Цифровизация нефтегазового комплекса в Арктике – стратегический приоритет энергетических компаний

Освоение месторождений требует от науки и производства создания целого ряда принципиально новых технических средств, а применяемые технологии по сложности сопоставимы с технологиями освоения космоса и нанотехнологиями. Деятельность нефтегазового комплекса полностью соответствует государственной задаче перехода на инновационный путь развития.

В настоящее время многие энергетические корпорации взяли курс на цифровизацию своей деятельности: создаются цифровые двойники, геологические решения принимаются на основе цифровой интерпретации множества получаемых данных, на месторождениях работают беспилотные летательные аппараты, роботизированные буровые установки и подводные добычные комплексы, обеспечивающие добычу нефти и газа без непосредственного присутствия человека.

Технологии и инновации в нефтегазовом комплексе

Одним из наглядных примеров совершенствования технологичности освоения месторождений является постоянный рост глубин, на которых энергетические компании строят скважины для добычи углеводородов на шельфе (рис. 1).

Технологичность и инновационность решений в нефтегазовой отрасли по-настоящему впечатляют. Сегодня строительство скважин осуществляется не только на значительных глубинах толщи воды, но и глубоко под землей, с совершением горизонтальных отходов на километры (!), позволяя максимально эффективно извлекать углеводородные ресурсы.

Рис. 1. Максимальные глубины моря, на которых осуществляется бурение скважин¹

Риски, угрозы и вызовы

При освоении углеводородных месторождений в Арктике операторы сталкиваются с целым рядом экологических вызовов, основные из которых следующие:

• суровые климатические условия и удаленность;
• безопасность объектов добычи углеводородов в Арктике;
• предотвращение потенциальных разливов нефти;
• сохранение и преумножение биологического разнообразия;
• поддержка чувствительной экосистемы Арктической зоны.

При этом следует учитывать дополнительные угрозы и риски: вызовы, связанные с конфликтами национальных интересов циркумполярных стран и регионов; геополитику мировых держав и их интеграционных и военно-политических союзов, стоящие за ними экономические и военно-политические интересы; расширение спектра претензий на участие в "арктическом пироге" стран, не имеющих выхода к арктическим территориям и морям; расширение и обострение глобальной конкуренции транснациональных капиталов и корпораций за богатства арктических шельфов².

Вопросы технологической обеспеченности для реализации проектов в Арктике стоят особенно остро. Наряду с этим важно учитывать высокую неоднородность арктических акваторий: если Баренцево-Карский регион характеризуется относительно благоприятными условиями для проведения геологоразведочных и добычных работ (благодаря теплому течению Гольфстрим), то акватории восточной Арктики характеризуются экстремальными природно-климатическими условиями: акватория моря открывается для возможного проведения работ по разведке и добыче.

Такие различия обуславливают различные технологические подходы к освоению месторождений (табл. 1).

Таблица 1. Наличие российских технологий разведки и разработки морских арктических месторождений (примеры)²

Цифровизация нефтегазового комплекса: вызовы и перспективы

В России на текущий момент насчитывается более 40 проектов цифровых месторождений, суммарная добыча которых составляет 140 млн т, или 27% от общего объема в стране. Все крупнейшие отечественные компании выделяют цифровизацию как стратегический приоритет.

По оценкам Vygon Consalting, потенциальный прирост извлекаемых запасов нефти в России за счет технологического развития отрасли составляет 6,8 млрд т. Значительное влияние на эту цифру имеет применение цифровых технологий на всех стадиях разработки арктических шельфовых месторождений, от разведки до эксплуатации. Рассмотрим актуальные технологии, способные помочь нефтегазовым компаниям ответить на вызовы, возникающие как в связи со спецификой арктических месторождений, так и с глобальными отраслевыми изменениями.

Рис. 2. Арктический шельф – новые перспективы для развития цифровых технологий

Цифровые технологии в сейсморазведке

В нефтегазовой отрасли одним из наиболее требовательных к количеству и качеству известных данных является процесс сейсмического моделирования (рис. 3). С целью непрерывного улучшения качества создаваемых моделей все представители отрасли тщательно работают над стандартизацией процессов, связанных с геологоразведкой, а также делают серьезные инвестиции в развитие этого направления, что и определяет его технологическое первенство в секторе работы с Big Data, Machine Learning и другими цифровыми технологиями.

Рис. 3. Актуальные цифровые технологии в области сейсморазведки

Цифровые технологии в бурении

Процесс бурения является одним из самых важных технологических звеньев в цепочке добычи углеводородов (рис. 4). Несмотря на это, в отличие от геологоразведки бурение как вид деятельности лишь становится на путь цифровой трансформации. Причина этому – отсутствие единства и стандартов производственных операций, огромное количество наименований различного оборудования и большой массив параметров, которые необходимо учитывать в процессе производства геолого-технических мероприятий.

Рис. 4. Перспективные digital-инструменты для бурения

С сейсмическим моделированием связана не только технология обработки больших данных, но и 3D- и 4D-визуализация для фильтрационных моделей. Высокие вычислительные мощности в совокупности с достаточным флотом датчиков и измеряющих приборов позволяют компаниям строить 4D-модели по актуальным данным, получаемым с телеметрии в режиме реального времени – это предоставляет доступную информацию о происходящих в коллекторе физических процессах и позволяет своевременно на них реагировать.

Результатом разрозненного подхода к обмену информацией становятся петабайты данных, которые генерируются буровыми платформами и либо используются неэффективно, либо не используются вовсе, что является катастрофой как с точки зрения рассмотрения тренда на цифровую трансформацию, так и с точки зрения формирования большого объема упущенных выгод.

Ключевая точка роста данного сектора лежит в плоскости увеличения количества и качества получаемых с буровых платформ данных, за счет прихода к единым стандартам, а также увеличения доли промышленного оборудования, снабженного достаточным количеством телеметрии. Впоследствии на базе полученных данных возможно будет использовать алгоритмы предиктивной аналитики, позволяющие определять оптимальную скорость проходки, оптимизировать и строить дизайн ствола скважины, а также корректировать промысловые операции в режиме реального времени.

Цифровые технологии в добыче

Активы добывающего сектора, в отличие от бурения или геологоразведки, представляют собой уже функционирующие технологические объекты. Почти половина всей нефти (~43%) извлекается из месторождений, находящихся в состоянии эксплуатации более 25 лет.

Однако решение проблемы учета данных с целью дальнейшей оптимизации процесса эксплуатации никогда не стояло так остро, как сейчас. Экономическая ситуация на рынке углеводородов и рост расходов при разработке новых активов сменили фокус нефтегазодобывающих компаний с разработки все новых и новых месторождений на максимальную оптимизацию эксплуатации уже разработанных активов.

Повысить эффективность месторождения поможет размещение датчиков (для контроля за температурой, вибрацией, сдвигами и т.д.) на насосном оборудовании, трубопроводной арматуре и других механизмах, что даст возможность разработать эффективный план регламентных работ с учетом технического состояния оборудования. для месторождения с низким потенциалом можно использовать стандартные решения по автоматизации и мониторингу, что позволит поддерживать оптимальные объемы добычи.

Подобная цифровая сегментация даст возможность охватить все базисные активы и оптимизировать общую производительность портфеля без лишних вложений (рис. 5). После установки датчиков предприятиям добывающего сегмента можно смело переходить к этапу внедрения передовых аналитических технологий (к примеру, технологии цифровых двойников, а также удаленных центров управления), завершение которого откроет для них новые горизонты как технологической, так и экономической эффективности.

Рис. 5. Цифровые технологии, способные увеличить эффективность эксплуатации нефтегазовых месторождений шельфа

Заключение

Освоение морских углеводородных месторождений – крайне наукоемкая и высокотехнологичная деятельность человека. Без преувеличения можно сказать, что освоение месторождений в Арктике сопоставимо по своей сложности с освоением космоса. Беспилотные летательные аппараты, роботы, подводные добычные комплексы, цифровые двойники – все это стало неотъемлемой частью работы нефтегазового комплекса в Арктическом регионе.

Реализация шельфовых нефтегазовых проектов невозможна без обновления технологических концепций и адаптации уже существующих подходов к добыче ресурсов в сложных климатических условиях. Создание благоприятной конъюнктуры для успешной реализации проектов по освоению минерально-сырьевой базы Арктики – задача, решить которую возможно лишь с применением цифровых технологий, способных повысить эффективность нефтегазовых проектов.

1. А.Б. Золотухин, РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина.
2. И.О. Сочнева Ресурсы Арктики и возможности их разработки // Арктика: экология и экономика. 2015. № 4 (20).

Опубликовано в журнале "Системы безопасности" №1/2022

Все статьи журнала "Системы безопасности"
доступны для скачивания в iMag >>

Иллюстрации предоставлены автором

Фото: ru.freepik.com