Цифровая нефть — Журнал «Сибирская нефть» — №181 (май 2021)

Программа «Газпром нефти» против COVID-19

Подробнее

Цифровая нефть

Технологии Индустрии 4.0 для апстрима
Текст:
Цифровая нефть

Нефтедобыча постепенно избавляется от имиджа консервативной и неповоротливой отрасли. Выход на новые, более сложные запасы, нестабильность на рынках и стремительно меняющиеся внешние условия заставляют нефтяные компании постоянно совершенствоваться, в том числе развивая и внедряя самые передовые технологии

За последние несколько лет «Газпром нефть» серьезно продвинулась в своем технологическом развитии, создала экосистему партнерств и запустила множество проектов, которые повышают эффективность, а порой и по-настоящему трансформируют ключевые процессы нефтедобычи. Среди этих проектов большинство в той или иной мере использует технологии Индустрии 4.0. Мы отобрали три самых интересных проекта в основных для сегмента upstream направлениях: геологоразведке и геологическом моделировании, бурении скважин и повышении нефтеотдачи.

Интеллектуальный помощник геолога

В основе разработки любого месторождения лежит геологическая модель. Ее создают, опираясь на данные геологоразведки, накопленные знания о регионе, опыт, полученный на других проектах. От того, насколько модель близка к реальности, зависит успех всего дела. Чем больше данных, тем более точной будет модель. Однако, чтобы получить больше данных, нужно потратить больше денег и времени, и далеко не факт, что дополнительные данные действительно принесут пользу, модель станет существенно более точной, а траты в конечном счете окупят себя.

Как сделать работу с данными более эффективной, извлекать из них максимум информации за минимальный срок, принимать более качественные и быстрые решения, снижать риск ошибок и автоматизировать рутинные операции? В «Газпром нефти» решили привлечь для этого технологии машинного обучения и создали систему, которая уже в ближайшие годы станет для геологов незаменимым интеллектуальным помощником на всех этапах работы с данными геологоразведки и построения геологических моделей.

Система получила название «Когнитивный геолог». Она позволяет сократить продолжительность геологического анализа, определяет вероятности возможных геологических сценариев, а также выдает рекомендации по оптимальным мероприятиям доизучения. Разработанное решение помогает лучше учитывать риски на ранних этапах геологоразведки и быстрее определять, какой геологический сценарий является истинным.

Система задействует знания и опыт, накопленные в «Газпром нефти» за годы работы. Технологии искусственного интеллекта помогают их эффективно использовать. «Когнитивный геолог» способен взять за основу минимальное количество исходных данных и, опираясь на объекты-аналоги, предложить наиболее вероятные решения концептуальной геологической модели, снижая тем самым риски инвестиций. Потенциальный экономический эффект от использования «Когнитивного геолога» оценивается в миллиарды рублей.

Технологии цифровой буровой позволили в среднем увеличить скорость проходки скважины на 28,5%

Цифровая буровая

Для разработки трудноизвлекаемых запасов сегодня все больше используют высокотехнологичные горизонтальные и многоствольные скважины. В «Газпром нефти» таких бурится уже около 80%. Однако сложные скважины гораздо дороже обычных наклонно-направленных, и ошибки при их строительстве обходятся тоже недешево.

Чтобы повысить эффективность и безопасность бурения, «Газпром нефть» инициировала проект «Цифровая буровая» для модернизации классической буровой установки. Проект реализуется в партнерстве с нефтесервисной компанией «НСХ АЗИЯ ДРИЛЛИНГ». Была поставлена задача: отобрать несколько новых технологий, которые наилучшим образом повлияют на показатели работы буровой установки.

Повысить скорость проходки и точность траектории скважин позволило внедрение трех программно-аппаратных комплексов. Они контролируют параметры бурения, автоматизируют подачу нагрузки на долото и регулируют траекторию ствола. Система может работать без участия человека, опираясь на заданные алгоритмы и данные с датчиков на буровом оборудовании.

Симулятор гидроразрыва пласта «Кибер ГРП», разработанный «Газпром нефтью» и МФТИ, на 10–20% точнее импортных аналогов

Автоматизированный гидравлический ключ ускорил свинчивание бурильных труб. Роботизация этого процесса уменьшила износ муфт и резьбовых соединений и продлила срок службы бурового инструмента. Повысилась и безопасность для персонала, так как человеку больше не нужно находиться рядом с движущимся оборудованием. Более того, датчики не позволят ключу проводить любые операции, если между ним и трубой находится человек.

Избежать серьезных поломок и длительных ремонтов помогают датчики, установленные на основные узлы и агрегаты буровой установки. Сбор и анализ данных о работе оборудования ведутся в режиме реального времени. При выходе любого параметра за границы корректной работы система оповещает об этом.

Опытно-промышленные работы по строительству шести скважин с помощью новой цифровой буровой стартовали на активах «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаза» в феврале 2019 года. Применение автоматики и цифровых технологий позволило в среднем увеличить скорость проходки скважины на 28,5%. Эффективность использования цифровой буровой кратно вырастает при строительстве высокотехнологичных сложных скважин с протяженным горизонтальным стволом.

Цифровая буровая

Умный гидроразрыв

Операция гидроразрыва пласта (ГРП) уже давно стала стандартом при разработке запасов нефти низкопроницаемых коллекторов. Нагнетание в скважину жидкости под большим давлением позволяет создать в породе трещины и тем самым улучшить приток нефти. Технология не стоит на месте: за годы ее развития специалисты научились предсказывать, какую конфигурацию примут трещины ГРП, и управлять их формированием, добиваясь нужного результата.

Чтобы рассчитывать оптимальные параметры операции ГРП и моделировать процесс образования трещин, используются компьютерные симуляторы. Это особенно важно при работе на трудноизвлекаемых запасах, например на баженовской свите, где конфигурация создаваемых трещин имеет ключевое значение для успеха. Ранее на рынке было доступно лишь зарубежное программное обеспечение. Сегодня существуют и российские разработки, подтвердившие свою работоспособность. Одна из них — симулятор «Кибер ГРП», разработанный «Газпром нефтью» и МФТИ в консорциуме с рядом российских вузов.

«Кибер ГРП» способен моделировать все ключевые физические процессы при гидроразрыве, а также интерпретировать получаемые со скважины данные. Программа подходит для разных задач: проведения ГРП на традиционных и на трудноизвлекаемых запасах, на разных типах скважин. Уникальность разработки — в ее математических алгоритмах, которые позволяют с высокой точностью подбирать состав жидкости для закачки в пласт так, чтобы получить в итоге трещины нужной конфигурации.

Решение не уступает импортным аналогам, а в чем-то и превосходит их. Сравнительные тесты показали, что российская технология на 10–20% точнее воспроизводит характеристики трещин. Также преимуществом «Кибер ГРП» является высокая скорость работы: менее трех минут для расчетов одной скважины.

В комплексе с другими цифровыми инструментами «Газпром нефти» эта технология способна на 5% повысить эффективность добычи нефти из низкопроницаемых пластов. В долгосрочной перспективе экономический эффект от внедрения этого цифрового инструмента оценивается в 4,8 млрд рублей дополнительной прибыли.

Смотрите также

Еще статьи из номера №181 (май 2021)

Подпишитесь на рассылку

Каждый месяц отправляем лучшие материалы. Это удобно!