень сложны, капиталоемки и требуют применения самых современных технологий. Постоянно меняющаяся динамика этой отрасли побуждает к постоянным усилиям по повышению эффективности и снижению рисков.
Крупно индустрия делится на 3 сектора:
- разведка и добыча нефти и газа;
- транспортировка и хранение;
- переработка и сбыт, включающий переработку и маркетинг.
Геологоразведочные работы, добыча нефти и газа представляет собой многоэтапный процесс открытия ресурса, его транспортировки на нефтеперерабатывающий завод и превращения в готовый продукт, готовый к продаже.
Несмотря на попытки отдельных «зеленых» ликвидировать эту отрасль, до 2050г ничего сделать с устоявшейся структурой и отработанной технологией сделать невозможно. Начавшийся энергопереход, в том числе запрет с 2035г на продажу автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) на территории ряда стран, несомненно, значительно повлияет на структуру потребления энергии на транспорте, но с учетом общего роста населения, и роста доли среднего класса в Африке и Азии, потребность в нефти и газе как в топливе для транспорта и производства электроэнергии останется на высоком уровне.
Для отрасли геопространства важно, что по мировым оценкам технологический процесс в отрасли отрасли на 80% основан на данных, имеющих пространственный компонент. Это единственная отрасль, которая использует пространственную информацию на каждом этапе жизненного цикла, начиная с анализа возможностей и разведки, через оценку и производство, вплоть до фазы управления инфраструктурой.
Ежегодно отрасль показывает прирост в 6%.
А новые инновационные тенденции в целом основаны на развитии цифровых технологий и геопространственного анализа.
Информация дистанционного зондирования важна в нефтегазовой отрасли. Например, сырая нефть стала надежным источником богатства для многих стран, обладающих этим огромным ресурсом. Крупнейшими производителями нефти являются Саудовская Аравия, Канада, США, Китай и Россия. Первые 4 страны полагаются, прежде всего, на технологии дистанционного зондирования для разведки и добычи нефти, природного газа и геотермальной энергии.
10 главных тенденций нефтегазовой отрасли на ближайшее десятилетие:
- Интернет вещей;
- Искусственный интеллект;
- Большие данные и аналитика;
- Робототехника и автоматизация;
- 3D-моделирование и визуализация;
- Облачные вычисления;
- Дополненная и виртуальная реальность;
- Системы управления производством;
- Профилактическое обслуживание;
- Блокчейн.
В этом смысле, такие тенденции эффективны для реализации их методами ДЗЗ. Жизненный цикл нефтегазовой отрасли тесно связан с ДЗЗ.
Какие задачи решает ДЗЗ
Дистанционное зондирование и связанные с ним технологии для нефтегазовой отрасли не новы — они существуют уже несколько десятилетий. На протяжении многих лет наземная аналитика дистанционного зондирования столкнулась с рядом недостатков в нефтегазовой сфере. Низкое пространственное и спектральное разрешение многих источников данных 20 лет назад затруднило, например, количественную оценку и оконтуривание разливов или идентификацию гидротермальных минералов за пределами регионального масштаба. Эти барьеры были реальными, и их больше нет. Современные решения ДЗЗ космическими и воздушными сенсорами, практически сняли большинство трудностей в нефтегазовой индустрии, не говоря уже, о детальном картировании инфраструктуры.
Активы, офисы, площадки, работники, а также операции нефтегазовой отрасли географически рассредоточены. Тематические карты и модели оказались наиболее эффективным способом визуализации и коммуникации. Существует огромный потенциал для использования геопространственных технологий и разработки программного обеспечения в отрасли:
- Карта потенциальных скоплений углеводородов; гидрологическое моделирование; картирование подповерхностной сети вторичной миграции флюидов; направление потока – отображение накопления потока по ЦМР; возможные пути миграции и т. д.
Рис.4 Карта потенциальных скоплений углеводородов - Анализ месторождения – картирование сегментов риска для каждого элемента нефтяного месторождения; картирование региональных рисков; геологические карты; наземная проверка или проверка изображений с помощью полевых исследований.
- Анализ нефтегазовых площадей(вкл. 3D модели БПЛА и LIDAR) — быстрая оценка и градация возможностей с использованием междисциплинарных данных об активах и присвоением весов и критериев; ранжирование площадей, нефтяных лизингов, блоков и компаний; статистика разведки в визуальной платформе и т. д.
- Оценка запасов или объема углеводородов; растровый анализ на основе детерминированного перспективного объема нефтяных пластов; оценка запасов и пространственный анализ скважинных данных по нетрадиционным углеводородам, таким как сланцы, и так далее.
- Сейсмическое планирование – анализ местности; карты и данные сейсморазведки; обработка спутниковых изображений и пространственный анализ; и т.п.
- Планирование скважины – планирование скважины с учетом нескольких ограничений бурения; Инструменты ГИС, используемые в рабочих процессах оптимизации схемы скважин.
- Бурение — пространственный анализ для оптимизации схем бурения скважин и эффективных конфигураций.
- Добыча – геопространство позволяет интегрировать данные и визуализировать объемы добычи, скорость закачки и эффективность извлечения почти в режиме реального времени.
- Разведка (на суше)— визуальная структура для разведки активов. Трехмерное моделирование геологических, геофизических и петрофизических иерархических данных.
Рис.5 Разведка (на суше) - Батиметрическое картирование; исследования морского дна; карты судоходных путей с интеграцией данных; 3D сейсмический анализ; обработка спутниковых изображений по запросу для картографирования и разведки морских месторождений.
- Полевые операции– геопространство поддерживает бурение вокруг поверхности и геологических ограничений; повышение эффективности добычи на месторождении для целых резервуаров/бассейнов; интеграция данных и визуализация в режиме реального времени для производственных информационных панелей, скоординированные рабочие процессы и персонал на буровых площадках. Динамическое моделирование опасностей для распределения ресурсов; отслеживание активов в режиме реального времени; обновленные ЦМР, чтобы помочь обнаружить оседание, вызванное добычей и многое другое.
- Управление объектами— 3D ГИС с планировкой по БПЛА помогает точно отслеживать соответствующие изменения окружающей среды практически в режиме реального времени для здоровья, безопасности и окружающей среды, и реагирования на чрезвычайные ситуации (например, НПЗ, газовых станций) во время разливов нефти, утечек или взрывов, пожаров на объекте.
- Управление системой транспортировки - анализ пути с наименьшими затратами для распределительной сети; анализ сети для экологически безопасных и экономичных маршрутов; мониторинг трубопроводов на наличие геологических опасностей и утечек; отслеживание проверок с использованием дистанционно полученных данных; мониторинг и анализ пространственно разбросанных данных в режиме реального времени; геодезия морского дна и управление активами в морских операциях и т. д.
Рис.6 Управление системой транспортировки Рис.7 Маршрутизация трубопроводов и отслеживание транспортных средств - Маршрутизация трубопроводов и отслеживание транспортных средств — экосистема поддерживает отслеживание ценных активов в капиталоемком секторе. Точное местоположение транспортных средств и судов обеспечивает своевременную доставку товаров и услуг, а также эффективное реагирование на чрезвычайные ситуации.
- Вывод из эксплуатации — данные ДЗЗ с более ранних этапов жизненного цикла нефтяного месторождения, централизованные в корпоративной ГИС, помогают принять оптимальные решения по ликвидации инфраструктуры и восстановить участок для землепользования.
Компания ГЕО ИННОТЕР быстро и качественно выполняет работы по тематическому картографированию нефтегазовой отрасли (вкл. векторные тематические слои в ГИС), главный исходный сегмент ДЗЗ в отрасли, а именно:
При геологической разведке месторождений углеводородов:
- Обновление топографических карт и планов территорий разведки и освоения месторождений;
- Выделение по аэро- и космическим снимкам нефтегазоперспективных участков путем дешифрирования перспективных геологических структур методом главных компонент.
- Создание карт инженерно-геологического районирования в масштабах 1:100000 – 1:200000 и мельче.
- Создание фотогеологических карт, карт элементов геологического строения, карт глубинной структуры района, карт неотектонических движений и карт оптимального размещения поисковых и разведочных скважин.
- Анализ данных ДДЗ для выполнения работ по сейсмическому микрорайонированию.
При обустройстве месторождений углеводородов, включая проектирование, строительство, эксплуатацию, консервацию и ликвидацию объектов по добыче нефти и газа:
- Получение и предоставление данных ДЗЗ на различных этапах обустройства месторождений.
- Создание и обновление цифровой картографической основы маcштабов 5 000 – 1:100 000.
- Создание цифровых ортофотопланов масштабов 500 – 1:5000.
- Создание маркшейдерско-геодезических планов и топографических карт обустройства месторождений в масштабах 1:2000 – 1:10000.
- Создание топографических карт (планов) с нанесенными существующими и проектируемыми объектами обустройства в масштабе 1:10000 – 1:25000;
- Космический мониторинг хода строительства;
- Мониторинг изменений на территории лицензионных участков.
При эксплуатации трубопроводного транспорта
- Мониторинг трубопроводов (для России по космосу, для зарубежных рынков как вариант разработка ГИС-системы).
- Создание карт прогнозного состояния природных компонент на участки трассы трубопровода с повышенным экологическим риском в масштабах 1:5000 – 1:100000.
- Создание ситуационных планов районов с выделенной разведочной площадью и нанесенной газотранспортной системой (масштаб в соответствии с техническим заданием).
- Создание планов и продольных профилей трубопроводов в масштабах 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000.
При экологическом обеспечении природопользования
- Создание схематических экологических карт масштаба 1:25000 и мельче;
- Создание карт решающих влияний экологических условий в масштабах 1:5000 – 1:10000.
- Создание карт ретроспективной оценки экологической обстановки в масштабах 1:5000 – 1:50000.
- Создание карт прогноза возможных изменений компонентов природной среды в масштабах 1:5000 – 1:50000.
- Инвентаризация и паспортизация загрязненных и нарушенных земель и водных объектов.
- Мониторинг нефтяных разливов и загрязнений водных объектов.
- Оценка экологического ущерба в результате возникших чрезвычайных ситуаций.
- Оценка антропогенного воздействия.
При обеспечении промышленной безопасности:
- Выявление участков развития опасных геологических, техногенных и природных процессов и явлений.
- Мониторинг деформации земной поверхности по космическим радарным данным.
- Мониторинг состояния потенциально опасных объектов по материалам аэро- и космических съемок.
Преимущества использования ДЗЗ:
- Облегчает процесс принятия решений– на какую площадь или месторождение следует выйти, как сократить портфолио рабочих процессов, как спланировать оптимальный маршрут трубопровода, интегрировать результаты сейсморазведки, спланировать аварийное реагирование, улучшить управление объектами, справиться с авариями и утечками трубопровода и т. д.
- Поддерживает будущие действия и текущую разведку. Стандартизируя процессы и снижая техническую неопределенность, повышает эффективность разведки. Платформа ГИС моделирует согласованные процессы исследования всех активов компании. Это поддерживает согласованный, проверяемый корпоративный портфель потенциальных клиентов для текущих решений по портфелю.
- Повышение эффективности— интеграция междисциплинарных данных для оценки рисков и неопределенностей, лучший доступ для сокращения ненужных простоев, оптимизированные графики обслуживания; мониторинг и анализ ежедневных перемещений автопарка в режиме реального времени, анализ путей с наименьшими затратами для маршрутизации трубопроводов, стандартизированные рабочие процессы портфеля, сокращение времени цикла принятия решений и т. д.
- Экономия затрат– сокращение эксплуатационных расходов на 10-30 %, предотвращение и управление непредвиденными или непредвиденными расходами, эффективное управление трубопроводом и флотом снижает затраты, оптимизированные рабочие процессы бурения и эксплуатации повышают рентабельность инвестиций и т. д.
- Беспрепятственное управление с визуализацией карт в режиме реального времени и анализом удаленных/оффшорных площадок, операций и активов.
Рис.8 Беспрепятственное управление с визуализацией карт в режиме реального времени - Улучшенная связьмежду пространственно рассредоточенными локациями.
- Ведение учета— огромные данные, загруженные, например, в централизованную ГИС, создают прочную основу для управления данными с полной поддержкой транзакций и инструментами отчетности.
Преимущества сенсоров ДЗЗ:
- Спутниковый радар с синтезированной апертурой (InSAR) может быть очень полезен для понимания устойчивости местности. Он может обеспечить улучшенное наблюдение и контроль за потенциальными геологическими опасностями в нефтегазовой отрасли. Это отличный способ повысить безопасность и производительность трубопроводов.
Рис.9 Улучшенное наблюдение и контроль за потенциальными геологическими опасностями - Интерферометрия обеспечивает непрерывный мониторинг объекта со спутников. Кроме того, наземные изображения не могут обеспечить такое же большое поле зрения, как спутниковые изображения.
- Спутники, глобальные системы позиционирования, устройства дистанционного зондирования и технологии трехмерной и четырехмерной сейсморазведки позволяют обнаруживать запасы нефти при бурении меньшего количества разведочных скважин.
- Экология (анализ спутниковых изображений) - например, для гидроразрыва горных пород требуется большое количество воды, и при этом используются потенциально опасные химические вещества для высвобождения нефти из пластов горных пород. В некоторых районах страны значительное использование воды для добычи нефти может повлиять на доступность воды для других целей и потенциально повлиять на водную среду обитания. Неправильная конструкция скважины или неправильное обращение могут привести к утечкам и разливам жидкостей для гидроразрыва. Загрязнение нефтью является одним из основных критических рисков для морской среды.
- Спутниковые SAR – поиски пятен, обнаружение утечек углеводородов, оценка утечки, выходы нефти и газа.
- Cпутники (например, WorldView-3 компании MAXAR), которые обеспечивают высокое пространственное и спектральное разрешение при съемке в стратегически расположенных диапазонах видимого и ближнего инфракрасного (VNIR), полезных для анализа растительности, а также коротковолнового инфракрасного диапазона (SWIR) длина волны, полезная для идентификации минералов. Например, подземные утечки углеводородов влияют на химический состав почвы, что проявляется в изменении здоровья растительности.
- Спутник делает несколько снимков из космоса, затем объединяет их в один. Затраты на поисковые работы снижаются в 5 раз по сравнению с традиционными методами для неизведанных территорий и в 7 раз для ранее хорошо изученных объектов.
Рис.10 Спутниковый снимок из космоса - БПЛА дает детализацию для постановки на 3D сейсмику.
Нефтегазовая промышленность относительно поздно начала использовать ДЗЗ совместно, например, с ГИС. Тем не менее, она быстро развивается как отрасль с самым высоким потенциалом применения ДЗЗ-ГИС на протяжении всего жизненного цикла. Более того, он обеспечивает плавную интеграцию геопространственных технологий, таких как БПЛА, сенсоры и существующие компьютерные системы, в рамках ДЗЗ-ГИС. Это помогает компаниям конкурировать в глобальной гонке за доступ к новым источникам энергии и максимизировать ценность своих активов.
Примеры применения
ТОЧНЫЙ И ИНТУИТИВНЫЙ ДИЗАЙН БАЗЫ ДАННЫХ – ПОЛНОСТЬЮ НАСТРАИВАЕМАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ КАРТЫ НЕФТЕГАЗОВОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ ПО ДАННЫМ ДЗЗ
Планиметрические карты необходимы для поддержки планирования и принятия решений на протяжении всего жизненного цикла нефтегазовых операций, включая разведку, управление инфраструктурой, экологическое планирование и пространственный анализ. Усовершенствованные методологии извлечения объектов нефти и газа обеспечивают полностью настраиваемые карты со слоями, которые можно группировать и классифицировать для оптимального отображения данных для анализа и просмотра. Извлеченные объекты также используются для заполнения баз данных с географическим кодированием, на которые легко ссылаться, в табличных форматах.
Мониторинг нефтяного загрязнения на растительных территориях с помощью оптическое дистанционное зондирование
Мониторинг загрязнения почвы в результате деятельности нефтегазовой промышленности остается сложным в растительных районах. За последнее десятилетие оптическое дистанционное зондирование оказалось полезным для этой цели. Отслеживая изменения в биохимии растительности через ее оптические свойства, мульти- и гиперспектральное дистанционное зондирование позволяют обнаруживать и количественно определять сырую нефть и нефтепродукты просочившихся в результате случайных утечек или неправильной практики прекращения добычи. Последние достижения в этой области привели к разработке различных методов, которые могут применяться либо в полевых условиях с использованием портативных спектрорадиометров, либо в больших масштабах на воздушных и спутниковых снимках. Эксперименты, проведенные в контролируемых условиях, в значительной степени способствовали определению наиболее важных факторов, влияющих на обнаружение нефти (виды растений, состав смеси и т.д.). В перспективе оперативного использования, все еще требуются значительные усилия, чтобы сделать оптическое дистанционное зондирование надежным инструментом для нефтегазовых компаний. Нынешние методы, используемые на снимках, должны расширить свою сферу применения на широкий спектр контекстов, и их применение к предстоящим спутниковым гиперспектральным датчикам должно быть рассмотреть в будущих исследованиях.
Основные источники загрязнения окружающей среды в результате нефтяной деятельности. (a) Нефтяной шламовый амбар, (b-c) растительность и почва, загрязненные в результате утечки сырой нефти вблизи нефтеперерабатывающего предприятия, (d) утечка из трубопровода, (e) загрязнение сельскохозяйственных культур в результате продувки нефтяных скважин, (f) утечка нефти из поврежденного резервуара для хранения после урагана и (g) загрязненные сточных вод вблизи производственной площадки.
Использование радиолокационных методов дистанционного зондирования для исследования нефтегазовых объектов в морской зоне в целях охраны окружающей среды и разведки: Обнаружение и интерпретация нефтяных пятен (Seeps and Spill)
Для обнаружения нефтяных пятен в оперативном контексте используются воздушные и космические средства дистанционного радиолокационного зондирования. Действительно, слой нефти над поверхностью моря гасит так называемые "волны капиллярности", которые являются источником шероховатости морской поверхности. Представлены работы в виде "полевых примеров", а также результатов НИОКР, связанных с появлением новых методов. Дана оценка наиболее важных поляриметрических параметров для обнаружения и определения характеристик сликов. Использованы различные радиолокационных частот (X, L диапазоны...) для обнаружения, определения характеристик и оценки относительной толщины. Наконец, в случае значительной утечки представлены "Spill Watch", внутренняя процедура, активированная для отслеживания и прогнозирования дрейфа нефтяного пятна с целью определения зон, где должны действовать команды по борьбе с загрязнением.
Набор данных о нефтяных скважинах, полученных с помощью спутникового дистанционного зондирования
Оценка количества и геолокации нефтяных скважин важна для политиков учитывая их влияние на планирование энергетических ресурсов. Благодаря недавнему развитию оптического дистанционного зондирования, стало возможным определять нефтяные скважины по спутниковым изображениям. Более того, последние достижения в области
глубокого обучения для обнаружения объектов при дистанционном зондировании делает возможным автоматическое обнаруживать нефтяные скважины на снимках дистанционного зондирования. В данной работе набор данных под названием Northeast Petroleum University-Oil Well Object Detection Version 1.0 (NEPU-OWOD V1.0) на основе изображений дистанционного зондирования высокого разрешения включает 1192 нефтяных скважин на 432 снимках из города Дацин, где находится крупнейшее нефтяное месторождение в Китае. В данном исследовании сравнили девять различных современных моделей глубокого обучения, основанных на алгоритмах обнаружения объектов на изображениях оптического дистанционного зондирования. Экспериментальные результаты показывают, что современные модели глубокого обучения модели достигают высокой точности на собранном нами наборе данных, что демонстрирует большой потенциал для обнаружения нефтяных скважин при дистанционном зондировании.
Консультация
Заполните форму, и мы свяжемся с вами в течение 15 минут
Сопутствующие услуги
Выполненные проекты
Заказчики
Лицензии
Наши партнеры
