Банк данных нефтегазовых технологий как фактор интеграции информационного пространства

О. Зотов, В. Шумилов, к.г.-м.н., ОАО "НК "РИТЭК"

В соответствии с Энергетической стратегией России, на современном этапе развития нефтегазовой промышленности залогом ее успешного функционирования являются достижения научно-технического прогресса. В то же время, несмотря на обозначившуюся в последние годы тенденцию расширения применения инновационных решений при производстве углеводородного сырья, динамика ее развития пока невысока. В том числе и в силу слабой информированности специалистов-нефтяников о всем многообразии нефтегазовых инноваций в стране и мире, обусловленной низким уровнем накопления и систематизации соответствующей информации. По словам генерального директора ОАО «РИТЭК» Валерия Грайфера, только инновационный «технологический портфель» компании насчитывает более 150 новейших технологий и методов интенсификации нефтедобычи. В целом же количество инновационных решений в этой области значительно больше. Поэтому выбор тех технологий, методов и материалов, которые способны дать максимальный эффект в каждом конкретном случае, представляет собой сложную научно-практическую задачу. Одно из решений данной задачи и предлагают специалисты ОАО «РИТЭК».

Актуальной проблемой, с которой все чаще сталкиваются нефтяники, является проектирование разработки тех геологических объектов, которые характеризуются низкой проницаемостью коллекторов, высокой обводненностью и вязкостью содержащихся в них нефтей и т.д. Практика показывает, что эффективная эксплуатация месторождений, на которых преобладают такие объекты, невозможна с использованием традиционных технологий и материалов. Более того, во многих случаях экономически не целесообразно даже тиражирование уже используемых современных решений на другие сложнопостроенные геологические объекты в пределах одного и того же месторождения. В каждом конкретном случае необходимо проводить технико-технологический и экономический анализ всего возможного арсенала решений. Однако многообразие и многофакторность возможных решений значительно осложняет такой анализ без специальных средств, позволяющих автоматизировать поиск и визуализацию необходимой информации.

Одним из первых в нефтегазовом комплексе России с этой проблемой столкнулось Открытое акционерное общество «Российская инновационная топливно-энергетическая компания» (ОАО «РИТЭК»), специализирующееся на комплексном решении задач в области повышения нефтеотдачи пластов и разработки трудноизвлекаемых запасов нефти.

Анализ путей решения проблемы показал, что одним из наиболее рациональных является формирование электронного банка данных нефтегазовых технологий (далее —БД НГТ). Этот информационный ресурс, в первую очередь, должен быть ориентирован на накопление и систематизацию информации о существующем арсенале эффективных отечественных и зарубежных технологий и их элементов —методов, оборудования, реагентов и др.

В перспективе предполагается, что популяризация ресурса и развитие партнерских отношений БД с нефтедобывающими и сервисными компаниями придаст ему отраслевой характер, поскольку высокоорганизованная БД НГТ позволит, в том числе: нефтегазодобывающим компаниям через обращение в БД осуществлять поиск и привлечение к проведению работ тех сервисных компаний, которые специализируются на решении конкретной проблемы; сервисным, инновационным и внедренческим компаниям через обращение в банк нефтегазовых технологий осуществлять поиск заказчиков, располагающих объектами для применения конкретных технологий; БД НГТ в ходе осуществления договорных отношений с нефтегазовыми, сервисными, инновационными и внедренческими компаниями на взаимовыгодной основе пополняться информацией о специфических условиях (или специфическом комплексе условий) разработки и эксплуатации объектов, а также об эффективных методах решения новых задач и проблем; нефтегазодобывающим, сервисным, инновационным и внедренческим компаниям через обращение в БД НГТ сравнивать полученные после применения новых методов результаты с лучшими результатами реализации на аналогичных объектах других методов и т.д.

С целью привлечения к формированию БД НГТ ОАО «РИТЭК» максимально возможного количества заинтересованных компаний кратко остановимся на определении информационного пространства и принципах его интеграции. При этом под «информационным пространством» будем понимать некую совокупность публичных данных (т.е. предоставляемых открытыми источниками), описывающих исследуемую предметную область. В данном случае имеется в виду проблематика повышения нефтеотдачи пласта.

В рамках формирования БД НГТ можно условно определить два основных реализуемых направления интеграции информации, определяемых основными целями его формирования:«горизонтальная» интеграция, определяемая необходимостью унификации (приведения к единым форматам) накопленной информации, описывающей конкретный элемент технологии (метод, оборудование, реагент); «вертикальная» интеграция, определяемая необходимостью систематизации данных о различных элементах технологий.

Рассмотрим каждое из этих направлений более подробно.

Горизонтальная интеграция

Используемые форматы и алгоритмы горизонтальной интеграции данных о конкретном элементе технологии были определены после подробного анализа материалов, предоставляемых к регистрации в банке. Очевидно, что их объемы и содержание в общем случае могут в значительной степени отличаться друг от друга. Так, информация, предоставленная непосредственно разработчиком, может представлять собой наиболее полное описание как размещаемых технологических элементов, так и их совокупности (включая рабочие схемы, РД, ТУ и т.д.). Существенно, что именно это обстоятельство отличает такую категорию информации от информации, например, полученной из презентационных каталогов или выставочных материалов.

В соответствии с объемами и содержанием материалов, представляемых по конкретному элементу технологии, условно приняты три «горизонтальных» уровня интеграции (рис. 1).

1. Регистрационный. Предполагает размещение в БД НГТ данных, необходимых для регистрации элемента технологии, позволяющих его однозначную идентификацию. В первую очередь имеются в виду:название технологии; ключевое слово (как правило —шифр производителя или торговая марка); краткая аннотация, включающая назначение и отличительные особенности; информативное графическое изображение (например, качественная фотография для оборудования); значения системных регистров (например, формат элемента технологии —метод, оборудование или материал); ссылка на разработчика или правовладельца.

Исследования показывают, что данные этого уровня наиболее часто востребованы и в силу этого к ним предъявляются наиболее жесткие требования по качеству, формату и объему представления.

Например, формат хранения регистрационных данных должен позволять по запросу автоматическую генерацию стандартного отчета независимо от способа организации доступа к информационному ресурсу —локальная сеть, интернет и т.д.

Следует отметить, что данные именно этого уровня подлежат альтернативному переводу (русский-английский) при необходимости создания двуязычной версии ресурса. В связи с этим их обновление производится в случае крайней необходимости (например, при обнаружении ошибок).

2. Оперативный. Предполагает размещение в БД НГТ данных, достаточных для описания конкретного элемента технологии и его отношений с другими элементами. С этими данными ведется постоянная оперативная работа в направлении горизонтальной интеграции. К ним относятся:реферат (оперативно обновляемое описание элемента технологий или их совокупности, предполагающее размещение схем и таблиц); регистрация отношений элементов технологий друг к другу (например, «метод —используемый реагент», «модельный ряд —типоразмер», «комплекс —технология» и т.д.).

Основная задача выявления информации этого типа —наиболее полное описание элементов технологий в соответствии с единым стандартом и интеграция этих описаний в едином информационном блоке. Как правило, на один и тот же реферат ссылаются несколько элементов технологий, что в значительной степени экономит время и физический объем, занимаемый ресурсом на магнитном носителе.

3. Архивный. Предполагает размещение в БД НГТ данных, определяемых как эксклюзивные или избыточные для описания элемента технологии. Краткие содержания этих данных регистрируются как документы различного типа (РД, ГОСТ, инструкция, публикация, презентация и т.д.). Сами данные хранятся вне банка данных в виде архивированных файлов (каталогов) произвольного популярного формата (MS Word, Adobe Acrobat и т.д.) на языке оригинала. Это наиболее редко востребованная информация по специальным запросам не редактируется и не тиражируется на специальных носителях, например CD.

Основными задачами, решение которых требует выявления и хранения информации этого уровня, являются:сохранение первоисточников при формировании специализированной библиотеки ресурса и обеспечение возможности указания ссылок на элементы технологий; предоставление дифференцированного доступа к эксклюзивной информации в соответствии с определенными администратором Базы правами доступа (например, доступ к отчетам подразделений ОАО «РИТЭК» возможен только в рамках локальной сети компании).

Завершая краткое описание горизонтальных уровней интеграции, следует отметить, что в целом они позволяют:унифицировать хранение и представление первичной информации; проводить оперативный поиск элементов по названиям, ключевым словам и организациям; переходить от одного элемента технологии к другому по внутренним связям.

В то же время горизонтальная интеграция не решает проблем выбора технологий для конкретных задач и условий, не позволяет реализовывать алгоритмы автоматического сравнения однотипных элементов.

Вертикальная интеграция

Для решения этих проблем необходима вертикальная интеграция, которую в общем случае можно проводить независимо от горизонтальной силами специальной экспертной группы.

По сложности реализации можно условно выделить три уровня вертикальной интеграции (рис. 2).

Первый уровень предполагает:разработку и ведение в рамках рассматриваемой предметной области иерархического классификатора производственных задач и видов работ (далее —отраслевой классификатор); установку связей между элементами технологий и конечными (не являющимися узлами иерархического «дерева») позициями отраслевого классификатора. Основанием для установки подобных связей является информация о назначении конкретного элемента технологии. При этом реализуются связи типа «многие-ко-многим». Т.е. конкретная производственная задача может решаться с применением различных технологий, и конкретная технология может использоваться для решения различных задач. Последнее обстоятельство особенно актуально в случае необходимости регистрации комплексных технологий.

По аналогии с регистрационным уровнем данный уровень является обязательным для элементов технологий, размещаемых как «метод» (технология).

Второй уровень предполагает:ведение справочника геолого-технологических характеристик, определяемых численно или путем выбора фиксированной категории значений (например, «наличие заколонного сообщения»); определение геолого-технологических характеристик, влияющих на выбор технологии для конкретных производственных задач (например, тип коллектора для обработки призабойной зоны пласта); регистрацию значений геолого-технологических характеристик, ограничивающих применение конкретной технологии и определенных ранее по совокупности для спектра решаемых задач. Основанием для установки подобных связей является информация об области применения конкретного элемента технологии.

В рамках интеграции второго уровня создаются предпосылки для решения задачи выбора конкретных методов, оборудования, реагентов для решения конкретных производственных задач с учетом геолого-технологических особенностей.

Третий уровень предполагает:ведение справочника базовых технических (эксплуатационных) характеристик, определяемых численно или выбором фиксированной категории значений. Для хранения данных этого типа используется та же инфраструктура («Характеристики» на рис. 2), что и для геолого-технологических характеристик в виду их полной структурной идентичности; разработку и ведение иерархического классификатора типов (групп) элементов технологий (далее —типовой классификатор); определение технических характеристик, являющихся базовыми для конкретного типа элементов технологий (например, «внешний диаметр» для внутрискважинного оборудования); регистрацию значений технических характеристик для конкретного элемента технологии, определенных ранее по совокупности типов.

В рамках интеграции третьего уровня создаются предпосылки:для решения задачи выбора типов (групп) методов, оборудования, реагентов для решения конкретных производственных задач с учетом геолого-технологических особенностей; для реализации алгоритмов автоматического сравнения (замещения) элементов технологий в пределах типа (группы) по базовым эксплуатационным, техническим и прочим характеристикам.

Следует отметить, что ввод численных значений характеристик может осуществляться как в виде отдельного числа, так и в виде диапазона значений (min-max) и в произвольном формате единиц измерений, предполагающем последующее автоматическое приведение к единому формату.

В заключение краткого описания основных принципов создания и расширения БД НГТ заметим, что предполагаемый в рамках схемы итерационный подход обусловлен необходимостью накопления информации для ее интеграции на более высоком уровне. При этом его технологические «минусы» компенсируются высоким уровнем систематизации первичных данных и, как следствие, сложностью решаемых задач.

Очевидно, что предлагаемая схема интеграции информационного пространства достаточно универсальна и может успешно применяться при расширении исследуемой предметной области. Подобное расширение приведет лишь к необходимости развития отраслевого классификатора.

Возможная перспектива развития информационной модели ресурса заключается в добавлении геологической инфраструктуры (геологические объекты, скважины). Это, в соответствии с изложенными выше принципами интеграции, позволит проводить регистрацию в БД НГТ и реализовывать операции с данными об эффективности применения технологий на конкретных геотехногенных объектах, обладающих конкретными геолого-технологическими характеристиками.

ТЕХНОЛОГИИ ТЭК, ДЕКАБРЬ 2003Г.