Программа «Газпром нефти» против COVID-19

Подробнее
В потоке инноваций — Журнал «Сибирская нефть» — №172 (июнь 2020)

В потоке инноваций

Текст:
Фото: Илья Нодия
В потоке инноваций

За последние три года в «Газпром нефти» организовали настоящий R&D-конвейер. Из 399 идей, предложений и гипотез, поступивших в Центр цифровых технологий компании в 2019 году, 195 прошли проверку в рамках отдельного проекта НИОКР. В итоге 117 получили развитие в виде новых продуктов, решений и сервисов. Но даже двух из них достаточно, чтобы с лихвой окупить затраты

Аббревиатура НИОКР расшифровывается как «научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы» и обозначает всю совокупность действий, необходимых для создания новой технологии или инновационного решения, из которых потом получится тот или иной продукт. Сегодня все чаще используют англоязычную аббревиатуру R&D — от Research & Development (исследования и разработки), — подчеркивая связь с практикой ведущих мировых технологических компаний. Но сути это не меняет: чтобы развиваться и сохранять конкурентоспособность в современном мире, предприятиям все больше внимания необходимо уделять этой составляющей.

В первую очередь это касается высокотехнологичных компаний-инноваторов, создателей передовых цифровых продуктов, фармацевтических и химических предприятий, производителей машин и оборудования, телекоммуникационной отрасли. Можно сказать, что R&D — основа их бизнеса, без которой они просто не смогут существовать. Однако и более традиционные сектора промышленности, в том числе сырьевые предприятия, сегодня все больше вкладываются в НИОКР, рассматривая их как важнейший компонент своего развития. Не случайно в рэнкинге Еврокомиссии, объединяющем 2500 мировых компаний — лидеров по объему R&D-инвестиций (The 2019 EU Industrial R&D Investment Scoreboard), крупнейшие международные нефтегазовые компании представлены пусть не на первых местах, но уже во второй-третьей сотне (исключение составляет лишь китайская PetroChina, занявшая 81-е место в списке с объемом инвестиций около 1,8 млрд евро в 2018–2019 годах).

Единственная попавшая в рэнкинг российская компания «КАМАЗ» оказалась лишь на 2124-м месте, что свидетельствует о не слишком высокой инновационной активности отечественных предприятий. Впрочем, как отмечают эксперты, ситуация в последнее время стала меняться. Интерес к R&D растет и в России, причем в самых разных отраслях: от банковского бизнеса до тяжелой промышленности, нефтегаза, атомной энергетики. У каждого свои причины. Для кого-то это растущая конкуренция на потребительском рынке, для кого-то — санкционные ограничения.

Но одного лишь интереса недостаточно. Чтобы НИОКР действительно приносили результат, требуются отлаженные механизмы их реализации, которые позволят упорядочить работу и четко связать исследовательскую деятельность с задачами бизнеса.

В центре инноваций

Для «Газпром нефти» технологическое развитие и цифровая трансформация — важные составляющие стратегии компании. Сегодня технологии развиваются слишком быстро, поэтому использовать лишь готовые, проверенные решения, которые присутствуют на рынке, означает безнадежно отстать.

Чтобы ориентироваться в многообразии нового, находить нужные технологии и исследовать возможности их применения в нефтяной отрасли, в дирекции по цифровой трансформации компании три года назад был создан Центр цифровых технологий. В задачи центра входит проведение НИОКР — небольших исследовательских проектов с высокой степенью неопределенности. Проекты нацелены на проверку гипотез о возможности решить какую-либо задачу компании за счет применения той или иной технологии. В случае успеха — подтверждения гипотезы — результаты проекта ложатся в основу разработки продукта, дающего реальный бизнес-эффект.

Спектр технологических направлений, в которых реализуются НИОКР, включает беспилотники, виртуальную и дополненную реальность, искусственный интеллект и большие данные, видеоаналитику, блокчейн, применение роботов, промышленный интернет вещей и носимые устройства, 3D-печать и др. Области применения охватывают все ключевые бизнес-направления: от разведки и добычи до финансов и HR.

Важное условие состоит в том, что у любой инициативы должен быть бизнес-заказчик внутри компании. Тот, кто хорошо понимает, какую именно задачу он хочет решить, и будет заинтересован в дальнейшем использовании результата. Отбор проектов для реализации проводят эксперты Центра цифровых технологий по определенному набору критериев: инновационность, стратегическая значимость, степень проработки, широта применения, перспективы внедрения.

«Проекты бывают нескольких типов, — рассказывает руководитель программы развития цифровых НИОКР Александр Судаков. — Поисковые проекты мы реализуем в том случае, когда практически ничего еще не знаем о технологии и о том, как ее можно применить в нефтянке. Когда мы разобрались в этом, поняли ее возможности, мы формируем пул наиболее интересных для нас кейсов и запускаем исследования по конкретной проблематике. Ищем возможность решить определенные проблемы с помощью этой технологии. Следующий уровень — опытно-промышленные испытания, когда мы берем какое-то конкретное решение и пробуем применить его на одной из наших площадок».

За год центр запускает три волны проектов. Важная особенность всех НИОКР — они должны быть недорогими и быстро реализуемыми. Большинство из них длится 3 месяца. В некоторых случаях проекты, связанные с разработкой «железа», могут быть увеличены до 6 месяцев, но это предел. Команда обычно включает трех человек: руководителя проекта, бизнес-заказчика и эксперта.

Несмотря на строгий отбор, количество инициатив, принятых к реализации, впечатляет. За 2019 год в Центр поступило 399 предложений. Отобрано и реализовано около половины из них: 195 проектов. При этом за три года работы количество проектов существенно выросло: в 2017 году было реализовано 14 НИОКР, а в 2018-м — 59. Наиболее востребованные сегодня технологические направления — искусственный интеллект и цифровые двойники.

Не менее 50% успешных НИОКР, таких, в которых гипотезы подтвердились, переходят на стадию внедрения: получают развитие в виде цифрового проекта, IT-проекта, сервиса или нормативного документа (см. глоссарий). И это весьма заметный эффект от R&D для бизнеса, ведь, как отмечает Александр Судаков, оказалось достаточно лишь двух сработавших проектов из всего портфеля, чтобы окупить затраты и принести дополнительную прибыль.

Вот несколько ярких примеров НИОКР, реализованных компанией в 2019 году и перешедших в 2020-м на этап внедрения.

Воронка цифровых НИОКР «Газпром нефти» в 2019 году

Воронка цифровых НИОКР «Газпром нефти» в 2019 году

Поддержка в трудную минуту

В научной фантастике нередко можно встретить упоминания специальных устройств, которые значительно увеличивают силу и выносливость человека. Сегодня многие фантастические решения становятся реальностью и входят в повседневную жизнь, и одно из них — экзоскелеты, носимые роботизированные конструкции, которые помогают легче и безопаснее выполнять определенные виды работ. Специалисты «Газпром нефти» протестировали возможности их применения на производственных площадках и выбрали наиболее подходящие варианты для внедрения.

Экзоскелет — это механическое дополнение к человеческому телу. Он использует различные гравитационные компенсаторы и электроприводы, которые позволяют снимать нагрузку с оператора во время выполнения той или иной физической работы. Существуют и пассивные решения, которые работают без всяких приводов и двигателей, но лишь за счет механического растяжения, накопления и последующего возврата энергии. Они не только уменьшают нагрузку, но и стимулируют работника правильно поднимать и перемещать грузы.

Испытания нескольких моделей экзоскелетов прошли в реальных рабочих условиях на участке складского хозяйства филиала «Омск» «Газпромнефть-Снабжения» и на цифровом складе Южно-Приобского месторождения «Газпромнефть-Хантоса». Целью испытаний было проверить применимость новой технологии в реальных производственных условиях и понять, насколько она подходит технологическим операциям и процессам компании. Проект показал, что внедрение экзоскелетов позволит улучшить условия труда, повысить безопасность и работоспособность сотрудников. По результатам испытаний в этом году планируется начать пилотное внедрение экзоскелетов. Также в компании запущен проект по интеллектуализации экзоскелетов. Программа будет предупреждать оператора о чрезмерных нагрузках или несоблюдении правил промышленной безопасности, поможет лучше планировать работы, предотвращать опасные ситуации.

У любой инициативы должен быть бизнес-заказчик внутри компании. Тот, кто хорошо понимает, какую именно задачу он хочет решить, и будет заинтересован в дальнейшем использовании результата

Внимание к деталям

О 3D-печати часто говорят как о технологии, способной буквально перевернуть процессы изготовления самых разных вещей. И хотя массовое производство 3D-принтеры пока еще не потеснили, их все чаще используют при создании уникальных изделий, прототипов или деталей, которые требуются в единственном экземпляре. А благодаря работе, реализованной Центром цифровых технологий «Газпром нефти», аддитивные технологии нашли применение и в нефтегазовой отрасли.

Такие решения особенно актуальны для удаленных производственных объектов в труднодоступных регионах. Доставка туда нужной детали может оказаться слишком долгой и дорогостоящей процедурой, а простой оборудования — обернуться значительными потерями. Апробация технологии 3D-печати прошла в 2019 году на одном из судов «Газпромнефть-Шиппинга». Изготовленная крыльчатка обдува электродвигателя насоса охлаждения успешно прошла испытания и была введена в опытно-промышленную эксплуатацию. Проведенная работа показала, что использование аддитивных технологий позволяет оптимизировать логистику к труднодоступным объектам и организовывать печать необходимых деталей прямо на месте.

Также 3D-печать может применяться в капитальном строительстве, где высока трудоемкость возведения бетонных конструкций и ограничена возможность создания сложной архитектуры. С помощью 3D-печати специалисты компании изготовили элементы строительных конструкций: несъемную опалубку, перегородку, стену. Применение 3D-печати позволило без потери качества сократить срок производства до 80% по сравнению с классическими методами строительства.

Дорисовать картину

Данные сейсмических исследований — важнейший источник информации в геологоразведке. Но результаты сейсморазведки могут иметь изъяны: отдельные участки могут оказаться не охваченными, качество сейсмической записи может быть снижено из-за влияния газовых аномалий или других геологических объектов.

Сегодня для восстановления недостающих данных широко применяются нейросети. В «Газпром нефти» в рамках НИОКР-проекта «Восстановление площадных данных сейсморазведки на основе интеграции профильных данных и скважинной информации» был разработан алгоритм восстановления недостающего 3D-сейсмического объема. После тестирования алгоритма удалось восстановить от 3% до 5% исходного объема внутри предложенного куба. Даже такие небольшие недостающие фрагменты зачастую могут оказывать существенное влияние на принятие решений о дальнейшей работе на этих участках.

Также одной из задач было исследование по восстановлению объема на границе предоставленного куба. Результаты испытаний подтвердили возможность восстановления до 2% таких данных. Дальнейшее развитие проекта позволит повысить восстанавливаемый процент и снизить неопределенность при построении геологических моделей.

Фото: Илья Нодия

Собрать все данные

Все новые области применения находят беспилотные летательные аппараты. Так, при обустройстве месторождений их можно использовать для воздушного лазерного сканирования и последующей оцифровки рельефа местности. Опытно-промышленные испытания такой системы недавно прошли на Уренгойском нефтегазоконденсатном месторождении. Технология позволяет ускорить и повысить качество топографической съемки труднодоступных участков местности и уменьшить влияние человеческого фактора в процессе выполнения полевых работ. А также за счет большего количества фиксируемых точек получать информацию о местоположении и форме объектов сложной структуры, например технологических площадок и трубопроводов, зданий и сооружений. По оценкам специалистов, в результате весь цикл получения и обработки данных о местности был сокращен в 4–6 раз по сравнению с топографической съемкой, а денежные затраты снизились в 4 раза.

В перспективе планируется создать систему удаленного управления полетами беспилотников: сеть автономных автоматизированных станций на активах «Газпром нефти». Беспилотники смогут взлетать без присутствия человека на объекте, выполнять необходимые операции, садиться и подзаряжаться.

Оптимизация добычи

Заводнение — основной способ поддержания пластового давления (ППД) при разработке нефтяных месторождений. Вода закачивается в пласт и вытесняет собой нефть, сохраняя при этом пластовое давление и баланс энергии. Таким образом добывается свыше 90% извлекаемых запасов нефти. Однако из-за большого количества добывающих и нагнетательных скважин на месторождении учитывать взаимосвязь и взаимовлияние всех скважин между собой становится трудно. Когда управление работой скважин производится в ручном режиме на основе экспертных оценок, неизбежны ошибки и неоптимальные решения, что приводит к росту затрат на закачку и снижению объемов добычи.

В проекте, реализованном на активе компании «Салым Петролеум Девелопмент» в формате цифровых НИОКР, была поставлена задача: на основе исторических данных создать алгоритм управления закачкой, тем самым автоматизировав и оптимизировав этот процесс.

Модель, созданная специалистами «Газпром нефти» на основании параметров связности добывающих и нагнетательных скважин, позволяет в довольно сжатые сроки получать возможные варианты оптимизации работы скважин на месторождении, а также выявляет скважины с непроизводительными закачками. На следующих этапах реализации проекта планируется добавить оптимизационные алгоритмы, которые будут рекомендовать наилучшие режимы работы нагнетательного фонда. В ближайшее время в периметре «Салым Петролеум Девелопмента» планируется запустить цифровой проект, который, основываясь на алгоритмах полученной модели, позволит существенно повысить эффективность заводнения, снизит объемы непроизводительной закачки и увеличит добычу.

Глоссарий

• Цифровой проект — это тип проекта, подразумевающий создание решения с использованием цифровых технологий, гибких методологий и продуктового мышления. Результатом данного типа проекта является трансформация и усовершенствование бизнес-процессов или бизнес-моделей компании.

• IT-проект — это тип проекта, подразумевающий доработку существующего IT-решения компании или покупку стороннего решения и его дальнейшую модификацию. Результатом данного типа проекта является автоматизация и совершенствование бизнес-процессов за счет создания или существенного изменения совокупности технических и программных средств, включая разработку, внедрение, оптимизацию и поддержку информационных систем.