Сегодня отмечается рост интереса нефтегазовых компаний к интегрированному проектированию разработки нефтегазовых месторождений. Исследования, к примеру, идут в области создания геологической модели пласта, пишет «Волга Ньюс». Информагентство «Девон» публикует этот материал в сокращении.

СИМУЛЯТОРЫ ГРП И ЦИФРОВИЗАЦИЯ ДОБЫЧИ

Актуальными являются также технологии разведки и добычи углеводородного сырья в осложненных геолого-геофизических условиях. Это неантиклинальные ловушки, нефтеносные пески и сланцы, глубоководные и арктические шельфы и т. д. В этом списке – цифровизация, высокотехнологичные методы поиска, разведки и добычи полезных ископаемых; наращивание эффективности производства.

Ситуацию усугубляют санкции со стороны западных стран. Отечественная отраслевая наука поставлена перед необходимостью создавать НИОКР фактически в мобилизационном режиме. В этих условиях целесообразна локализация корпоративных НИОКР в самих ВИНК.

Наибольшими возможностями для собственных исследований обладает "Роснефть", в структуру которой входит крупнейший в Европе комплекс, насчитывающий 31 научно-исследовательский и проектный институт. Многие из них были созданы еще в советское время, а затем унаследованы «Роснефтью». Остальным ВИНК пришлось создавать НИОКР-подразделения собственными усилиями.

Ученые «Роснефти» работают по ряду направлений. Унификация проектирования ГРП за счет применения одного из самых быстрых в мире симулятора "РН-ГРИД" позволяет сформировать единое информационное пространство для всех ГРП. Он позволяет выполнять последующий анализ и интеллектуальную обработку данных по технологии big data. Ежегодно в «Роснефти» выполняется свыше 10 тыс. операций ГРП.

Математическое моделирование процесса образования трещин при проведении ГРП дает их геометрию с учетом целого ряда характеристик. Это геологическое строение пласта, геомеханические свойства слагающих пород, параметры закачки жидкости разрыва и проппанта (материала, который используется для закрепления этих трещин). Одним словом, обеспечивает качественное проектирование гидроразрыва пласта.

В числе инновационных разработок «Роснефти» - технология беспроводной регистрации сейсмических данных "Гепард". Она позволяет вести поисково-разведочные работы в труднодоступных регионах, а также оптимально проектировать их сейсмическую составляющую с учетом экологических ограничений.

Информационная система "Цифровое месторождение" охватывает все основные процессы нефтедобычи и логистики. Тысячи датчиков в режиме онлайн выдают данные, по которым геологи и технологи дистанционно принимают решения, направленные на повышение эффективности нефтедобычи. Разработка системы велась в компании «БашНИПИнефть», а апробировалась она на Илишевском месторождении в Башкирии.

Стоит отметить и симулятор «РН-КИМ» для создания и анализа 3D моделей месторождений в системе поддержки принятия решений при разбуривании новых участков низкопроницаемых коллекторов. «Роснефть» создала программный комплекс «РН-ПЕТРОЛОГ» для обработки и интерпретации данных геофизических исследований скважин; комплекс геомеханического моделирования при бурении "РН-СИГМА".

Прорывное значение для «Роснефти» и всей нефтяной отрасли имело создание промышленного симулятора гидравлического разрыва пласта (ГРП) "РН-ГРИД". Эта разработка позволяет просчитать и смоделировать технологический процесс, что повышает эффективность геологоразведочных работ за счет сокращения времени их выполнения и материально-финансовых издержек.

КОГНИТИВНЫЙ ГЕОЛОГ И ИЗУЧЕНИЕ БАЖЕНА

За реализацию технологической стратегии компании «Газпром нефть», чья деятельность охватывает 40 регионов РФ, в том числе Татарстан и Башкортостан, отвечает корпоративный Научно–технический центр. Здесь создан уникальный Центр управления добычей, работа которого основана на использовании цифровых двойников (компьютерных моделей) реальных месторождений.

При поддержке НТЦ в 2019 г. в Сколковском институте науки и технологий открылось подразделение "Бажен", задачей которого является разработка методов увеличения нефтеотдачи для условий баженовской свиты. В этой геологической формации площадью более 1 млн кв. км содержится 150–500 млрд т нефти. В том же Сколтехе в интересах «Газпром нефти» создана лаборатория компьютерного дизайна новых материалов.

«Газпром нефть» вошла в число учредителей научно-образовательного центра "Искусственный интеллект в промышленности». Она сотрудничает по этому направлению с ведущими вузами страны. Кроме того, в альянсе с компанией «Татнефть» «Газпром нефть» планирует изучать  в Поволжье возможности поверхностно-активных веществ (ПАВ) и полимеров для повышению нефтеотдачи. За  2019 г. «Газпром нефть» увеличила инвестиции в НИОКР в 2,5 раза.

"Газпром нефть" первой в России применила беспилотные летательные аппараты  для многоуровневой магнитометрической съемки — измерения геомагнитного поля на земной поверхности. Этот вид геологоразведочных работ позволяет получить первичную информацию о строении пород (об этом Информагентство «Девон» писало здесь).

Свою версию цифрового продукта для моделирования процесса формирования трещин при ГРП «Газпром нефть» создает в составе консорциума. В него входят Московский физико-технологический институт (МФТИ), Сколтех, Санкт-Петербургский политехнический университет и Институт гидродинамики РАН. Разработка ведется на базе построенной компанией в Санкт-Петербурге распределенной вычислительной системы со скоростью свыше 100 Гбит в секунду. Это позволяет сократить время моделирования до пяти раз и на 10-20% точнее воспроизводить характеристики трещин.

В сотрудничестве с IBM Research Brazil «Газпром нефть» создает цифровой продукт "Когнитивный геолог". Он использует машинное обучение и искусственный интеллект для анализа геологических данных и построения моделей на их основе. Продукт призван сократить процесс принятия решений с полугода до месяца при растущем качестве.

Венчурный фонд "Новая индустрия" с участием «Газпром нефти» финансирует создание универсальной платформы телеметрии для сопровождения процессов бурения скважин. Высокоскоростные скважинные исследования позволяют получать в режиме реального времени данные о траектории бурения и свойствах геологических пород. Как результат, возрастет скорость строительства скважины и точность ее попадания в нефтеносный пласт, которая во многом определяет ее дебит. При этом будут минимизированы затраты на проект и риски при бурении.

МОБИЛЬНЫЕ ОБХОДЧИКИ И УМНЫЕ СКВАЖИНЫ

Центром управления инновационной деятельностью ЛУКОЙЛа является научно-проектный комплекс "ЛУКОЙЛ-инжиниринг". В его состав в качестве филиалов входят институты "КогалымНИПИнефть" (Тюменская область) и "ПермьНИПИнефть". Прикамье стало для ЛУКОЙЛа полигоном для внедрения отраслевых инноваций. Нефтяной холдинг сосредоточил на этой территории все основные направления деятельности — от разведки и разработки месторождений до переработки и сбыта сырья.

Для расширения инфраструктуры НИОКР в Когалыме создается научно-образовательный центр для подготовки инженеров-нефтяников. Его концепция отработана в рамках проекта интеграции «ЛУКОЙЛ-инжиниринга» и Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ). Одна из целей этого проекта — создание цифровых интегрированных моделей месторождений. На площадке ПНИПУ строится также Центр для лабораторных исследований керна и пластовых флюидов. Ввод этого объекта намечен на 2023 г., стоимость проекта - 440 млн руб.

Научно-техническим полигоном ПАО "ЛУКОЙЛ" является его дочерняя компания РИТЭК. Она специализируется на производстве, испытаниях и внедрении новых технологий, техники и оборудования для добычи трудноизвлекаемых запасов и повышения нефтеотдачи. Два из четырех территориально-производственных предприятий РИТЭК работают на территории Поволжья. Это «ТатРИТЭКнефть» (Татарстан и Удмуртия) и «РИТЭК-Самара-Нафта» (Самарская и Ульяновская области).

ЛУКОЙЛ (в лице компании РИТЭК) первым в России создал импортозамещающий комплекс заканчивания  горизонтальных скважин. Это оборудование позволит компании приступить к промышленному освоению трудноизвлекаемых запасов нефти. В ноябре 2020 г. на основные элементы этого комплекса — муфту для проведения многостадийных ГРП и активационный гидромеханический ключ для нее — получены патенты РФ. За счет высокой управляемости данного оборудования срок освоения скважин с проведением многостадийного ГРП сократился более чем вдвое.

Кроме того, РИТЭК разработал технологию использования попутного нефтяного газа (ПНГ) для энергоснабжения буровых работ. Благодаря ему энергозатраты на эти цели снизились вдвое по сравнению с применявшимися ранее дизельными генераторами. Выбросы углекислого газа в атмосферу существенно сократились.

Можно отметить и проект по дистанционному мониторингу и управлению нефтегазовым оборудованием "Умная скважина", одним из партнеров которого стал Ростелеком. Беспроводная технология позволяет передавать данные на расстояние до 15 км даже при наличии препятствий. При этом время реагирования на отклонения в функционировании скважин сократилось в 24 раза (с 4 часов до 10 минут).

В ЛУКОЙЛе внедряют мобильное приложение для мониторинга процесса работы скважин. "Мобильный обходчик"  позволяет контролировать работу оборудования с помощью смартфонов непосредственно на рабочей площадке. Прямых аналогов у этой системы нет, и она вполне конкурентоспособна по сравнению с продуктами таких мировых вендоров, как Honeywell, SAP и Wonderware.

А созданный совместно с ПНИПУ комплекс "Инженерный симулятор" способен анализировать поступающую с месторождения информацию. Это позволяет повысить эффективность нефтедобычи и вести профилактику неполадок и простоев оборудования, а также уменьшить экологические риски.