На пути к цифровому месторождению: о цифровизации нефтегазового сектора

«Кто владеет информацией, тот владеет миром». Авторство этого афоризма приписывают Натану Ротшильду, и максима не утратила своей актуальности и в наши дни. Владелец любого бизнеса думает о том, как получить информацию, правильно её использовать и защитить от конкурентов.

Технологии расширяют возможности, но и порождают новые риски. Неудивительно, что цифровизация — один из самых актуальных трендов последних лет. Конечно, этот процесс не мог не затронуть такую высокотехнологичную отрасль, как нефтегазовый сектор. О «цифровых двойниках», способах хранения, защиты и передачи данных говорили на онлайн-конференции «Цифровая трансформация нефтегазового сектора», которую организовала компания Smartgopro.

Что нужно сделать для цифровизации добывающей промышленности? Ответ даст автоматика

Цифровизация — глобальный процесс, но в добывающей промышленности есть своя специфика. Здесь невозможно полностью уйти в «цифру».

«Если банки переходят на полностью цифровые каналы обслуживания и закрывают свои офисы, то в нефтегазовой отрасли невозможно закрыть скважину или завод. Но возможно оцифровать процессы, построить «цифровые двойники» и с их помощью заниматься оптимизацией процессов, повышением безопасности и т. д.», — отметил руководитель направления по работе с корпоративными клиентами Mail. RuCloudSolutions Евгений Максимов.

Задача «цифровых двойников» — это прогнозирование событий на основе массива данных. Этот процесс можно разделить на несколько этапов. Первый — описательная аналитика, где мы отвечаем на вопрос, что произошло. Затем происходит оценка событий, почему это произошло.

Далее предсказательная аналитика с вопросом, что будет. На этих трёх этапах решение принимает человек, а элементы цифровизации лишь помогают ему в этом. Но на четвертой ступени, когда нужно ответить на вопрос, что нужно сделать, решение уже будет принимать автоматика. Это этап предписывающей аналитики.

Разумеется, что при реализации этой модели очень высоки требования к данным, их точности и объёму. И первым делом эти данные нужно собрать. Здесь элементы цифровизации в нефтегазовом секторе распространены широко, но не повсеместно. В качестве примера можно привести снятие показаний с датчиков на скважинах: где-то этот процесс уже автоматизирован, где-то ещё нет.

«Человек с бумажкой обходит датчики и списывает показания: всё ли на месте, всё ли работает. Потом, опять же вручную, это забивается в Exel. На каждом этапе возможны и случаются ошибки. И в итоге эти данные не имеют никакой ценности. Мы разговаривали с людьми, которые занимаются моделированием: часто приходится слышать, что мы не можем доверять результатам, потому что данные на входе недостоверны», — привёл пример директор по развитию продаж в нефтегазовой отрасли АО «ЭР-Телеком Холдинг» Кирилл Порошин.

Напротив, при автоматизации скважин оператору уже не придётся физически обходить все датчики, вся информация стекается к нему на планшет. Для этого можно использовать разные технологии, например, промышленный интернет вещей (IIoT). Оператор может обслуживать больше скважин, заметно вырастает скорость реагирования на аварии.

Необходимо отметить, что для полноценного создания «цифрового двойника» нефтегазового месторождения одного внедрения технологий интегрированного моделирования недостаточно. Модель — это инструмент, который позволяет прогнозировать результаты различных сценариев добычи. А экономический эффект возникает, когда модель реальная, а не «для галочки», точно отражает состояние объекта, регулярно актуализируется и быстро показывает результаты расчётов на понятном и наглядном языке.

«На современном технологичном производстве, особенно для сложных объектов, интегрированная модель является главным инструментом эффективного управления промыслом, позволяющим прогнозировать результаты всех изменений в режимах работы скважин и оборудования. Для эффективной работы с  интегрированной моделью необходимо наполнять её актуальной информацией.

Мы решили проблему трудоёмкости актуализации модели, начиная со сбора данных реального времени до внесения их в модель и выверки. Для этого мы разработали и применяем удобный и эффективный инструментарий, позволяющий автоматизировать основные процессы работы с данными и с моделями, и за счет этого обрабатывать больше многовариантных сценариев добычи за меньшее время, что повышает производительность ЦУДа или ЦИО как минимум в 10 раз», — сказал руководитель группы компаний ITPS Леонид Тихомиров.

«Облака» — дёшево и сердито?

Следующий вопрос: где эти данные хранить? Сейчас для компаний, использующих традиционные подходы, хранение больших объёмов информации становится достаточно дорогим удовольствием. В то же время существует альтернатива в  виде облачных технологий, которые дают возможность собирать и накапливать данные, необходимые для работы систем искусственного интеллекта, за относительно небольшие деньги, считает Евгений Максимов.

За счёт чего достигается экономия? Компания, закупая оборудование, вынуждена рассчитывать на пиковые нагрузки, в то время как в остальное время используется около 30% от возможностей системы.

«То есть мы получаем замороженные деньги и простаивающее оборудование, которое стоит на всякий случай. Технология «облака» позволяет закупать столько, сколько нужно, а во время пика просто докупать ресурсы и сворачивать их после того, как потребность исчезнет. Снижаются расходы, повышается гибкость»,  — поясняет Евгений Максимов.

Также снизить затраты позволяет деление данных на три категории: «холодные», которые используются редко; «тёплые» — обычно это данные за последний месяц; и «горячие», срок жизни которых иногда несколько секунд.

Информация под надёжной защитой

Однако не все готовы переходить на облачные технологии, и первое возражение, которое приходит на ум большинству руководителей, такое: «Облако — это ненадёжно». Во многих компаниях категорически против выступают и службы информационной безопасности.

В целом тема безопасного хранения и передачи данных для бизнеса очень важна, и на ней следует остановиться подробнее. Как обстоят дела с защитой данных в российских компаниях сегодня? На деле оказывается, что компании не всегда удаётся сохранить информацию в тайне. И зачастую причина как раз в  использовании устаревших технических решений.

«Не секрет, что файлы большого размера, например, какая-то проектная документация, часто «не влезают» в традиционные средства обмена данными. И люди используют «серые» средства IT: публичные сервисы, которые, с одной стороны, удобные, а с другой — ломают все наши требования к информационной безопасности. Во время аудита одной из компаний мы выявили, что один из сотрудников хранил конфиденциальную информацию на «Яндекс Диске».

Ещё пример, когда нам нужно отправить презентацию, а она банально «не помещается» в ящик, и мы опять же пользуемся различными сторонними средствами, чтобы обмениваться конфиденциальной информацией с внешним миром», — комментирует директор по продажам ООО «Интеллектуальный резерв» ValoCloud Пётр Дьяков.

В то же время «облака» сейчас имеют достаточно высокий уровень защиты. Что особенно важно, современные средства хранения и передачи данных могут быть встроены в уже существующую систему информационной безопасности компании.

«Возможно создать хранилище данных с высоким уровнем безопасности в защищённом внутреннем контуре, подключенное к внутренним системам безопасности, при этом предоставляя ещё и доступ, если это необходимо, внешним контрагентам компаний без использования сторонних сервисов», — заверяет Пётр Дьяков.

Во-вторых, топ-менеджеры напоминают о необходимости соблюдать федеральное законодательство в  области информационной безопасности и защиты персональных данных. Кажется, что новые технологии не вписываются в эти требования, но это не так. Напротив, пользоваться облачным хранилищем с этой точки зрения даже удобнее.

«Современные облачные платформы не мешают, а наоборот, помогают соблюдать требования 152-ФЗ. Все ЦОДы находятся на территории России, регулярно проходят проверки, получают аттестаты, вся документация уже есть, заказчикам не придется проходить эту процедуру самостоятельно», — объясняет Евгений Максимов.

Цифровизация в России: первые шаги

Конечной целью является создание «цифрового месторождения», которое объединит в себе такие технологии, как искусственный интеллект, интернет вещей (IoT), дополненная реальность (AR), мобильная связь и  облачные хранилища.

Цифровизация должна дать конкретные результаты, по оценкам консалтингового агентства IHS Cera, с помощью цифровых нефтяных месторождений компании могут сэкономить до  25% эксплуатационных расходов, повысить производительность до  8%, снизить стоимость проекта на 2–4%. По оценкам консалтинговой компании Gartner, до 50% всех крупных промышленных компаний будут использовать цифровых двойников в 2021 году.

Плюсы цифрового месторождения видят многие российские компании. Руководитель группы технического консалтинга ABBYY Александр Захаров в своей презентации отмечает, что более 92% нефтегазовых компаний в настоящее время либо инвестируют в технологии искусственного интеллекта, либо планируют это сделать в ближайшие два года.

По итогам ещё одного опроса, проведенного компанией Smartgopro, больше половины предприятий нефтегазовой отрасли в ближайшие 5 лет планируют инвестировать в такие технологии, как BigData, «цифровые двойники» и искусственный интеллект. Наиболее перспективными направлениями цифровизации руководители компаний считают искусственный интеллект, использование роботов, интернет вещей, цифровых двойников и Process Mining (процессная аналитика).

Есть конкретные примеры внедрения цифровых технологий и в  России. Так, ПАО «Газпром» начало работу с Центром строительства скважин, куда по спутниковой связи стекаются данные прямо с буровых площадок. Здесь они обрабатываются и анализируются с помощью специального программного обеспечения.

Благодаря этой информации возможно контролировать технологические параметры бурения, оперативно распознавать нештатные ситуации и реагировать на них. Это приводит к снижению рисков на всех этапах бурения. Уже сейчас специалисты Центра сопровождают строительство скважин на Харасавэйском и Ковыктинском месторождениях.

Благодаря использованию таких систем удалось добиться повышения эффективности принятия решения на 25%, а время оценки перспективных для бурения мест сократить до нескольких минут, отмечают специалисты компании. В планах распространить эту практику на все месторождения компании.

Ещё один пример: при проектировании и строительстве Тазовского месторождения компания «Газпром нефть» активно использовала цифровые инструменты: BIM-моделирование, «цифровой двойник» месторождения, дроны и воздушно-лазерное сканирование для контроля и приёмки работ в дистанционном режиме.

«Мы реализуем проект по использованию беспилотников для геологоразведки. Дроны помогают выявлять потенциально нефтеносные зоны или оценивать участки по иным критериям — скажем, по наличию песка для строительства площадок. В дальнейшем беспилотные системы будут широко использоваться в логистике, доставке грузов.

Пока не решены задачи, связанные с грузоподъёмностью. Сейчас только начинают появляться беспилотники, способные перевозить около 100 кг, что делает процесс экономически рентабельным», — рассказал о перспективах безлюдных технологий в своем интервью РБК заместитель генерального директора ПАО «Газпром нефть» Александр Кирик.

«Роснефть» в опытном режиме запустила проект «Цифровое месторождение» еще в 2019 году. В  основу модели легли цифровые двойники, новейшие мобильные цифровые устройства с передачей данных и  интеллектуальная cистема мониторинга трубопроводов. Все основные производственные объекты на месторождении переведены на «цифру»: механизированный фонд скважин, трубопроводный транспорт, система подготовки нефти, объекты энергетики.

«Цифровая оптимизация производства обеспечит добычу дополнительно 1 млн тонн нефти, а экономический эффект «Цифрового месторождения» составит около 1  млрд рублей в год. «Роснефть» планирует распространить полученный инновационный опыт и на другие месторождения», — приводит слова вице-президента по информатизации, инновациям и локализации Андрея Шишкина пресс-служба компании.

Важным достижением российских нефтегазодобывающих компаний в области цифровизации является создание специализированных структурных подразделений, внутри которых сосредоточены инструменты, методики и компетенции управления промыслом на основе прогнозных расчетов и аналитики — центров управления добычей (ЦУД). Их основные задачи — обеспечение выполнения планов, оптимизация затрат, а также генерация идей, позволяющих предприятию снизить себестоимость и повысить объемы производства.

«Главная цель цифровизации актива — не получить какой-то эффект, а правильно выстроить работу ЦУД, который на постоянной основе будет заниматься генерацией бизнес-эффектов. Кейсы суммируются и приносят все более ощутимую пользу.

Как ИТ-партнер ведущих игроков нефтегазового рынка, мы участвуем в создании и развитии подобных центров: мы предлагаем инструменты и технологию, с помощью которой ЦУД работает с меньшим количеством ошибок, быстрее и дешевле находит варианты построения планов и технологических режимов. Это позволяет компаниям очень эффективно использовать их интеллектуальный, цифровой и технологический потенциал и перейти к современным моделям управления активами на основе расчетов и прогнозирования», — подчеркнул Леонид Тихомиров.

Нужны деньги и время

В то же время нужно быть готовыми, что эффект от нововведений не всегда будет таким, как ожидают компании-заказчики, считает ведущий бизнес-аналитик ПАО «Татнефть» Олег Денисов.

«Мы запускали систему по визуальному определению дефектов сварных стыков и швов. Эффект сложно материализовать. С одной стороны, появляются новые знания, возможности, начинаются разговоры о том, что все автоматизировано и можно людей сократить. А проходит время, и выясняется, что автоматика с этим не справляется, а специалистов уже нет», — комментирует г-н Денисов.

На данный момент мы всё ещё находимся на этапе, когда к сложной технике нужно относиться по принципу «доверяй, но проверяй». К этому примешивается скептицизм некоторых руководителей, которые пока не готовы доверить автоматике принятие важных решений.

Апологеты цифровизации считают, что все проблемы решаемы. Главное, что сейчас уже имеется научная база, необходимая для создания цифрового месторождения. Конечно, она требует доработки и  адаптации под конкретные условия, однако принципиальных препятствий на уровне технологий нет.

На самом деле в этом споре скептиков и оптимистов уже есть ответ, кто прав. Его дал сам ход жизни, насущно требуя внедрения новых технологий. Не за горами, когда цифровое месторождение станет повседневной нормой, а те, кто не захотят или не сумеют перестроиться, выпадут из числа лидеров отрасли.

Текст: Андрей Халбашкеев