Problemstellung:
Das Novoportovskoye Öl- und Gaskondensatfeld befindet sich auf der Yamal Halbinsel und gehört zum viertgrößten Ölproduktionsunternehmen in Russland. Öl des Felds wird über eine 100 Kilometer lange Pipeline zum Seeterminal bei Kap Kamenny überführt, wo es in arktische Tankschiffe für den weiteren Transport geladen wird. Die vollständige Entwicklung des Felds wird 2016 beginnen und mehrere Jahrzehnte dauern.
Das Hauptproblem bei der Transportplanung in einer arktischen Region sind die rauen Eisumgebungen und die schwierigen Seebedingungen. Die meiste Zeit des Jahres fahren die Schiffe in einem 500 Meter breiten Eiskanal im Küstenschnelleis von Ob Bay mit einer Dicke von mehr als 2 m. Einige Monate des Jahres ist die offene Wasserfläche des Karisches Meeres vollständig mit Treibeis bedeckt.
- Bestimmung einer ausreichenden Anzahl von arktischen Tankern und der Nachfrage für die Unterstützung durch Eisbrecher. Berechnung der Kosten für den Treibstoff der Tankschiffe und der Fracht der Eisbrecher bei unterschiedlichen Eisbedingungen.
- Entwurf eines vorläufigen Szenarios für Öllieferungen in den Jahren 2016 und 2017, wenn Tankschiffe mit niedriger Kapazität und geringer Eisverstärkung verwendet werden. Ein großes Ölunternehmen plant die schrittweise Einführung neuer Arktistanker mit größerer Kapazität entsprechend der Zunahme des Frachtverkehrs. Berater mussten die Systemkapazität für den Zeitraum 2016-2017 bestimmen.
- Definition der Kapazität eines Landlagers, die für den Einsatz unter Eisbedingungen mit unterschiedlichem Schweregrad ausreicht. Ein Speicherüberlauf sollte verhindert werden. Die Berater mussten das Mindestvolumen an landseitigem Speicher berechnen, das die Kapazitätsanforderungen in allen Phasen der Feldentwicklung erfüllen wird. Sie mussten berücksichtigen, dass es für Tankschiffe schwieriger ist, die erforderliche Transportrate bereitzustellen und einen Überlauf des Lagers zu vermeiden, je strenger die Eisbedingungen sind.
Lösung:
Im Auftrag eines großen Ölproduktionsunternehmens integrierten Experten eines staatlichen Forschungszentrums Schiffsberechnungsmodule, eine GIS-Umgebung und ein mit AnyLogic entwickeltes logistisches Simulationsmodell unter einer gemeinsamen Schnittstelle. Das Simulationsmodell reproduzierte die Dynamik der Speicherbeladung an Land, die Logik von Schiffsbewegungen und die Interaktion bei probabilistischen Wetterbedingungen unter Berücksichtigung des Einfrierens des Eiskanals.
Tankschiffe wurden als unabhängige Agenten modelliert, die sich in der Meeresbucht bewegen und durch die Logikblöcke des Simulationsmodells gelenkt werden: Wechselwirkungen zwischen Tankschiffen und Eisbrechern, Wahl der Tankergeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Lagerfüllung, anderen Tankerpositionen, Eisbedingungen und anderen Faktoren.
Mithilfe der GIS-Technologie innerhalb des Simulationsmodells konnte ein Transportsystem analysiert werden, das geografische Faktoren wie bathymetrische Bedingungen, Navigationskanäle, geschützte Gewässer und die Küstenlinie berücksichtigt.
Da die Eiskanalbedingungen den Schiffsverkehr erheblich beeinflussen, haben die Experten eines staatlichen Forschungszentrums das Modell um folgende Parameter ergänzt:
- Eigenschaften und Anzahl der Tankschiffe im Kanal
- Zeit seit der letzten Durchfahrt
- Lufttemperatur
- Wind- und Wellenbedingungen
- Bedingungen bei der Kanalverlegung
Ergebnisse:
Anhand mehrerer Modellläufe haben die Experten eines staatlichen Forschungszentrums das optimale Speichervolumen für Eisbedingungen mit unterschiedlichem Schweregrad festgelegt.
Mit Hilfe von Simulationsmodellierungstechnologien konnte ein Transportsystem entworfen werden, das an die Dynamik des Zufrierens des Eiskanals, des Tankerverkehrs und der Speicherfüllung angepasst ist. Kein Analysewerkzeug kann solche dynamischen Faktoren berücksichtigen.
Im Rahmen des Modellierungsprojekts entwickelten die Experten eines staatlichen Forschungszentrums auch optimale Vorgehensweisen, um das Risiko eines Speicherüberlaufs zu beseitigen. Das Modell zeigte auch die optimale Anzahl von Kanälen im Landeis für unterschiedliche Eisbedingungen, ungefähre Daten der Kanalverlegung sowie das Volumen und die Bedingungen für die Unterstützung von Tankschiffen durch Eisbrecher. Analytik definierte die Dynamik Lotsenleitung beim Auslaufen, die Kosten für Treibstoff und die Unterstützung durch Eisbrecher in verschiedenen Szenarien während allen Phasen der Feldentwicklung. Das Modell half auch bei der Betriebsplanung während der vorübergehenden Nutzung von kleinen Tankschiffen mit niedriger Eisklasse.