Добыча нефти – сложный технологический процесс. А подготовка к добыче еще сложнее. Трехфазная смесь нефти, газа и воды (флюид) находится в порах проводящих пород (для лучшего понимания можно представить каменную губку) под большим давлением. Если пробурить скважину к области залегания флюида, то под действием энергии пласта (давления) флюид начнет поступать в забой скважины, а по скважине – к устью на поверхность. Со временем давление в пласте снижается, поэтому используют насосы (газлифты) и производят геолого-технологические мероприятия для поддержания уровня добычи.

Скважины бывают как вертикальные (наклонно-направленные), так и горизонтальные, а в последнее время активно используются многозабойные скважины. Длина скважины может достигать нескольких километров. Бурение скважины – дорогой процесс, поэтому добывающие компании стремятся пробурить скважины меньшей длины в рамках технологических ограничений, но достаточной для того, чтобы достичь точки залегания флюида (геологической цели).

Необходимо собирать и транспортировать флюид, поступающий из устья скважины. Для этого строят наземную сеть трубопроводов, по которым углеводороды из с устья каждой скважины собираются в магистральный трубопровод и транспортируются к местам переработки (Рисунок 1). Чтобы сэкономить на наземном обустройстве месторождения, устья скважин объединяют в группы (кустовые площадки). В каждой кустовой площадке скважины располагаются на расстоянии нескольких метров друг от друга. Выбор места кустовой площадки – ответственный процесс, поскольку требует учета наличие природных объектов (лесов, болот, рек, озер и др.), которые не позволят расположить кустовую площадку вблизи них или влияют на стоимость размещения площадки.

Необходимо провести кустование с учетом карты стоимостей: распределить геологические цели по кустовым площадкам оптимальным по стоимости образом. Соединение кустовых площадок наземной транспортной сетью сбора углеводородов не учитывать. Кустовая площадка имеет квадратную форму. Узлы запретной зоны не должны попадать в границы кустовой площадки. Длина ребра a кустовой площадки пропорциональна количеству скважин Nm на данной площадке a= αNm. Координатами кустовой площадки является координаты ее геометрического центра. Стоимость размещения кустовой площадки в разных зонах – различная. Коэффициент стоимости рассчитывается как среднее арифметическое коэффициентов всех узлов карты стоимостей, попадающих в границы кустовой площадки (Рисунок 2):

К примеру, для кустовой площадки и зон с коэффициентами k1(зеленая), k2(желтая), k3(синяя), изображенных на рисунке, коэффициент стоимости рассчитывается следующим образом k= 19(5k1+2k2+2k3).

Скважиной считать два отрезка: первый отрезок соединяет устье скважины (xwp, ywp,0) c точкой входа в пласт Т1, вершины второго отрезка – точка входа в нефтеносный пласт Т1 и точка выхода из пласта нефтеносного пласта Т3 (Рисунок 3).

(xwp, ywp,0) – координаты центра кустовой площадки. Геологическая цель имеет две координаты – Т1 и Т3. Т1 – точка входа скважины в нефтеносный пласт. Т3 – точка выхода скважины из нефтеносного пласта.


Длина скважины должна быть меньше предельной допустимой длины скважины lmax. Расстояние между двумя скважинами должно превышать dmin. Необходимо учитывать, что скважина должны быть введена в эксплуатацию (пробурена) в момент времени t. Возможно использование только одной буровой установки для бурения всех скважин. Монтаж буровой установки на кустовой площадке стоит С0. Стоимость передвижения буровой установки в пределах кустовой площадки для бурения скважины – С2. Демонтаж буровой установки с кустовой площадки после окончания бурения – С1. К примеру, если необходимо пробурить три скважины (устья первой и третьей принадлежат первой кустовой площадке, а устье второй скважины принадлежит второй кустовой площадке, причем время ввода в эксплуатацию второй скважины между временем ввода в эксплуатацию первой и третьей скважины), то сначала необходимо пробурить первую скважину, демонтировать буровую установку с первой кустовой площадки, смонтировать буровую установку на второй кустовой площадке, пробурить вторую скважину, демонтировать буровую установку, смонтировать ее на первой кустовой площадке и пробурить третью скважину. Стоимость бурения скважины рассчитывается по формуле:

, где lwi – длина i-той скважины.

Общая стоимость всех скважин рассчитывается по формуле:

Стоимость обустройства кустовой площадки рассчитывается по формуле:

Стоимость обустройства всех кустовых площадок рассчитывается по формуле:

Необходимо минимизировать общую стоимость разработки и обустройства:

Следует учитывать, что в случае превышения предельной длины скважины lmax или расположения скважин на расстоянии меньшем dmin к друг другу, решение не будет засчитано.

1.1. Формат ввода

Вам предоставляются следующие файлы:
wells#.csv – координаты геологических целей в пласте

map#.csv – карта стоимостей

Дополнительные данные:

answer.json – пример файла для отправки в систему.

wrapper.py – скрипт, который можно использовать для оценки стоимости своего решения.

well_pad_baseline.ipynb – базовое решение задачи с демонстрацией использования скрипта wrapper.py.

1.2. Формат вывода

Ответ принимается в формате .json. Смотри файл answer.json. Файл должен состоять из двух объектов. Пример генерации файла с ответом в базовом решении.

1.3. Описание обозначений