К.т.н. Олейник А.М.

Тюменский государственный нефтегазовый университет

К.с.-х.н. Подковырова М.А.

Тюменская государственная сельскохозяйственная академия

К вопросу о системном подходе к геодезическому мониторингу сложных геотехнических систем нефтегазового комплекса в криолитозоне

Добыча, подготовка, переработка и транспортировка нефти и газа, целого ряда других ценных полезных ископаемых на долгие годы определила криолитозону как совокупность регионов России первоочередного транспортного, энергетического и промышленного освоениья.

По масштабам намечаемых работ, по природно-климатическим, гидрогеологическим и геокриологическим условиям создание нефтегазового комплекса севера Западной Сибири и полуострова Ямал является самым сложным нефтегазовым проектом в мировой практике. Одновременное проектирование, обустройство и эксплуатация нефтегазовых месторождений неизбежно сопровождается процессами антропогенного преобразования и возрастания нагрузки на окружающую среду [1]. Для большей эффективности разработки и эксплуатации геотехнических систем (ГТС) нефтегазовой отрасли возникает необходимость с помощью системного подхода создать единый взаимоувязанный комплекс из геологической, технической и управленческой подсистем, составляющих нефтегазовое предприятие. Это позволит определять не только состояние ГТС и возможные изменения природной среды, но и прогнозировать возникновения нежелательных ее реакций на возмущения от ГТС, а также разрабатывать целенаправленные и эффективные средства их устранения.

Основным преимуществом системного подхода к изучению ГТС является возможность рассмотрения геотехнических систем нефтегазового комплекса как единого целого, отличающегося определенным уровнем организации. Такой подход дает возможность рассмотреть ГТС как иерархию систем.

Современные подходы к системному изучению ГТС имеют ряд характерных черт, присущих нефтегазовой отрасли [2]:

1) выработка соответствующего понятийного аппарата для лучшего описания ГТС и использование понятий из общей теории систем, логики, теории информации и т.п., а также необходимость формализации информации для обработки с помощью математики как универсального «языка» науки;

2) всестороннее изучение внутренней структуры ГТС и ее элементов (иерархические уровни, потоки, связи т.п.). Причем иерархическое описание структуры системы не остается фиксированным, а адаптируется к конкретным целям и задачам исследования;

3) возрастание требований к качеству информации и усиление абстрактного подхода к изучению сложных динамических геотехнических систем. Решение проблемной задачи определяется не только ее условиями, но и имеющейся в распоряжении информации о состоянии объекта.

Системный подход должен предусматривать применение адекватного инструмента исследования сложных геотехнических систем для получения, анализа и обобщения информации о состоянии ГТС на всех фазах жизненных циклов. Несомненно, что одним из факторов, обусловливающим своевременную оценку состояния ГТС является информационная обеспеченность. Одним из направлений такого методологического подхода является организация мониторингов (геологических, геофизических, геотехнических, геоэкологических, геодезических, топографических, в том числе и комплексных (сопряженных)) на всех этапах их «жизненных» циклов ГТС [3].

Одним из важнейших источников количественной информации о состоянии объектов является геодезический мониторинг, который позволяет определять геометрические параметры и пространственно-временные деформации земной поверхности, сооружений, технологического оборудования и прогнозировать изменение как всей геотехнической системы, так отдельных ее частей для целей управления состоянием ГТС [4].

К геодезического мониторингу геотехнических систем добычи и транспорта газа также требуется системный подход, который предусматривает выполнение всех геодезических работ как единого целого, включающий результаты внутрисистемных взаимодействий и зависимостей. Информация о компонентах ГТС и процессах их взаимодействия, получаемая в результате проведения геодезического мониторинга на различных этапах хозяйственной деятельности, меняется. Проблема учета множества факторов при определении состояния сложной системы составляет весьма трудную научную и производственную задачу и требует оптимального ее решения путем подразделения на частные задачи, основанные на выделении различных ступеней и звеньев (блоков) всего мониторинга. Суть системной концепции геодезического мониторинга ГТС можно выразить в виде следующих условных признаков [5]:

1) комплексность: при контроле, прогнозе и оценке состояния ГТС необходимы методическая комплексность получения геоинформации и исследование всех природных и технических компонентов, влияющих на состояние ГТС;

2) систематичность и периодичность: геодезические исследования, связанны как с оценкой напряженно-деформированного состояния ГТС, так и геологических (геокриологических) условий районов размещения ГТС, осуществляются для получения необходимой информации на всех этапах «жизни» ГТС;

3) оптимальность: геодезический мониторинг и его подсистемы должны обеспечивать решение целевых задач при минимальных затратах на их разработку и максимальном эффекте от их функционирования;

4) площадной характер исследований: в настоящее время в стране определены регионы севера Западной Сибири и полуострова Ямал, в пределах которых за последние годы развернуто интенсивное освоение месторождений нефти и газа. В пределах каждого такого региона целесообразно выбрать типичный полигон, на территории которого находились бы ГТС в различных стадиях функционирования: проектируемые, строящиеся, эксплуатируемые, реконструируемые. В пределах выбранных полигонов должны осуществляться режимные геодезические исследования (мониторинг) состояния ГТС;

5) автоматизация сбора и обработки данных: современные методы обеспечивают получение статической, динамической и прогнозной геодезической информации о состояниях ГТС на различных этапах «жизни» и элементов ГТС при различных режимах их функционирования. Организация информационной базы данных геодезического мониторинга ГТС предполагает автоматизированные процессы сбора и обработки результатов исследований.

При этом следует исходить из того, что базы данных о состоянии и функционировании ГТС должны формироваться не на исходной информации (фактических данных наземных геодезических исследований, аэрокосмических снимках), а на продуктах их обработки (моделях, схемах, графиках, тематических картах и т.п.), отражающих различные состояния ГТС и их компонентов.

Литература:

1. Зотов Г.А. Новый этап развития научных и инженерных основ разработки месторождений природных газов//Газовая промышленность. - 1998. -№ 8. - С. 28-30.

2. Дементьев Л.Ф. Системные исследования в нефтегазопромысловой геологии: Учеб. пособие для вузов. - М.: Недра, 1988.-204 с.

3. Камышев А.П. Методы и технологии мониторинга природно-технических систем Севера Западной Сибири. – М.: ВНИПИГАЗДОБЫЧА, 1999. - 230с.

4. Гуляев Ю.П. О методологии геодезического мониторинга природно-технических систем//Геодезия и картография. – 2006. - №3. – С.19-24.

5. Ревзон Л.А. Картографирование состояний геотехнических систем. – М.: Недра, 1992. – 178с.