Гетерогенді бұлттық ортада деректерді таратып өңдеу

● Техникалыќ єылымдар 

 

ЌазЎТУ хабаршысы №5 2014  

 

185

Ускенбаева Р.К., Курмангалиева Б.К., Кальпеева Ж.Б., Мукажанов Н.К., Кожамжарова Д.Х. 

Распределенная обработка данных в гетерогенной облачной среде. 

Резюме. 

Представленная  работа  акцентирует  внимание  на  особенностях  реализации  распределенной 

обработки данных в гетерогенных облачных средах с применением технологии Hadoop MapReduce. Приводится 

практический  пример  обработки  и  анализа  данных  с  помощью  данных  технологий.  Сфера  применения 

технологий MapReduce и Hadoop разнообразна и охватывает почти все отрасли промышленности и бизнеса, где 

оперируют большими данными, к тому же часто не структурированы. Также в данной статье рассматривается 

обработки  и  анализы  неструктурированных  данных,  которые  традиционные  реляционные  СУБД  плохо 

справляются. 

Ключевые слова: 

облачные вычисления, BigData, MapReduce, Hadoop,  ключ-значение, анализ данных, 

обработка неструктурированных данных. 

 

 

УДК 622.276.346 

 

Т.К. Ахмеджанов, А.В. Логвиненко, Б.М. Нуранбаева  

(Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева, 

Алматы, Республика Казахстан) 

 

ИННОВАЦИОННЫЙ СПОСОБ ВСКРЫТИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОДСОЛЕВЫХ 

МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА 

 

Аннотация.

  Статья  относится  к  нефтегазовой  промышленности  и  может  быть  использована  при 

вскрытии и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений на морском шельфе и суше.  

Ключевые слова: 

Нефтеотдача, шахтно-скважинный способ, гравитационный режим.

 

 

Технической  задачей  предлагаемого  способа  является    повышение  конечной  нефтеотдачи 

пласта,  уменьшение  степени  загрязнения  окружающей  среды,  длины  вскрывающих  подземных 

горных выработок и затрат при их проведении и эксплуатации. 

Решение предлагаемой задачи достигается тем, Для решения предлагаемой задачи предлагается 

инновационный  способ  вскрытия  и  эксплуатации  месторождений  нефти  на  суше  и  море, 

разработанный под руководством профессора   Т.К.Ахмеджанова (КазНТУ им. К.И.Сатпаева) [1]. 

С  целью  обеспечения  повышения  производительности  скважин,  нефтеотдачи  пластов, 

эффективности  охраны  окружающей  среды  и  безопасности  объектов  нефте-газодобычи, 

предлагаются  инновационные  способы  их  вскрытия  и  эксплуатации,  при  которых  обеспечивается 

искусственно  созданный  гравитационный  режим  работы  пласта  на  протяжении  всего  периода 

эксплуатации месторождения, а на поверхности будут отсутствовать скважины и объекты сбора и и 

подготовки  нефти.  С  этой  целью  выше  залегающих  пластов  проводятся  из  ствола  шахты  горные 

выработки (квершлаги), через которые месторождение вскрывается скважинами, сооружаемыми под 

землей путем бурения их сверху вниз из горных выработок (рисунки 1,2). 

При этом производительность скважин работающих в гравитационном режиме определяется по 

формуле:  

                                                                (1) 

 

где k – средняя проницаемость по пасту, 

h

эф

 – эффективная нефтенасыщенная толщина пласта; 

P

пл

 – среднее пластовое давление; 

µ - динамическая вязкость нефти; 

r

к

 – радиус контура нефтеносности; 

r

с

  

– радиус скважины.  

 

● Технические науки 

 

     

                                               

№5 2014 Вестник КазНТУ  

          

186 

 

 

Рис 1.

 Способ  вскрытия и эксплуатации нефтяных пластов на шельфе и суше  

 

 

 

Рис 2.

  Узел А скважины 7 

 

На  шельфе  над  местом  расположения  пласта  углеводородов  и,  где  не  простирается  соляной 

пласт, строят насыпной остров 1,  через который проходят шахтный ствол 2 до глубины ниже уровня 

подошвы  соляного  пласта,  а  также  квершлаг  6,  проходящий  по  кровле  пласта  углеводородов  и  из 

квершлага  бурят  короткие  эксплуатационные  скважины  7  диаметром  d

1

  до  пересечения  с  пластом 

нефти или газа, перфорируют ниже уровня пересечения их с пластом и эксплуатируют до окончания 

фонтанного  режима,  после  чего  скважины  7  углубляют  ниже  пласта  для  того,  чтобы  перейти  на 

гравитационный    режим  эксплуатации  (рис.  1),  добуривая  долотом  большего  диаметра  d

2

  на  такую 

длину, чтобы объем скважины с большим диаметром d

2

 был большим объема скважины диаметром d

1

 

(рис.2).  

Таким образом, создается эффект «дырявого ведра», из которого жидкость (нефть и пластовая 

вода) постоянно вытекает в подземные горные выработки, в которых производится сбор и подготовка 

скважинной продукции. 

В результате будет обеспечен постоянный гравитационный режим работы пласта, не требуется 

установка  насосов  на  добывающих  нефть  скважинах,  пластовая  вода  обратно  закачивается  в  пласт 

через  подземные  скважины,  а  на  поверхности  только  через  одну  горную  выработку  (шахту)  будет 

выдаваться  чистая  нефть  и  газ  по  трубопроводам.  При  этом  способе  вскрытия  пластов  и  добычи 

нефти  увеличивается  производительность  скважин  до  7-15  раз,  повышается  нефтеотдача  пластов  в 

1,5-2,0  раза  не  требуется  выделение  огромных  площадей  на  поверхности  под  бурение  скважин,  а 

также  сокращаются  длина  добычных  скважин,  уменьшается  загрязнение  окружающей  среды,  в  том 

числе  и  морской,  при  эксплуатации  шельфовых  месторождений  на  Каспии,  увеличивается 

безопасность объектов. 

Этот  инновационный  способ  вскрытия  и  разработки  месторождения  может  быть  использован 

не  только  на  вновь  открываемых,  но  и  действующих  и  отработанных  ранее  месторождениях.  При 

этом  можно  использовать  более  эффективно  все  существующие  методы  повышения  нефтеотдачи 

пластов. 

● Техникалыќ єылымдар 

 

ЌазЎТУ хабаршысы №5 2014  

 

187

Многие  нефтяники  скептически  относятся  к  шахтным  технологиям.  В  первую  очередь  это 

связано с дороговизной проводки шахт и квершлагов. Для сравнения ниже приведен экономический 

расчет  капиталовложений  шахтно-скважинного  способа  и  традиционной  разработки  с  поверхности, 

который показывает наглядное экономическое преимущество. 

Расчет  шахтно-скважинного  способа  по    методическим  указаниям  [2]  будет  производиться  в 

грн  (украинские  гривны),  потом  переводиться  в  доллары  США.  Чтобы  получить  доллары  США 

нужно гривны разделить на 8. 

Расчет  производится  для  условий  месторождения  Кашаган  с  глубиной  залегания  5000  м.  Над 

продуктивной  толщей  имеется  соляной  купол  высотой  1,5-2  км,  что  значительно  затрудняет 

скважинный способ разработки этого месторождения. Над разрабатываемым пластом на участке, где 

отсутствует  соляной  пласт,  строят  насыпной  остров,  через  этот  остров  проводят  шахтный  ствол  и 

квершлаг до уровня ниже подошвы соляного пласта ближе к кровле (4000 м) продуктивного пласта, 

из квершлага бурят короткие вскрывающие скважины и эксплуатируют их до  окончания фонтанного 

режима.  После  этого  углубляют  скважины    ниже  уровня  подошвы  продуктивного  пласта  и 

эксплуатируют их уже в гравитационном режиме до конца отработки месторождения. 

1.  Расчет стоимости проведения вертикальной горной выработки 

Диаметр ствола D – 6 м, площадь поперечного сечения F = 28,26 м

2

, глубина H – 4000 м, крепь 

бетонная,  ожидаемый  приток  воды  в  забой  –  8-10  м

3

/час,  выбросоопасные  породы  стволов  не 

пересекаются, средний коэффициент крепости пород при проведении ствола f – 7-9. 

Формула для определения полной стоимости проведения 1 м клетевого ствола 

 

где С

1

 = 214 грн/м и С

2

 = 9,7 грн/м

3

, ρ = 2,82; 

Поправочный коэффициент fn:  

f

n

 = k

Н

 *k

о.з

. *k

В

 *k

l

, 

где k

о.з

. = 1,04, k

В

 = 1.06. 

Средняя глубина проведения ствола: 

H

ср

 = 4000/2 = 2000 м = 2 км; 

Тогда значение коэффициента, учитывающего влияние глубины: 

k

Н

 = 0,99 + 0,12* H

ср

 = 1,23; 

Для стволов коэффициент, учитывающий влияние длины транспортирования: k

l 

= 1. 

Тогда: 

f

n

 = k

Н

 *k

о.з

. *k

В

 *k

l

 = 1,23*1,04*1,06*1=1,36; 

Подставив найденные значения входящих в формулу величин, получим:  

k

ств

 = 4000*9900 =39600000 грн = 4950000 $ 

2.  Расчет стоимости проведения 1-ой горизонтальной горной выработки (квершлага) 

Площадь поперечного сечения ствола F = 10,5 м

2

, глубина проведения квершлага H – 4000 м, 

длина  квершлага  l  =  2000  м,  крепь  бетонная,  ожидаемый  приток  воды  в  забой  –  8-10  м

3

/час, 

выбросоопасные  породы  стволов  не  пересекаются,  средний  коэффициент  крепости  пород  при 

проведении ствола f – 7-9. 

Формула для определения полной стоимости проведения 1 м клетевого ствола   

 

где С

1

 = 92 грн/м, С

2

 = 12 грн/м

3

, ρ = 2,82. 

Поправочный коэффициент f

n

: 

f

n

 = k

Н

 *k

о.з

. *k

В

 *k

l

, 

где k

о.з

. = 1,1, k

В

 = 1; 

Средняя глубина проведения ствола: 

H

ср

 = 4000/2 = 2000 м = 2 км; 

Тогда значение коэффициента, учитывающего влияние глубины: 

k

Н

 = 0,99 + 0,12* H

ср

 = 1,23; 

Средняя длина проведения выработок: 

l = 2000/2 = 1000 м = 1 км. 

Для 

горизонтальных 

выработок 

коэффициент, 

учитывающий 

влияние 

длины 

транспортирования принимаем k

l

 = 1, т.к. используется трубопровод. 

● Технические науки 

 

     

                                               

№5 2014 Вестник КазНТУ  

          

188 

Тогда: 

f

n

 = k

Н

 *k

о.з

. *k

В

 *k

l

 = 1,23*1,11*1*1=1,37; 

Подставив найденные значения входящих в формулу величин, получим 

k

ств

 = 3706*2000 = 7142000 грн = 892750 $. 

3.  Сооружение околоствольного двора. 

Околоствольный двор сооружаем на 1-ом квершлаге. 

dо.д. - средняя стоимость проведения 1 м

3

 выработок околоствольного двора, равная 59 грн/м

3

, 

Vо.д. – объем выработок околоствольного двора, равный 1600 м

3

, породы невыбросоопасны, глубина 

сооружения околоствольного двора H = 4000 м. 

Стоимость сооружения околоствольного двора: 

к

о.д. 

= d

о

.

д

.*V

о.д

.* f

п

* 4,4ρ, 

где ρ = 2,82; 

Коэффициент влияния глубины работ:  

к

Н

 = 0,99 + 0,12*2 = 1,23, 

где k

о.з. 

= 1,1, k

В

 = 1; 

Тогда:  

f

п

 = 1,23*1,1*1= 1,35; 

Из табл. 1.6 находим ρ = 2,82. 

к

о.д. 

= 59*1600*1,23*12,4 = 1440000 грн = 180000 $. 

4.  Стоимость сооружения трубопровода в шахте. 

Данный способ предусматривает транспортирование нефти от скважин до устья вертикального 

ствола  по  системе  трубопроводов.  Необходимы  две  линии  трубопровода,  одна  для 

транспортирования  нефти  на  поверхность  от  добывающих  скважин,  другая  для  транспортирования 

агента  для  закачки  в  пласт  к  нагнетательным  скважинам.  Рекомендуется  использовать  стальные 

трубы диаметром 108 мм. Из источника [3] стоимость 1 км таких труб составляет 1 615 350 руб. или 

5400  $.  В  эту  стоимость  входят:  стоимость  сварочно-монтажных  работ,  стоимость  труб,  стоимость 

материалов  и  деталей.  Протяженность  труб  зависит  от  всей  длины  транспортирования  по  шахте. 

Длина транспортирования по шахте складывается из суммы длин двух квершлагов и вертикального 

ствола  и  составляет  9  км.  Учитывая,  что  нам  необходимо  два  ряда  труб  9*2  =  18  км.  Стоимость 

прокладки 18 км стальных труб составит:  

З

тр

 = 18*5400 = 97200 $. 

5.  Бурение 5 вертикальных скважин. 

Стоимость бурения 1 м вертикального ствола составляет 365 $, плюс 30 % от всей стоимости за 

заканчивание  и  освоение,  +  10  %  за  расходы  на  спуско-подъемные  операции  нагнетательного  и 

эксплуатационного оборудования. 

Тогда 5 скважин глубиной 1000 м каждая: 

к

скв

 = 1000*5*365*1,3*1,1 = 2609750 $. 

6.  Неучтенные расходы. 

К  неучтенным  расходам  отнесены  затраты  на  выполнение  мероприятий  по  технике 

безопасности,  освещение  и  связь  в  шахте,  ремонт  и  поддержание  горных  выработок  в  период 

строительства шахты, на удорожание работ в зимнее время, изыскательские и проектные работы и др. 

Неучтенные расходы примем в размере 25 % от капитальных затрат. 

К

неуч

 = К

общ

*0,25 = k

ств

 + k

ств.1кв. 

+ k

ств.уг  

+ k

ств.2кв. 

+ к

о.д. 

+ к

скв 

+ З

тр

 = (4950000 + 892750 + 180000 + 

2609750 + 97200)*0,25 = 8729700*0,25 = 2182425 $. 

Капитальные вложения составят: 

К = К

общ

 + К

неучт

 = 8729700 + 2182425  = 10912125 $. 

 

Расчет стоимости вертикальных скважин для традиционного способа. 

Возьмем  5  скважин  глубиной  5  км  каждая  –  это  будет  альтернатива  шахтно-скважинному 

способу. 

  Капитальные затраты 5-х скважин будут равны: 

К

скв

 = 365*5*5000*1,3*1,1 = 13048750 $ 

 

● Техникалыќ єылымдар 

 

ЌазЎТУ хабаршысы №5 2014  

 

189

Таблица 1.Сравнение способов разработки по критериям 

 

Критерий 

Наименование способа разработки 

Стандартный  способ  (вертикальные 

скважины) 

Инновационный 

способ 

(шахтно-скважинный способ) 

Капитальные вложения, млн. $ 

13,048750 

10,912125 

Возможность 

загрязнения 

окружающей среды 

Очень высокая (присутствует контакт 

вода - скважина)1,0 

Низкая  (отсутствует  контакт 

вода - скважина)0 

Конечная нефтеотдача 

0,3-0,4 

0,6-0,8 

Возможность  смятия  обсадных 

колон  из-за  напряжения  в 

соляном куполе 

Высокая 

(присутствует 

контакт 

соляной пласт - скважина)1,0 

Низкая  (отсутствует  контакт 

соляной пласт - скважина)0 

 

Используя данные таблицы 1 можно применить методику многокритериальной оценки  [4] для 

окончательного выбора способа вскрытия и разработки месторождения. 

 

ЛИТЕРАТУРА 

1.  Способ разработки нефтяного месторождения на шельфе. Инновационный патент РК изобретение № 

23704 от 15.02.2011, опубликован в бюл. №2, РК. Патентообладатель: Т.К.Ахмеджанов. 

2.  http://fgtu.donntu.edu.ua/krpm/lib/st_par.pdf  «Методические  указания  по  курсовому  и  дипломному 

проектированию «Стоимостные параметры» (2-е издание переработанное и дополненное)». Донецк-2002 г. 

3.  http://www.ozti.org/upload/iblock/637/COSTS.pdf 

«Сметная 

стоимость 

строительства 

1 

км 

трубопроводов из разных материалов труб». 

4.   Ахмеджанов Т.К.  и др. «Математическое моделирование физико-химических процессов окисления и 

самовозгорания полезных ископаемых при добыче, складировании и переработке». - Алматы. Изд-во "Гылым", 

2003. - 256с. 

 

REFERENCES 

1.  Method  of  oil  field  development  in  the  sea.  Innovative  patent  of  Republic  of  Kazakhstan  №  23704  from 

15.02.2011, published in bulletin №2, Republic of Kazakhstan. Patent holder T.K.Ahmedjanov. 

2.  http://fgtu.donntu.edu.ua/krpm/lib/st_par.pdf  «Methodical  instructions  of  course  design  «Cost  parameters» 

(Second changed and added edition)». Donetsk-2002 year. 

3.  http://www.ozti.org/upload/iblock/637/COSTS.pdf  «Budget  cost  of  1  km  construction  of  pipeline  from 

different materials of pipes». 

4.  Ahmedjanov  T.K.  and  others.  «Mathematical  modeling  of  physical  and  chemical  processes  of  oxidation  and 

self-ignition of minerals at production, warehousing and refining». – Almaty. Publishing house «Gylym», 2003. – 256 p. 

 

Ахмеджанов Т.К., Логвиненко А.В., Нуранбаева Б.М. 

Тұз асты мұнай жəне газ кенорындарын ашу мен пайдаланудың инновациялық əдісі. 

Түйіндеме.

 Мақалада мұнай-газ өндірісіне жəне құрлықтағы жəне  теңіз шельфіндегі  мұнай жəне газ кен 

орындарын ашу мен пайдалануда  мүмкіндік береді. 

Кілттік сөздер: 

мұнай бергіштік, шахталы-ұңғымалық əдіс, гравитациялық режим. 

 

Ахмеджанов Т.К., Логвиненко А.В., Нуранбаева Б.М. 

Инновационный способ вскрытия и эксплуатации подсолевых месторождений нефти и газа. 

Аннотация:

  Статья  относится  к  нефтегазовой  промышленности  и  может  быть  использована  при 

вскрытии и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений на морском шельфе и суше.  

Ключевые слова: 

нефтеотдача, шахтно-скважинный способ, гравитационный режим. 

 

Ahmedjanov T.K., Logvinenko A.V., Nuranbaeva B.M. 

Innovative way of opening and operation of subsalt oil and gas fields. 

Summary:

  Paper  refers  to  the  oil  and  gas  industry  and  can  be used  offshore  and  onshore  at  the  opening  and 

operation of oil and gas fields. 

Key words: 

oil recovery, oil mines method, gravity drainage 

 

 

 

 

 

 

● Технические науки 

 

     

                                               

№5 2014 Вестник КазНТУ  

          

190 

УДК 004.032.26:004.65 

Е.А. Алтай, Т. М. Мухидинов, А.Д. Абильдаева  

(

Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева,  

Алматы, Республика Казахстан, aeldos@inbox.ru) 

 

ПРИМЕНЕНИЕ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ ДЛЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО  

АНАЛИЗА ДАННЫХ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ БИОИНФОРМАТИКИ 

 

Аннотация. 

Сформулированы и построены графические результаты кластерного анализа с применением 

нейросетевых  технологий.  С  помощью  программы  Matlab  проведено  обучение  нейронной  сети  Кохонена, 

результаты сравнены с графическими данными. 

Ключевые слова

: биоинформатика, кластерный анализ, нейронная сеть, анализ данных, Matlab.  

 

В  технологиях  искусственного  интеллекта,  интеллектуальная  система  –  это  информационно-

вычислительная  система  с  интеллектуальной  поддержкой  решающая  задачи  без  участия  человека. 

Нейронные  сети  делятся  от  классификации  третьего  класса  интеллектуальной  информационной 

системы, которые способны к самообучению.   

Первоначально  применение  нейронных  сетей  в  интеллектуальном  анализе  данных  вызывало 

скептическое отношение, ввиду недостатков, присущих нейронным сетям: сложная структура, плохая 

интерпретируемость и долгое время обучения. Однако такие преимущества, как высокая допустимость 

к  зашумленным  данным  и  низкий  коэффициент  ошибок,  непрерывное  усовершенствование  и 

оптимизация  различных  алгоритмов  обучения  сетей,  алгоритмов  извлечения  правил,  алгоритмов 

упрощения  сетей,  делают  нейронные  сети  все  более  и  более  перспективным  направлением  в  data 

mining. Data mining – анализ данных, основанный на нейронной сети Кохонена [1]. 

Существует  множество  применений  нейронных  сетей,  в  биоинформатике,  робототехнике, 

автоматизации процессов, обработке сигналов, в биомедицине (автоматическая постановка диагноза 

по ЭКГ, ЭМГ или идентификация личности по биометрическими показателями). Анализ данных на 

основе биоинформатика  

Таким  образом,  можно  сказать,  что  использование  нейронных  сетей  в  технологии 

интеллектуального  анализа  данных  является  актуальным  направлением,  которое  непрерывно 

развивается, по пути устранения недостатков. 

В  аналитических  методах  технологии  анализа  данных  известны  различные  алгоритмы  и 

методы. Основная часть методов анализа данных была разработана в области интеллекта. Из методов 

нейронных сетей модель сети Кохонена использует для кластеризации и распознавания образов. Data 

mining  основан  на  обучения  без  учителя.  При  таком  обучении  обучающее  множество  состоит  из 

значений  входных  переменных.  Идея  сети  Кохонена  принадлежит  финскому  ученному    Тойво 

Кохонену  [2,3].  Нейроны  самоорганизующихся  сетей  могут  быть  обучены  выявлению  групп 

(кластеров) векторов входа, обладающих некоторыми общими свойствами. 

Обучение без учителя или кластерный анализ это кластеризация объектов, когда схожие объекты 

кластеризуются  в  один  объект.  Алгоритмы  кластерного  анализа  делятся  на  две  группы  такие  как 

иерархические  и  итеративные  методы  т.е.  неиерархические.  Иерархические  методы  кластеризации 

объединяют объекты по схожему типу в одну, так сказать дендрограмму т.е. иерархическое дерево. В 

итеративном алгоритме кластеризации наиболее популярны методы Кохонена. На сегодняшнее время 

существует  много  программ  для  кластерного  анализа,  в  том  числе  есть  специальная  программа 

STATISTICA  для  решении  статистических  задач.  Использование  нейронной  сети  Кохонена  дает 

возможность точной визуализации и упрощения многомерной структуры.  

В качестве примера выбираем метод неиерархической кластеризации по методу Кохонена. Для 

информативно-примерного  данного  берем  ЭФИ    показатель  риса.    Электрофоретический 

интенсивность (ЭФИ) – движение заряженных частиц под воздействием электрического поля. ЭФИ 

показывает заряженных пигментных частиц белков α, β, ω зоны. Все показатели трех зон смешанные 

по  содержанию  белка.  Данной  задачи  кластерного  анализа  определить  какому  зону  относятся 

показатели белка и определить схожества.  

С помощью программного продукта Matlab создаем сеть Кохонена. Такие сети полезны когда 

мы не знаем цель Target.  

Ниже приведены данные для самонастройки сети:  



 количество нейронов в этой сети равно 6; 

жүктеу/скачать 15,98 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: