СПЕЦПРОЕКТ

Mining World Russia 2020

ПЕРЕЙТИ

Умные скважины и интеллектуальные месторождения. Нефть в цифре

Фото: turnir.rodnyegoroda.ru

На отраслевых конференциях представители отрасли нефтедобычи в разных формах фиксируют две интересные тенденции индустрии. Во-первых, истощается сырьевая база: истории о том, как нефть била фонтаном, закончились.

Теперь за «чёрным золотом» придётся нырнуть глубже, да притом отправиться в места холодные и безлюдные.

А во-вторых, с невероятной быстротой совершенствуются технологии нефтедобычи. И вот интеллектуальное месторождение и умная скважина — это уже реальность.

Второе явление — прямое последствие первого. Зачем было напрягаться и изобретать велосипед, если богатства сами падали в руки? А вот когда «ВолгоградНИПИморнефть» работал на Западно-Сарматском месторождении, то оказалось, что без нейронных сетей для уточнения моделей осваивать эти земли будет очень непросто. Стоимость работ на шельфе может превышать сотни миллионов долларов, так что вложения в цифровые решения оказываются оправданными. Точность предсказания залегания продуктивных отложений в результате составила невероятных 0,3 м.

«При современных условиях — нестабильной геополитической ситуации и ограниченном доступе к зарубежным технологиям, сокращении добычи в соответствии с соглашением ОПЕК+, снижении эффективности добычи (ежегодно на 4–5 %) для 50 % компаний оптимизация расходов является приоритетной задачей.

Её можно достичь за счёт поэтапной цифровизации операционной деятельности как добывающих, так и нефтесервисных компаний. Так, повышающийся уровень активности нефтедобывающих компаний приводит к тому, что оборудование работает на износ, а незапланированные сбои в работе могут нанести серьёзный ущерб.

В этом контексте применение «цифровых двойников» позволяет повысить эффективность диагностического технического обслуживания оборудования, минимизировать непродуктивное его использование и количество инцидентов безопасности», — объясняет руководитель департамента развития отраслевой экспертизы группы компаний Softline Светлана Савельева.

Следуя за отраслевым трендом, мы запускаем серию статей, посвящённых автоматизации и цифровизации процессов нефтедобычи. Для начала с помощью экспертов отрасли постараемся оценить текущий уровень нефтяных достижений и перспективы этого направления.

На вершине?

Schneider Electric и ЦСП «ПЛАТФОРМА» недавно провели исследование, целью которого было определить уровень цифровизации различных промышленных отраслей. Для этого аналитики опросили топ-менеджеров российских компаний, представляющих разные сферы.

Критериями оценки стали сложность IoT-проектов, их масштаб, текущие результаты и перспективы внедрения.

Многие опрошенные эксперты в числе лидеров цифровизации отметили добывающий сектор: нефтегаз, горную добычу и металлургию.

«Они широко внедряют интернет вещей, и большинство опрошенных полагают, что Россия в будущем может стать одним из мировых лидеров на рынке названных отраслей», — говорится в исследовании.

Впрочем, стоит ли удивляться, ведь это очень платёжеспособный рынок, и, как уже упоминалось, потребность сырьевых компаний в инновациях только растёт.

IoT-проекты сегодня реализуют многие добывающие и перерабатывающие компании. Например, «Газпром нефть» развивает программу «Когнитивный геолог»: через два года она должна сократить рутинные операции геологов на 70–80 %. Сбор данных и их анализ позволит ускорить строительство объектов вдвое и повысить точность оценки скважин до 99 %.

«На каждом этапе возможны уникальные наработки, так как одну и ту же технологию можно попробовать на десятке месторождений и предприятий в разных условиях — в жару и холод, в районах лёгкой и тяжёлой добычи», — говорит руководитель Центра цифровых инноваций «Газпром нефти» Владимир Воркачев.

«Текущий уровень автоматизации в нефтедобыче достаточно высок, так как вопросами автоматизации процессов в данной отрасли занимаются уже более 8 лет. Конечно же, ещё есть задачи по автоматизации, которые необходимо будет решить в ближайшие 5 лет», — подтверждает руководитель проектного офиса Bell Integrator Михаил Лапин.

Взгляд назад

Немного подробнее об упомянутых 8 годах автоматизации. Действительно, активный этап развития цифровых систем в нефтегазовой отрасли приходится на начало XXI века. Однако ничто не возникает из ниоткуда — задел в отрасли уже имелся и раньше, правда, это были точечные решения.

По данным аудиторской компании EY, нефтегазовые компании одними из первых начали использовать электронную вычислительную технику. Для моделирования и прогнозирования добычи ЭВМ применяли ещё в 1960-х годах. В 1970-х появились рабочие станции, и уже тогда специалисты заговорили о том, что таким образом возможно увеличить нефтедобычу. На тот момент это был всего +1 %, но важнее сам факт.

В начале 1990-х уже появились трёхмерные сейсмические модели, и эффект от их внедрения оказался заметнее: затраты на поиск месторождений удалось снизить на 40%.

В результате существенно увеличился объём доказанных запасов. Визуализация данных разведки стала важным этапом становления того, что мы сегодня называем цифровым месторождением, однако позже цифровое вмешательство распространилось и на другие этапы жизни нефтяного месторождения.

Например, с помощью ЭВМ удалось оптимизировать параметры гидравлического бурения. В 1986-м это явление стартовало, а уже в начале 1990-х скорость проходки увеличилась в 1,5 раза.

Специалисты аналитического агентства VYGON Consulting видят прямую связь между состоянием сырьевой базы и цифровизацией нефтяной отрасли. По их данным, с 1980-х по 1990-е гг. мировые запасы выросли на 60 %, а за период с 1990-х по 2000-е гг. — всего на 4 %. Но именно в это время начинается активное развитие технологий вроде «умной скважины».

«Год от года растёт доля месторождений со сложными горно-геологическими условиями бурения, речь идёт об аномальных значениях температур и давления, сейсмической активности, специфике расположения пластов и т. д.

Разработка таких участков требует создания наклонно-направленных и горизонтальных скважин, их укрепления (цементирования), а также обеспечения безопасности рабочих бригад.

Помимо этого растут показатели глубины бурения скважин, в России средние значения уже превысили 3 500 метров и продолжают расти.

Соответственно, возникают потребности в новых технологиях и автоматизированном оборудовании, сопутствующих компонентах (буровых растворах), а также удалённых системах мониторинга бурения», — согласен генеральный директор «ИСК «ПетроИнжиниринг» Александр Герасименко.

Разработка таких участков требует создания наклонно-направленных и горизонтальных скважин, их укрепления (цементирования), а также обеспечения безопасности рабочих бригад.

Помимо этого растут показатели глубины бурения скважин, в России средние значения уже превысили 3 500 метров и продолжают расти. Соответственно, возникают потребности в новых технологиях и автоматизированном оборудовании, сопутствующих компонентах (буровых растворах), а также удалённых системах мониторинга бурения», — согласен генеральный директор «ИСК «ПетроИнжиниринг» Александр Герасименко.

Эксперт



Александр Герасименко,
генеральный директор «ИСК «ПетроИнжиниринг» »

«Нефтегазовые и сервисные компании сегодня переходят на использование цифровых технологий и активно автоматизируют процессы добычи. В большей степени это вынужденная мера, связанная с этапом развития отрасли, на котором разработка месторождений становится всё более сложной, требует дополнительных ресурсов, оборудования и инноваций. В таких условиях работать по-старому, используя имеющиеся мощности и технологии, становится просто невозможно.

Чтобы сохранить конкурентные позиции на рынке и развить бизнес, компании автоматизируют целые участки деятельности, оцифровывают рабочие процессы, разрабатывают новый софт. Всё это позволяет наращивать темпы проникновения автоматизации в отрасль. Для нефтегаза и особенно нефтесервиса это не просто дань мировым трендам, а насущная необходимость».


Другое мнение

Отметим, что далеко не все аналитики сегодня считают достижения нефтегазовой отрасли в деле цифровизации такими уж существенными. Industry X.0 Lead российского офиса Accenture Антон Епишев, опираясь на данные Gartner — исследовательской компании, специализирующейся на рынках высоких технологий, говорит о том, что такие отрасли, как нефтедобыча и металлургия, находятся в самом конце списка по уровню автоматизации в мире.

Фото: gazprom.ru

«И Россия не исключение.

У нас автоматизация в нефтедобыче выше, чем, допустим, в горнодобывающей промышленности, но значительно ниже, чем в ретейле и других направлениях, где есть прямой контакт с потребителем. Российские нефтяные компании стараются двигаться в сторону автоматизации: проводят цифровые трансформации, создают офисы цифровых технологий.

Позитивная динамика есть. На это влияет и такой приоритетный для сырьевых компаний показатель, как промышленная безопасность.

Абсолютный приоритет O&G, то есть высокотехнологичных компаний, — безопасность сотрудников.

Поэтому цифровые проекты, которые повышают безопасность, пилотируются и внедряются как нефтяными гигантами, так и компаниями второго эшелона. Естественно, основная цель — безлюдное производство. В целом российские нефтяные компании осознают необходимость автоматизации и использования новых технологий, учитывая конкуренцию на мировом рынке и падение цен на нефть», — считает Антон Епишев.

Соломоново решение предлагает эксперт Научно-исследовательского центра (НИЦ) «ТехноПрогресс» Александр Шестаков, говоря о том, что автоматизация процесса нефтедобычи осуществляется ровно в том объёме, в котором это необходимо для конкретного объекта.

«Автоматизация ОПО должна быть максимальной и соответствовать мировым стандартам.

Новые объекты проектируются, а действующие — реконструируются с учётом этих требований, а также с учётом срока эксплуатации оборудования и его состояния. Средства измерений периодически проходят поверку по графику. Запросы рынка для опасных производственных объектов учитываются в проектной документации, так как ОПО проектируются в соответствии со стандартами нормативных документов, включающими, помимо прочего, расчёт рентабельности в смете», — комментирует Александр Шестаков.

Автоматизация к месту

Как бы то ни было, невозможно отрицать тот факт, что цифровые технологии в процессе нефтедобычи активно используются, и это явление не точечное, а повсеместное.

Положим, когда Shell — один из пионеров этой отрасли запустил в начале 2000-х свою программу Smart Field, действительно можно было говорить об экспериментальном и локальном решении.

По сути, это было то, что сегодня именуется «умной скважиной». Данные измерений, информация о контроле и управлении в Shell предлагали объединить в единый поток информации.

Таким образом, специалисты предлагали руководителям нефтедобывающих предприятий оперативно реагировать на изменения и принимать оптимальные решения.

Сегодня аналитики уже не сомневаются в эффективности «умных скважин». Средние данные таковы: технологии подобного рода позволяют снизить себестоимость эксплуатации месторождений примерно на 20 %.

И если в 2011-м в мире насчитывалось всего 800 скважин, которые стоило бы назвать «умными», то в 2017-м только у «Роснефти» было порядка 2000 скважин с, так сказать, признаками искусственного интеллекта.

«Недавно компания Deloitte опубликовала результаты исследования «Барометр развития нефтегазовой отрасли 2018», посвящённого трендам роста и внедрения технологий в российских нефтегазовых компаниях.

Одними из основных драйверов развития в 2018 году названы инвестирование в развитие технологий, вывод на рынок новых продуктов или услуг и сокращение расходов.

Из наиболее востребованных для отрасли технологий выделены программы по обработке больших объёмов данных, полная автоматизация цепочки процессов, облачные ИТ.

На разработку и исследования в области перспективных технологий компании выделяют до 1 % от выручки, планируя в ближайшем будущем увеличивать данную цифру вплоть до 5 %.

Например, в ближайшие годы трендом станет смещение соотношения инвестиций нефтяных компаний в пользу сейсморазведки 3D (4D), а также увеличение инвестиций в более технологически сложные и экологически безопасные системы, такие как «Зелёная сейсмика» (используется в «Газпром нефти»)», — подчёркивает важность цифровых технологий в процессе работы с данными Светлана Савельева.

Другая востребованная нефтяниками технология — элементы интернета вещей. Для иллюстрации возьмём технологию компании Seven Lakes Technologies. На скважинах и оборудовании — датчики, у персонала — мобильные устройства с профильным приложением. Если условия в скважине или пласте меняются, есть возможность быстро скорректировать работу оборудования. Сами разработчики говорят, что простой насосов таким образом можно снизить на 50 %.

Визуализация данных геологоразведки — также полезная и востребованная сегодня опция. В материалах о геологоразведочных работах, опубликованных в текущем номере, мы уже писали, насколько 3D-моделирование упрощает процесс освоения месторождения твёрдых ископаемых, так вот с нефтью — примерно та же история. Это при том, что процесс геологоразведочных работ — самый рискованный в плане перспектив будущей прибыли, и оптимизировать затраты на этом этапе особенно важно.

Ну и, конечно же, автоматизация процесса бурения позволила упростить и ускорить этот процесс, сократить количество необходимых специалистов для подготовительных работ и снять часть ответственности с оператора бурового станка.

«Автоматизация работ (контроль) при строительстве скважин (бурение) включает в себя скорость вращения бурильной колонны, величину крутящего момента при свинчивании и бурении, положение элементов трубного манипулятора, положение системы противофонтанной арматуры.

Буровая установка при этом должна иметь блокировку по запрещению пуска бурового насоса при закрытой шаровой задвижке на верхнем силовом приводе и блокировку по запрещению подъёма-опускания верхнего силового привода при отклонённых сверх нормы штропах», — объясняет Александр Шестаков.

Эксперт


Антон Епишев,
Industry X.0 Lead российского офиса Accenture

«Есть тренд не просто использования отдельных цифровых решений, пилотных проектов, а создания полноценных цифровых платформ, позволяющих комплексно использовать новые технологии, собирать и анализировать данные для понимания цифровой картины всего производства. Чтобы затем, на основании полученных данных, принимать решения и переходить на новый уровень автоматизации.

Стоит добавить, что есть определенные трудности с тем, чтобы внедрить цифровые решения в производство – как раз комплексные подход, создание единых цифровых платформ позволяют этого избежать».


«Сокращение и оптимизация затрат особенно ощущается в сегменте разведки, но по мере восстановления цены на нефть компании вновь вкладывают в поисково-разведочное бурение.

Несмотря на то что бурение нефтяных скважин, и их дальнейшее обслуживание является наиболее капиталоёмкой составляющей в нефтяной отрасли, около 25 % компаний планируют увеличить объёмы расходов по направлениям бурения и разведки», — приводит данные статистики Светлана Савельева.

«Такая технология, как машинное обучение, позволяет повысить эффективность нефтедобычи, правильным образом выбрать режимы бурения, работы насосов. А, например, использование технологии виртуальной реальности позволяет нефтяным компаниям оптимизировать затраты на обучение сотрудников, отрабатывая с помощью VR их поведение в экстренных ситуациях», — добавляет Антон Епишев.

Ожидания и перспективы

Аналитики из разных стран регулярно проводят исследования, оценивая потенциал развития систем автоматизации. Цифры могут быть разными, но абсолютно все прочат этому направлению большое будущее. Учитывая, что «лёгкой» нефти на планете не прибавляется, стоит ли удивляться.

«Результаты опросов представителей нефтегазового сектора за последние два года показывают, что 36 % компаний планируют внедрять передовые технологии и инновации, причём основными направлениями инвестиций в научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы являются цифровизация (37 %) и кибербезопасность (36 %).

Компании, как правило, стараются использовать цифровые технологии для решения двух ключевых задач: оптимизации добычи (прежде всего, повышения нефтеотдачи) и снижения количества отказов оборудования и, как следствие, затрат на эксплуатацию», — рассказывает о направлениях цифровизации будущего Светлана Савельева.

Кембриджская ассоциация энергетических исследований (CERA) оценила потенциал оцифровки существующих месторождений. Получилась невероятная цифра: 125 млрд баррелей. На этот объём, говорят аналитики, реально увеличить отдачу уже открытых месторождений только за счёт улучшения организации работ.

Подсчёты можно было бы оценить как прожектёрство, если бы к схожим выводам не пришли специалисты Vygon Consulting. По их данным, к 2030 году за счёт внедрения цифровых технологий в геологоразведку и другие этапы жизни месторождения, привлечения систем автоматизации к добыче «трудной нефти» Россия сможет добавить 155 млн тонн нефти к существующей добычи.

Эти объёмы настолько огромны, что покроют даже потери от закрытия тех месторождений, которые к тому моменту оскудеют.

«Мы с огромным вниманием следим за оценками рынка IoT в России, которые публикуют ведущие исследовательские структуры.

Все компании подтверждают, что этот рынок находится в фазе устойчивого развития. Schneider Electric поддерживает этот оптимистичный сценарий — опыт реализации порядка 20 крупных IoT проектов показывает, что спрос на эти решения растёт, и тренд будет сохраняться.

На мой взгляд, будет правильным придерживаться наиболее консервативной из оценок: в ближайшие два года рост составит 7–8 %, а общий объём рынка к 2020 году — около 80 млрд рублей», — отметил президент Schneider Electric по России и СНГ Йохан Вандерплаетсе.

Отметим также, что автоматизация процессов нефтедобычи — это не только возможность повысить прибыль, но и во многом решение вопросов безопасности.

«Автоматизация объектов нефтяных месторождений предусмотрена с самого начала разработки месторождения на весь срок разработки (с момента ввода опасных производственных объектов в эксплуатацию), что обусловлено их опасностью в связи с наличием опасных веществ — нефти и газа», — подчёркивает Александр Шестаков.

Эксперт



Светлана Савельева,
руководитель департамента развития отраслевой экспертизы группы компаний Softline

«В российском нефтегазовом комплексе начала развиваться государственная программа импортозамещения и был запущен механизм специнвестконтрактов, благодаря которым в настоящее время стали доступны конкурентоспособные отечественные разработки в области 3D-геологического моделирования пластов ТРИЗ, 3D-сейсморазведки, моделирования ГРП и интеллектуального бурения, интерактивные тренажёры, беспилотные летательные аппараты и другое. Около 70 % российских нефтегазовых компаний принимают участие в финансировании проектов в области импортозамещения технологий и оборудования. Крупные компании, такие как «Роснефть» и «Газпром нефть» совместно с научным сообществом и венчурными фондами ведут собственные цифровые разработки. Успешные плоды принесла практика проведения специальных конкурсов и стартап-акселераторов по отбору инновационных проектов»


Текст: Кира Истратова

Понравился материал? Подпишитесь
на отраслевой дайджест и получайте подборку статей каждый месяц
.

Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №2, 2019

Подпишитесь
на ежемесячный дайджест актуальных тем
для специалистов отрасли.

Исключительно отраслевая тематика. Никакого спама 100%.