Введение 17
1 Генетические алгоритмы 19
1.1 Введение в генетические алгоритмы 19
1.2 История разработки и использования генетических алгоритмов 21
1.3 Применение генетических алгоритмов 23
1.4 Отличия от традиционных алгоритмов 25
1.5 Достоинства и ограничения генетических алгоритмов 26
1.6 Общая схема работы генетических алгоритмов 29
1.7 Создание исходной популяции 30
1.8 Оценка целевой функции 31
1.9 Отбор особей для размножения 32
1.10 Скрещивание 34
1.11 Мутация 36
1.12 Расширение и редукция популяции 37
1.13 Проверка критериев остановки и завершение работы 38
1.14 Выводы по разделу 39
2 Применение генетического алгоритма для оптимизации системы разработки
синтетической модели месторождения нефти 40
2.1 Описание системы 40
2.2 Параметры месторождения и систем разработки 41
2.3 Описание генетического алгоритма 48
2.4 Тестовая функция чистой приведенной стоимости 53
2.5 Функция чистой приведенной стоимости 59
2.6 Выводы по разделу 63
3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 65
4 Социальная ответственность 72
4.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ... 72
4.2 Производственная безопасность 74
4.3 Экологическая безопасность 83
4.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 84
4.5 Выводы по разделу 85
Заключение 86
Список использованных источников 88
Приложение А 94
Приложение Б 113
Структура запасов месторождений нефти и газа за последние десятилетия претерпела значительные изменения. Возросла доля месторождений, имеющих относительно небольшие размеры, сложное строение, низкопроницаемые и нетрадиционные породы-коллекторы, высоковязкие флюиды [26]. В такой ситуации все более остро встает вопрос рентабельности разработки месторождений. Во многом экономическую эффективность разработки месторождений нефти и газа определяет применяемая система разработки [16].
В настоящее время информационные технологии широко используются инженерами-разработчиками месторождений углеводородов (УВ) в качестве помощи в принятии решений. В данной работе было выдвинуто предположение, что генетические алгоритмы (как один из оптимизационных методов машинного обучения) могут быть использованы в качестве такой помощи для оптимизации системы разработки. Для проверки данного предположения было решено создать синтетическую модель месторождения нефти и применить на ней генетический алгоритм для получения оптимальной системы разработки (с точки зрения экономики).
Объектом исследования данной работы являются генетические алгоритмы. Предметом исследования является генетический алгоритм, используемый для оптимизации системы разработки месторождений углеводородов.
Целью данной работы является написание генетического алгоритма для оптимизации системы разработки месторождения углеводородов на примере синтетического аналога.
Для достижения данной цели ставились следующие научные задачи:
1) изучить генетические алгоритмы;
2) написать генетический алгоритм;
3) применить генетический алгоритм на тестовой функции и проанализировать результаты;
4) применить генетический алгоритм на синтетической модели месторождения нефти и проанализировать результаты.
Актуальность исследования связана с тем, что верный подбор системы разработки во многом определяет экономическую эффективность проекта разработки месторождения. Генетические алгоритмы могут быть использованы для оптимизации системы разработки, что позволяет повысить рентабельность проектов.
Личный вклад автора заключается в написании генетического алгоритма и анализе его применения на синтетической модели месторождения.
Практическая значимость работы заключается в возможном применении написанного генетического алгоритма для оптимизации разработки месторождений нефти и газа инженерами-разработчиками месторождений углеводородов и специалистов по геологическому и гидродинамическому моделированию.
В ходе выполнения данной магистерской диссертации были изучены генетические алгоритмы (их схема работы, применение, преимущества и недостатки и используемые методы), после чего написан и применен генетический алгоритм, который позволил оптимизировать сначала тестовую функцию, а затем и систему разработки синтетической модели месторождения нефти. Результаты были проанализированы и было доказано, что генетический алгоритм может быть использован для оптимизации системы разработки, так как позволяет находить такие параметры системы разработки, которые позволяют максимизировать такой экономический параметр как чистая приведенная стоимость. Таким образом, цель и задачи были выполнены.
Тем не менее, рекомендуется продолжить изучение применимости алгоритма на более сложных системах, таких как гидродинамические модели месторождений нефти и газа различной сложности. Также рекомендуется проанализировать эффективность других оптимизационных алгоритмов при решении той же задачи.
При успешном применении данного генетического алгоритма на более сложных системах алгоритм может быть использован на предприятиях добычи нефти и газа инженерами-разработчикам месторождений углеводородов и специалистами по геологическому и гидродинамическому моделированию в качестве помощи при принятии решений. Это позволит подбирать более эффективные системы разработки месторождений, что приведет к росту экономической эффективности проектов разработки месторождений. Также алгоритм может быть использован для экономии времени специалистов.
Кроме того, в работе была представлена финансово-экономическая модель, которая использовалась для расчета чистой приведенной стоимости из профиля добычи нефти и проанализированы другие экономические параметры, используемые для оценки проектов, и риски, которые должны быть учтены. Также рассматривались вопросы социальной ответственности при создании и использовании генетических алгоритмов (правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности, производственная безопасность, экологическая безопасность и безопасность в чрезвычайных ситуациях).
