Система разработки нефтяного месторождения

Разработав  архитектуру системы, переходим  к разработке объектов (классов), составляющих систему. Часть объектов была выявлена на этапе анализа системы, эти  объекты могут рассматриваться  как основа системы. На рассматриваемом  этапе разработки системы необходимо выбрать способ их реализации, стремясь минимизировать количество потребляемых ими ресурсов (времени их выполнения, используемой памяти и др.). При реализации объектов классы, атрибуты и зависимости  должны быть реализованы в виде соответствующих  структур данных, операции - в виде функций. При этом может возникнуть необходимость  введения новых классов (объектов) для  промежуточных данных.

Разработка  объектов предполагает выполнение следующих  шагов:

• Рассматривая совместно три модели, получаем операции над классами.
• Разрабатываем алгоритмы, реализующие полученные операции.
• Оптимизируем пути доступа к данным.
• Реализуем управление взаимодействиями с внешними объектами.
• Уточняем структуру классов, чтобы повысить степень наследования.
• Разрабатываем зависимости.
• Определяем представления объектов.

3.3.1. Совместное рассмотрение  трех моделей

В результате анализа мы получаем три модели: объектную, динамическую и функциональную. При этом объектная модель составляет базу, вокруг которой осуществляется дальнейшая разработка. При построении объектной модели в ней не всегда указываются операции над объектами, так как с точки зрения объектной  модели объекты это, прежде всего, структуры  данных. Поэтому разработка системы  начинается с сопоставления действиям  и активностям динамической модели и процессам функциональной модели операций и внесения этих операций в объектную модель. С этого  начинается процесс разработки программы, реализующей поведение, которое  описывается моделями, построенными в результате анализа требований к системе.

Поведение объекта  задается его диаграммой состояния; каждому переходу на этой диаграмме  соответствует применение к объекту  одной из его операций; можно каждому  событию, полученному объектом, сопоставить  операцию над этим объектом, а каждому  событию, посланному объектом, сопоставить  операцию над объектом, которому событие  было послано. Активности, запускаемой  переходом на диаграмме состояний, может соответствовать еще одна (вложенная) диаграмма состояний.

Результатом этого этапа проектирования является уточненная объектная модель, содержащая все классы проектируемой программной  системы, в которых специфицированы  все операции над их объектами.

3.3.2. Разработка алгоритмов, реализующих полученные  операции

Каждой операции, определенной в уточненной объектной  модели, должен быть сопоставлен алгоритм, реализующий эту операцию. При  выборе алгоритма можно руководствоваться  следующими соображениями:

• вычислительная сложность алгоритма: для алгоритмов, применяемых к достаточно большим массивам данных, важно, чтобы оценка их вычислительной сложности была разумной; например, вряд ли имеет смысл избегать косвенности в ссылках, особенно когда введение косвенности существенно упрощает понимание программы; в то же время замена пузырьковой сортировки с оценкой сложности n² на алгоритм сортировки с оценкой n´log n всегда резко ускоряет вычисления;
• понятность алгоритма и легкость его реализации: для достижения этого можно даже пойти на небольшое снижение эффективности; например, введение рекурсии всегда снижает скорость выполнения программы, но упрощает ее понимание (рисунок 3.8);
• гибкость: большая часть программ рано или поздно должна быть модифицирована; как правило, высокоэффективный алгоритм труден для понимания и модификации; одним из выходов является разработка двух алгоритмов выполнения операции: простого, но не очень эффективного, и эффективного, но сложного; при модификации в этом случае изменяется более простой алгоритм, что обеспечивает работоспособность системы на период разработки более эффективного модифицированного алгоритма.

Рис. 3.8. Сравнение рекурсивного и нерекурсивного алгоритмов вычисления n!

Выбор алгоритмов связан с выбором структур данных, обрабатываемых этими алгоритмами. Удачный выбор структур данных позволяет  существенно оптимизировать алгоритм.

Еще одним  способом упрощения и оптимизации  алгоритмов является введение внутренних (вспомогательных) классов. Эти классы не имеют соответствий в реальном мире; они связаны с реализацией, но могут существенно упростить  ее (примеры: класс стек, класс двусвязный список и т.п.).

Наконец, во многих случаях бывает полезным внести некоторые изменения в структуру  объектной модели. Эти изменения  сводятся к введению дополнительных классов и к перераспределению  операций между классами.

При распределении  операций по классам руководствуются  следующими соображениями:

• если операция выполняется только над одним объектом, то она определяется в классе, экземпляром которого является этот объект;
• если аргументами операции являются объекты разных классов, то ее следует поместить в класс, к которому принадлежит результат операции;
• если аргументами операции являются объекты разных классов, причем изменяется значение только одного объекта, а значения других объектов только читаются, то ее следует поместить в класс, к которому принадлежит изменяемый объект;
• если классы вместе с их зависимостями образуют звезду с центром в одном из классов, то операцию, аргументами которой являются объекты этих классов, следует поместить в центральный класс.

3.3.3. Оптимизация  разработки

Объектная модель, построенная на этапе анализа  требований к программной системе, содержит информацию о логической структуре  системы; на этапе разработки объектная  модель уточняется и пополняется: в  нее добавляются детали, связанные  с необходимостью обеспечить более  эффективный доступ к информационным структурам во время работы системы. Цель оптимизации разработки - заменить семантически корректную, но недостаточно эффективную модель, построенную  на этапе анализа, более эффективной. В процессе оптимизации разработки выполняются следующие преобразования:

• добавляются избыточные зависимости, чтобы минимизировать потери, связанные с доступом к данным, и максимизировать удобство работы с ними;
• изменяется порядок вычислений для достижения большей эффективности;
• сохраняются производные атрибуты, чтобы устранить необходимость перевычисления сложных выражений.

На этапе  анализа требований к программной  системе избыточные зависимости  нежелательны, так как они не вносят в модель новой информации. Однако на этапе разработки мы должны приспособить структуру объектной модели к  требованиям эффективной реализации системы. Пример использования избыточной (производной) зависимости для повышения  эффективности поиска представлен  на рисунке 3.9: на рисунке 3.9(а) показаны зависимости из исходной объектной  модели; добавление производной (и, следовательно, избыточной) зависимости (рисунок 3.9(б)) позволяет резко ускорить поиск  сотрудников, говорящих по-китайски.

Объект разработки – это искусственно выделенное в  пределах разрабатывае-мого месторождения  геологическое образование (пласт, массив, структура, совокуп-ность пластов), содержащее промышленные запасы углеводородов, извлечение которых из недр осуществляется при помощи определенной группы скважин. Объект разработки – не природное, а искусственно выделенное людьми образование  нефти.            

В  объект разработки могут быть включены один, несколько или все пласты месторождения.             

Объекты разработки подразделяются на самостоятельные, т.е. разрабатывае-мые в настоящее  время и возвратные, те, которые  будут разрабатываться скважинами, эксплуатирующими другой объект.            

Системой  разработки нефтяного месторождения считается совокупность взаимосвязанных инженерных решений, определяющих объекты разработки; последовательность и темп их разбуривания и обустройства; наличие воздействия на пласт с целью извлечения нефти и газа; число, соотношение и расположение нагнетательных и добывающих скважин; число резервных скважин, управление разработкой месторождения, охрану недр и окружающей среды.            

Важнейшим этапом создания систем разработки является выделение объектов разработки. Создание многопластовых объектов резко сокращает  капитальные затраты на разработку месторождения, но объединение нескольких пластов в один объект может привести к значительному уменьшению коэффициента нефте-извлечения.            

При выделении  эксплуатационных объектов необходимо учитывать следую-щие факторы:

1.      Геолого-физические свойства пород-коллекторов нефти и газа. Недопусти-мо объединять в один объект пласты, резко различающиеся по проницаемости, составу пород, толщине и степени неоднородности.

2.      Физико-химические свойства нефти и газа. Недопустимо  объединять в один объект пласты с существующей различной вязкостью нефти, резким отличием в содержании сероводорода и парафина, различным фазовым состоянием углеводородов в пласте и с разным режимом пластов.

3.      Условия управления процессом разработки нефтяного месторождения. Чем больше пластов и пропластков объединено в один объект, тем технически и технологически труднее осуществлять контроль и раздельное воздействие на участки объекта.

4.      Техника и технология эксплуатации скважин и закачки воды, технология воздействия на призабойную зону скважин. Усложняется обслуживание при создании многопластовых объектов.   

   Системы разработки нефтяного  месторождения различают  по двум наиболее характерным  признакам:

1.      Наличию или отсутствию воздействия на пласт с целью извлечения нефти из недр.

2.      Расположено скважин на месторождении.  

      Наиболее  применимыми параметрами  характеризующими системы  разработки считаются:

1.      Параметр плотности сетки скважин Sс, равный площади нефтеносности приходящейся на одну скважину

Sс  = S         

n          
 

S – площадь. нефтеносности залежи  

n -  число скважин добывающих + нагнетательных            

2.      параметр Ю, равный отношению числа нагнетательных Nн скважин к числу добывающих Ng

Ю = Nн

 

        Ng

 

               

Параметр w используется как показатель интенсивности системы заводнения.

Системы разработки нефтяных месторождений с поддержанием пластового давления

Поддержание пластового давления закачкой воды, кроме повышения  нефтеотдачи

обеспечивает интенсификацию процесса разработки. Это обусловливается

приближением зоны повышенного давления, создаваемого за счет закачки воды в

водонагнетательные  скважины, к добывающим скважинам.

Для принятия решения  о проведении поддержания пластового давления закачкой

воды на конкретной залежи нефти последовательно прорабатывают следующие

вопросы:

определяют местоположение водонагнеательных   скважин;

определяют суммарный  объем нагнетаемой воды;

рассчитывают число  водонагнеательных скважин;

устанавливают основные требования   к   нагнетаемой   воде.

     Местоположение водонагнетательных скважин определяется в основном

особенностями геологического строения залежи нефти. Задача сводится к тому,

чтобы подобрать  такое расположение водонагнетательных скважин, при котором