Математическая прогрессия — Журнал «Сибирская нефть» — №153 (июль-август 2018)

Математическая прогрессия

Сотрудничество с математиками ускоряет цифровую трансформацию бизнеса

Текст: Дмитрий Игнатьев
Фото: Павел Маркелов, Алексей Костромин, Виктория Атаманчук

В ходе Генассамблеи Международного математического союза Санкт-Петербург опередил Париж в голосовании за право проведения Международного математического конгресса 2022 года. Это событие стало признанием последних достижений отечественной науки. Конгресс, в ходе которого вручаются главные математические награды — медали Филдса, проходит один раз в четыре года. До этого наша страна принимала математический мундиаль лишь однажды — в 1966 году в Москве. «Газпром нефть» вполне может гордиться и собственным вкладом в это достижение. Вот уже несколько лет компания активно сотрудничает с питерскими математиками, а также поддерживает талантливых студентов в рамках программы социальных инвестиций «Родные города»

Цифры меняют бизнес

Математика играет едва ли не ведущую роль в создании нового цифрового будущего и вполне может поконкурировать за лидерство с программированием. Использование математики для обработки больших данных и создания цифровых двойников объектов стало важнейшим элементом трансформации привычных укладов для многих отраслей.

В полной мере эта тенденция касается и неф­тяной отрасли. Сегодня на базе математических расчетов создаются цифровые двойники объектов инфраструктуры, с учетом изменяющихся параметров прогнозируются различные сценарии разработки месторождений, внедряются наилучшие для конкретного случая технологические решения.

В математическую модель заносятся параметры физико-химических процессов, инженерных систем, статического и динамического оборудования, процессов потребления и выработки энергии. Все это позволяет оценивать влияние на конкретный объект любых изменений внешних и внутренних условий, а значит, выбирать оптимальные режимы работы оборудования. Кроме того, цифровые модели позволяют бизнесу тестировать инженерные решения без необходимости нести риски на реальных объектах инфраструктуры.

Работа с big data и data science стала мейнстримом крупнейших российских бизнес-форумов. Вслед за сочинским Инвестиционным и Петербургским экономическим форумами о цифровой трансформации как о главном тренде заговорили на прошедшем в июле «Иннопроме». В эту нишу устремились крупные промышленные гиганты, чей бизнес всегда был основан исключительно на физических, а не на информационных активах.

Фото: Павел Маркелов, Алексей Костромин, Виктория Атаманчук
Фото: Павел Маркелов, Алексей Костромин, Виктория Атаманчук

Математическая база

Научно-Технический Центр «Газпром нефти» в Санкт-Петербурге и исследовательская лаборатория СПбГУ им. П. Л. Чебышева (специализация на исследованиях в фундаментальной и прикладной математике) успешно сотрудничают с ­2013 года. В частности, за это время удалось значительно продвинуться в области создания новых алгоритмов анализа данных, полученных при разработке месторождений. С их помощью стало возможно прогнозировать свойства геологических пород на новых месторождениях для оптимального расчета расстановки скважин и корректировки работы оборудования в процессе бурения.

Кирилл Кравченко
Кирилл Кравченко,
заместитель генерального директора по организационным вопросам «Газпром нефти»:

В прошлом году по итогам практики на ­работу в «Газпром нефть» принято 380 студентов, аспирантов и выпускников российских вузов. Одним из ключевых образова­тельных партнеров в Санкт-Петербурге для нас стал СПбГУ, где в сентябре открывается профильная магистратура компании. При поддержке «Газпром нефти» в университете также создана лаборатория цифрового моделирования, где молодые специалисты будут работать с высокотехнологичными проектами по добыче нефти. Мы продолжим и грантовую программу поддержки талантливых студентов-инженеров, геологов, математиков и программистов.

Новые технологии передачи и анализа данных позволили также сделать более эффективной работу Центра управления бурением ­"ГеоНавигатор«. Задача центра — сопровождать бурение высокотехнологичных скважин на всех активах «Газпром нефти». Сегодня специалисты центра в круглосуточном режиме сопровождают до 30 скважин одновременно, а доля высокотехнологичных скважин в портфеле эксплуатационного бурения «Газпром нефти» выросла до 60%. По этому показателю компания лидирует в российской нефтегазовой отрасли.

Еще один цифровой проект, тесно связанный с математическими моделями и нейросетями, касается геологии. Речь идет об изучении керна — образцов горных пород, получаемых в ходе разведочного бурения. Эта дорогостоящая процедура долгие годы была практически единственным способом анализа породы на наличие углеводородов. Сегодня прогнозировать свойства пластов удается с помощью так называемых цифровых кернов: анализ имеющихся керновых данных ложится в основу обучения нейросети, которая затем предсказывает геологическое строение и наличие нефти на еще не изученных участках месторождений.

На базе Вычислительного центра СПбГУ «Газпром нефть» занимается созданием новых алгоритмов для оптимального проектирования разработки месторождений. А также моделированием процессов движения твердых частиц в скважинах, помогающим определять оптимальный режим работы скважин и избегать их засорения.

Повышенный спрос

Сотрудничество «Газпром нефти» с лабораторией имени П. Л. Чебышева СПбГУ не ­ограничивается исследованиями в нефтяной сфере. Компания финансирует зарубежные стажировки студентов, аспирантов и сотрудников научного центра, проведение курсов, семинаров и конференций на базе лаборатории, поддерживает фундаментальные исследования в области точных наук. В рамках программы социальных инвестиций «Родные города» компания учредила стипендии студентам бакалавриата по математике, достигшим существенных успехов в учебе и исследовательской деятельности. Это позволяет повысить уровень вовлечения студентов и молодых ученых в научный процесс и обеспечивать обмен опытом с зарубежными коллегами. Лауреатов премий ежегодно определяет конкурсная комиссия из числа сотрудников лаборатории имени П. Л. Чебышева и членов-корреспондентов Российской академии наук. В 2017 году именные стипендии и гранты были вручены 48 студентам-математикам СПбГУ и двум молодым ученым за достижения в научно-исследовательской работе.

За последние три года на образовательную программу «Математика» исследовательской лаборатории им. Чебышева СПбГУ удалось набрать больше призеров всероссийских олимпиад, чем на любую другую математическую программу в России, включая мехмат МГУ и матфак ВШЭ. В прошлом году на нее поступили сразу четыре победителя Международной математической олимпиады — это уникальный факт среди университетов мира.

Одаренные студенты лаборатории, которых «Газпром нефть» поддерживает грантовыми проектами, последние несколько лет удерживают лидерство на ведущих международных соревнованиях. За последний год в копилке молодых петербургских математиков — золотая медаль в 41-м студенческом чемпионате мира по программированию, второе место на международной олимпиаде International Mathematics Competition, а также первое и пятое места на чемпио­нате по программированию VK Сup 2017 (среди 2736 команд из 52 стран мира).

Марс Хасанов
Марс Хасанов,
руководитель Научно-Технического Центра «Газпром нефти»:

Математика и созданные на ее основе алгоритмы позволяют нам обрабатывать огромные массивы данных, которые поступают с месторождений. В нашем Научно-Техническом Центре ­работает довольно много математиков, которые помогают создавать новые цифровые решения, чтобы просчитывать тысячи различных вариантов освоения нефтяных пластов и находить оптимальный. К работе над созданием новых технологий и подходов мы также привлекаем и парт­неров из нашего инновационного окружения, чтобы применять интеллектуальный потенциал российских ученых при решении бизнес-задач. В число этих партнеров входят и крупнейшие академические вузы Санкт-Петербурга, в том числе СПбГУ и Политех, выпускники которых приходят к нам на работу.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ