Наукоемкое партнерство — Журнал «Сибирская нефть» — №164 (сентябрь 2019)

Наукоемкое партнерство

Партнерство с научными организациями становится конкурентным преимуществом

Текст: Александр Алексеев

Среди партнеров «Газпром нефти» немало научно-исследовательских организаций, технологических компаний и университетов. Вместе они проводят исследования, разрабатывают технологии и создают новые продукты для отрасли, а также готовят специалистов, способных работать в современной высокотехнологичной нефтяной индустрии. Несколько ярких примеров успешного и долгосрочного сотрудничества — в обзоре «Сибирской нефти»

Сейчас у «Газпром нефти» полтора десятка вузов-партнеров, с каждым из которых уже есть длительная история сотрудничества. Среди ведущих партнерских университетов — Московский физико-технический институт (МФТИ), Санкт-Петербургский политехнический университет (СПбПУ), Новосибирский государственный университет (НГУ) и другие. «Наиболее успешные примеры сотрудничества связаны с такими областями, как когнитивные технологии, математическое моделирование, создание программного обеспечения, — рассказывает заместитель генерального директора Научно-Технического Центра „Газпром нефти“ Алексей Пустовских. — Именно в них можно достаточно быстро получить результат и начать использовать его в работе, нет необходимости в организации производства, как, например, при создании нового оборудования и материалов».

В университетах-партнерах создаются научно-образовательные центры (НОЦ). В них идет подготовка специалистов, которые затем либо переходят на работу в «Газпром нефть», либо остаются в НОЦ и трудятся в совместных проектах вуза и компании, проводя исследования и участвуя в создании новых технологий для отрасли. Сегодня такие центры действуют в МФТИ, петербургском Политехе, НГУ.

Обучение в НОЦ идет по программе магистратуры. Так как речь идет о классических университетах, поступают сюда в основном выпускники бакалавриата по фундаментальным наукам, таким как физика, химия или математика, и в этом их преимущество. «Мы давно поняли, что из человека, обладающего глубокими фундаментальными знаниями, за два года магистратуры можно сделать хорошего инженера-нефтяника», — говорит Алексей Пустовских.

На курс поступает 6–10 человек. В отборе слушателей принимают участие специалисты из НТЦ «Газпром нефти». Помимо фундаментальных дисциплин программа включает предметы, необходимые инженеру-нефтянику: введение в нефтегазовое дело, геология, геофизика, разработка. Однако задача — не просто готовить специалистов. «В идеале на базе университета-партнера должно сформироваться нефтесервисное предприятие, способное решать наукоемкие задачи для бизнеса», — отмечает руководитель направления в управлении по работе с персоналом Научно-Технического Центра «Газпром нефти» Павел Сорокин.

Важное условие успешного сотрудничества с вузом — наличие в нем людей, обладающих бизнес-мышлением и готовых работать в рамках продуктового подхода, отмечают специалисты НТЦ «Газпром нефти». «Результатом работы ученого, особенно в области фундаментальных наук, обычно становятся статья, выступление на конференции, отчет для фонда, финансировавшего исследование. Работа с индустриальным партнером строится по-другому: ему нужен не отчет, а продукт — программа или оборудование, — подчеркивает Алексей Пустовских. — Такая перестройка мышления — самое сложное, но если это происходит, то взаимодействие обязательно ждет успех».

Гидроразрыв под контролем

«Газпром нефть» начала сотрудничать с МФТИ в 2012 году. А когда в конце 2013 года в вузе был создан Инжиниринговый центр (ИЦ МФТИ), специализирующийся в области технологий добычи и переработки полезных ископаемых, компания пришла к нему со своими задачами, и вместе им удалось реализовать целый ряд важных проектов. Один из них — «КиберГРП» — проект по созданию отечественного симулятора гидравлического разрыва пласта (ГРП).

Симулятор «КиберГРП» — это комплексный программный продукт, включающий набор расчетных модулей для моделирования ключевых физических процессов при ГРП, а также инженерные инструменты для анализа, подготовки и интерпретации данных, сопровождения операций ГРП и оптимизации технологии. В первую очередь гидроразрыв применяется при разработке зрелых месторождений, а также трудноизвлекаемых запасов, таких как баженовская свита.

До недавнего времени для моделирования ГРП использовалось лишь зарубежное программное обеспечение. «В 2017 году при поддержке Минэнерго и Минпромторга России был проведен открытый конкурс по выбору проектного консорциума для разработки российского симулятора, — рассказывает руководитель направления в Управлении научно-технологического сопровождения нефтегазовых проектов Научно-Технического Центра „Газпром нефти“ Григорий Падерин. — Победителем стал консорциум под руководством МФТИ. Также в него вошли Сколтех, Санкт-Петербургский политехнический университет и Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН. Консорциум получил грант на разработку от Министерства образования и науки и финансирование от НТЦ „Газпром нефти“, выступившего индустриальным партнером проекта».

Прототип симулятора был создан в 2018 году, после чего началось его тестирование пользователями — инженерами ГРП. «Разработанное ПО уже позволяет нам заменить иностранный софт, — говорит начальник управления дизайнов ГРП Научно-Технического Центра „Газпром нефти“ Ильдар Файзуллин. — Но наша задача — опередить зарубежные разработки, дополнить программу такими модулями, которых нет у других. Например, мы хотим моделировать не только процесс создания трещины, но и последующий вывод скважины с трещиной ГРП на режим добычи, чтобы избежать схлопывания трещин». Завершить работы над симулятором планируется в следующем году.

Сегодня ИЦ МФТИ вместе с «Газпром нефтью» занят решением многообразных задач в области когнитивных технологий, математического моделирования, геомеханики. Еще один совместный проект с «Газпром нефтью» — создание гидродинамического симулятора. «Практически все программное обеспечение в этой области иностранное. Кроме того, у нас были собственные идеи о том, как можно усовершенствовать процесс моделирования гидродинамики с использованием неортогональных сеток. Мы предложили партнерам из ИЦ МФТИ подумать над решением этой задачи. Сегодня это уже работающее решение, которое полностью заменяет иностранный продукт», — говорит Алексей Пустовских.

Технологии будущего

Важное направление сотрудничества с вузами и НИИ — создание принципиально новых технологий. Это могут быть как цифровые решения, так и вполне физические технологии. В частности, подобные проекты «Газпром нефть» реализует совместно с Санкт-Петербургским политехническим университетом Петра Великого (СПбПУ).

Сотрудничество с вузом началось со знакомства с научной работой по теме гидроразрыва пласта, подготовленной одним из сотрудников университета. Затем последовали совместные семинары и открытие Научно-образовательного центра «Газпромнефть-Политех». Была открыта магистерская программа «Математическое моделирование в процессах нефтегазодобычи».

«Мы выполняем большой пласт задач, связанных с развитием технологий в области нефтедобычи, в том числе занимаемся моделированием процессов бурения, моделированием микросейсмики и механических свойств керна, активно используем в нашей работе принципы машинного обучения. Сейчас наши главные задачи связаны с проектом «КиберГРП», — рассказывает директор Научно-образовательного центра «Газпромнефть-Политех» Антон Кривцов.

Карта компетенций и планируемые объемы взаимодействия с вузами-партнерами на 2019 год

Недавно к сотрудничеству между «Газпром нефтью» и петербургским Политехом присоединился Туринский политехнический университет. В марте этого года компания и вузы заключили трехстороннее соглашение о сотрудничестве. Стороны договорились совместно реализовывать образовательные и научно-исследовательские проекты. В качестве приоритетных направлений выбрали моделирование методов увеличения нефтеотдачи (МУН) с помощью алгоритмов машинного обучения и топологический анализ геологических объектов.

Еще один важный партнер компании — Сколковский институт науки и технологий (Сколтех). Совместно с ним «Газпром нефть» реализует инновационные проекты в области геологии, дизайна новых сверхтвердых материалов, технологий машинного обучения и цифрового моделирования. В институте работает Центр добычи углеводородов, где большое внимание уделяют исследованиям нетрадиционных запасов нефти. Здесь находится одна из крупнейших в России лабораторий по керновым испытаниям, потоковым экспериментам, решаются задачи моделирования сложных течений многофазных сред (нефти, газа, воды и твердых частиц), позволяющих определять наиболее эффективные способы освоения месторождения на разных этапах его разработки. Реализуется проект по созданию цифровых моделей месторождений с помощью искусственного интеллекта.

«Газпром нефть» — один из крупнейших индустриальных партнеров Сколтеха как с точки зрения объема совместных научно-исследовательских и образовательных инициатив, так и с точки зрения широты охвата и вовлеченности отдельных лабораторий и научных коллективов, — рассказывает заместитель директора департамента индустриальных программ Сколтеха Шамхал Джабраилов. — Системность во взаимодействии Сколтеха и «Газпром нефти» обеспечивается в том числе путем создания совместных лабораторий и среднесрочных научно-технических и образовательных программ, что позволяет обеспечивать беспрерывность процесса формирования, развития и расширения научно-технических коллективов«.

Кузница кадров

Особенность новосибирского Академгородка — высокая концентрация научно-исследовательских институтов мирового уровня, возможности которых хорошо известны и востребованы нефтяными и нефтесервисными компаниями. Для «Газпром нефти» расположенный здесь Новосибирский государственный университет стал своего рода единым окном для работы с новосибирским научным кластером. Выступая в качестве основного партнера компании, вуз играет роль интегратора и привлекает для тех или иных НИОКР различные институты и технологические компании. Так, для создания программного обеспечения по интерпретации данных сейсмических исследований был привлечен Институт нефтегазовой геологии и геофизики, в реализации проекта по портфельной оптимизации приняли участие Институт математики и кафедра кибернетики НГУ, с рядом институтов и компанией из Академпарка был инициирован проект по моделированию методов увеличения нефтеотдачи.

В конце 2018 года в НГУ также был создан научно-образовательный центр. Запущены три магистерских программы, выпускающие около 15–20 человек в год. «Газпром нефть» — важный для нас партнер по нескольким причинам, — рассказывает директор Научно-образовательного центра «Газпромнефть-НГУ» Сергей Головин. — Во-первых, это готовность развивать отношения системно на всех уровнях: научном, образовательном, технологическом. Во-вторых, далекий горизонт планирования «Газпром нефти» позволяет нам работать не только над решением текущих задач компании, но и над технологиями будущего. В-третьих, компания умеет работать с научными организациями и университетами, обладает сильным собственным научно-техническим центром, который является для нас важным звеном в цепи от конкретных задач из поля до постановки научной задачи. Специалисты центра обладают высокой квалификацией и научным кругозором, что дает нам возможность обсуждать любые темы«.

Среди сегодняшних проектов, в которых участвует НГУ или партнерские институты, — «КиберГРП», создание цифрового двойника месторождения для анализа эффективности прогноза трещиноватости баженовской свиты, применение средств искусственного интеллекта для выбора оптимального вида МУН, создание новых эффективных численных методов для математического моделирования процессов нефтедобычи.

«В перспективе мы рассчитываем выйти на решение комплексных мультидисциплинарных проблем, — рассказывает Сергей Головин. — Еще одно интересное направление, которое мы начинаем реализовывать в рамках НОЦ, — генерация технологических стартапов на основе совместно развиваемых тем при участии Академпарка».

Еще одна сибирская кузница кадров — Томск. «Газпром нефть» давно использует возможности расположенного здесь центра подготовки и переподготовки специалистов нефтегазового дела Heriot-Watt: только в НТЦ сейчас работает более 50 выпускников этого центра. А в последние годы фокус сотрудничества с Томском смещается в сторону науки. Здесь и возможность привлечения экспертов шотландского Heriot-Watt, и значительный потенциал томских университетов. Для развития научно-образовательного потенциала региона «Газпром нефть» совместно с рядом других крупных компаний создала Кросс-индустриальный центр совместных технологических разработок, цель которого — развивать мультидисциплинарные исследования и выращивать высококвалифицированные кадры.

Среда для инноваций

Работа над новыми технологиями идет не только в партнерстве с вузами, но и совместно с технологическими компаниями. «У нас реализуется более ста таких проектов, — рассказывает начальник департамента внедрения новых технологий и импортозамещения Научно-Технического Центра „Газпром нефти“ Иван Мнацаканов. — В одних случаях мы инвестируем в проект и в результате получаем интеллектуальную собственность. В других — предоставляем другим компаниям возможности для испытания своих разработок на наших полигонах. Не вкладывая собственных средств, мы создаем условия для появления продуктов, которые нужны отрасли и нам».

Вот лишь несколько примеров. Проект первого типа — организация производства в России ксантановой камеди. Речь идет не просто о строительстве завода, но о разработке продукта, основанного на иных принципах производства, что позволит заметно снизить его себестоимость. Один из примеров сотрудничества второго типа — испытания на бажене новой системы заканчивания скважин для проведения многостадийного ГРП, созданной компанией «НКМЗ». Другой такой пример — компания «Буринтех», которая разрабатывает российскую роторную управляемую систему и тестирует ее на активах «Газпром нефти».

В результате сотрудничества «Газпром нефти» с Иркутским электроразведочным предприятием (ИЭРП) была создана первая в России технология робастного комплексирования электроразведки и сейсморазведки (РоКЭС). Благодаря ей геологи и геофизики смогут оптимальнее планировать программу ГРР в поисковых и разведочных зонах месторождений. Технология позволяет снизить себестоимость геологоразведки: по результатам испытаний, проводимых в Восточной Сибири и успешно завершенных в конце 2018 года, компании удалось сэкономить 235 миллионов рублей, сократив объемы разведочного бурения.

«Строение пластов коллекторов в Восточной Сибири, где мы работаем, очень сложное. С 2011 года мы выполняли здесь как сейсморазведочные, так и электроразведочные работы, чтобы лучше в нем разобраться. В какой-то момент стало понятно, что из полученных данных мы сможем извлечь больше», — рассказывает главный специалист департамента проектов ГРР Научно-Технического Центра «Газпром нефти» Павел Мостовой. Два метода геологоразведки дополняют друг друга: сейсморазведка позволяет найти коллектор, а электроразведка — понять, каково его насыщение, нефть в нем или вода. Однако раньше метод электроразведки применялся лишь эпизодически, без построения комплексной геологической модели, удовлетворяющей обоим геофизическим методам. В новом решении комплексирование двух методов позволило избавиться от шумовых компонентов, аномалий, вызванных сложностью строения коллектора, и в результате повысить точность моделей и снизить потребность в разведочном бурении.

«С Иркутским электроразведочным предприятием нам удалось наладить эффективную совместную работу, настроиться на одну волну, — говорит Павел Мостовой. — Партнер был готов к открытому диалогу, обмену накопленным опытом и быстрой интеграции как с командой НТЦ, так и с внешней экспертизой, которую мы привлекали в ходе работы над проектом. Было проведено несколько семинаров на базе Лаборатории им. П. Л. Чебышёва в СПбГУ, которые позволили нам в деталях разобраться в математических моделях, положенных в основу предложенной методики».

Техпроект продлился 4 года. На основе разработанной методики были проведены пилотные проекты на месторождениях в Восточной и Западной Сибири, и сегодня она готова к тиражированию на активах компании.

Вместе с IBM

IBM — один из крупных международных партнеров «Газпром нефти», участвующий в реализации многих цифровых проектов. Сотрудничество началось в 2015 году с реализации проекта по управлению заводнением. «Перед нами стояла задача разработать математическую модель для эффективного управления призабойными давлениями при закачке жидкости для стабилизации добычи и повышения нефтеотдачи», — вспоминает Артем Семенихин, руководитель департамента научных индустриальных исследований IBM.

Следующим проектом, запущенным в 2016 году, стало создание системы для поиска пропущенных нефтяных интервалов. Проект был направлен на разработку моделей машинного обучения для выявления в данных геолого-геофизических исследований скважин перспективных пластов, которые из-за небольшого размера или сложного строения могли быть пропущены при использовании традиционных методов интерпретации. В начале 2019 года система успешно прошла испытание на Вынгапуровском месторождении: здесь удалось выявить продуктивные пласты и добиться дополнительной добычи на уровне 70 баррелей нефти в сутки без затрат на дополнительное бурение и создание инфраструктуры. Сегодня решение находится на стадии масштабирования для применения на других месторождениях компании.

В «Газпром нефти» реализуется более ста технологических партнерских проектов. Компания либо инвестирует собственные средства и получает интеллектуальную собственность, либо предоставляет свои мощности для полевых испытаний

В 2017 году компания IBM начала работать с функцией бурения «Газпром нефти». Было запущено два проекта по созданию цифровых помощников в бурении, основанных на технологиях машинного обучения. Первый позволил по данным бурения определять момент выхода долота в пласт с иными литологическими характеристиками и вовремя корректировать траекторию скважины, второй по косвенным признакам научился предсказывать скорое наступление осложнений при бурении. Оба проекта завершены и готовятся к тиражированию. Позднее были запущены еще два проекта, направленные на повышение эффективности бурения с помощью технологии машинного обучения: уточнение положения долота и предсказание продуктивности скважины в процессе бурения.

IBM также задействована в реализации таких крупных проектов, как «Когнитивный геолог» (радикальное повышение эффективности процессов построения концептуальных геологических моделей месторождений) и Центр управления проектами (уточнение оценки сроков и рисков выполнения строительно-монтажных работ, оптимизация стоимости и др.). «Среди работ IBM проекты с „Газпром нефтью“, связанные с применением когнитивных технологий, выделяются своей инновационностью. Они сложны, интересны и разнообразны. „Газпром нефть“ серьезно продвинулась в применении цифровых технологий и сегодня является генератором идей, над которыми нам интересно работать вместе, — говорит Артем Семенихин. — Сходство IBM и „Газпром нефти“ в том, что обе компании ориентированы на практический результат и стремятся внедрять теоретические разработки в практику».

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ