НЕЙРОСЕТИ, ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ И ТОЧНЫЙ РАСЧЕТ

Статья посвящена комплексному подходу к цифровой трансформации в нефтегазовой отрасли. Рассматриваются современные методы и инструменты внедрения инноваций: автоматизированное управление добычей, 3D-моделирование месторождений, дистанционное управление инфраструктурой, цифровые двойники и искусственный интеллект. Подчеркивается роль центра интегрированных операций и многовариантных расчетов эксплуатации в реальном времени, что способствует выбору наилучших режимов разработки и росту экономической эффективности. В тексте акцент на мобильных решениях и диспетчерских службах, которые улучшают сбор данных, логистику и оперативное принятие решений, сокращая бюрократию и время реакции. Дополнительно указывается роль газотурбинных электростанций и подстанций «Энергия Пармы» в энергообеспечении и интеграции с внешней сетью. В статье освещаются инновационные острова и совместные проекты с партнёрами, применение нейросетей для стабилизации добычи на поздних стадиях, увеличение объемов нефти и снижение затрат. 

  НЕЙРОСЕТИ, ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ И ТОЧНЫЙ РАСЧЕТ

  Как комплексный подход и оперативное внедрение инноваций 
позволяет ЛУКОЙЛу задавать тренды и оставаться в лидерах
среди предприятий нефтяной отрасли в Прикамье

Автоматизированное управление процессом добычи, создание детальных трехмерных моделей месторождений, дистанционное управление объектами инфраструктуры, искусственный интеллект и машинное обучение, цифровые двойники промышленных объектов – все эти направления развивают специалисты крупнейшего нефтедобывающего предприятия Прикамья и Тимано-Печоры. 

Мгновенный расчет

Пермские нефтяники – одни из лидеров цифровизации в нефтедобывающей отрасли страны. Основным направлением цифровой стратегии предприятия является создание так называемых «цифровых двойников» – виртуальных моделей, которые с высокой точностью воспроизводят производственные процессы и технологические операции, позволяя решить с их помощью широкий спектр бизнес-задач. Еще в 2009 году в «ЛУКОЙЛ-ПЕРМИ» стартовала эпоха цифровизации добычи нефти и газа и был организован первый в Прикамье «интеллектуальный куст» скважин. В 2016 году – создан первый центр интегрированных операций и началось активное создание цифровых моделей месторождений. Последние позволяют проводить многовариантные расчеты эксплуатации месторождений, а также помогают определять наиболее эффективный способ их разработки в режиме реального времени. Работа над «оцифровкой» геологических моделей ведется совместно с партнерами – лидерами цифровых технологий в стране.

Например, уже внедрена на производстве новейшая разработка ученых Пермского Политехнического университета. Цифровой мониторинг позволяет оперативно прогнозировать и оценивать производительность месторождений без остановки скважин, что повышает рентабельность нефтедобычи. Использование программного обеспечения сокращает время на подготовку экспертизы геолого-гидродинамических моделей с 65 до 5 дней. Расчёт пластового давления одномоментно по всей залежи проводится за несколько минут, в то время как обычный только по одной скважине занимает до 4 часов.

В Пермском крае, Республике Коми и Ненецком автономном округе работают шесть центров интегрированных операций, которые стали, по сути, местом коллективного ситуационного анализа. В каждом из них мультидисциплинарные команды технологов, специалистов по разработке месторождений, механиков и энергетиков формируют технологические режимы и выполняют сценарные расчеты добычи нефтегазового сырья. А успешный опыт их работы затем тиражируется в других регионах деятельности ЛУКОЙЛа.

Мобильные помощники

Еще один представитель цифровых двойников – инженерный симулятор технологических процессов, позволяющий собирать и анализировать данные при добыче, сборе и транспортировке нефти, подбирать глубинное насосное оборудование, выявлять отклонения, прогнозировать развитие процессов с учетом возможных осложнений и находить наиболее эффективные технологические решения. Он с успехом применяется на месторождениях и приносит ощутимый эффект. В России это пока единственная разработка, с помощью которой в динамике рассчитывается движение жидкости в трубопроводах.

В общую концепцию цифровизации нефтедобычи встраиваются и совместные разработки сотрудников предприятия и НОЦ «Геология и разработка месторождений нефти и газа»: мобильное приложение обходчика и автоматическая диспетчерская служба, объединенные в систему управления потоком событий.

Мобильное приложение обходчика стало настоящим помощником оператора в его ежедневной работе. Он заносит все данные о работе оборудования не в блокнот, а в телефон,
и они сразу же, прямо со скважины «улетают» мастеру, технологу, выгружаются для последующей обработки. Приложение позволяет выстроить логистику маршрутов, сократить бумажный документооборот и сэкономить время. При необходимости в течение дня можно «выдать» оператору внеплановое задание, так как он всегда «на связи».

Автоматическая диспетчерская служба помогает отследить весь цикл прохождения заявки на предприятие от поступления до контроля исполнения. Все заявки у диспетчера, как на ладони: он может видеть, на каком этапе реализации находится то или иное задание.

Энергия газа

А ещё предприятие успешно превращает извечный спутник нефтедобычи – попутный нефтяной газ – в тепловую и электрическую энергию. На тех месторождениях, где невозможно реализовать газотранспортную систему на перерабатывающие мощности, строятся газотурбинные электростанции. Они не только обеспечивают нужды нефтяников, но и генерируют излишек электроэнергии во внешнюю сеть.

Так, в 2013 году на Ильичевском месторождении в Кунгурском округе Прикамья были запущены в эксплуатацию четыре блочно-модульные газотурбинные установки суммарной мощностью 16 МВт. Аналогичный проект такой же мощности ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ реализовал в 2020 году в Соликамском городском округе. Он получил название «Энергия Пармы». Вместе с ГТЭС мощностью 16 МВт ЛУКОЙЛ построил там цифровую подстанцию «Чашкино» (110/35/6 кВт). Поставки энергии газа во внешнюю сеть позволили закрыть до 2 % от общего потребления Березниковско-Соликамского энергоузла.

Остров инноваций

Сегодня месторождение им. Сухарева, располагающееся на трёх искусственных «островах», по праву называют самым инновационным на предприятии. При его разработке и эксплуатации используются самые совершенные технологии, являющиеся образцом работы современного высокотехнологичного нефтегазодобывающего предприятия.

Всё началось в 2012 году, когда в северной части Пермского края было открыто многопластовое месторождение с предполагаемыми извлекаемыми запасами нефти около 20 миллионов тонн. Его назвали в честь Вениамина Платоновича Сухарева, бывшего генерального
директора завода «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез». 

Западная часть нефтеносных залежей месторождения располагается под дном Камского водохранилища, а восточная часть – в охранной зоне Верхнекамского месторождения калийно­магниевых солей (ВКМКС). Чтобы подобраться к углеводородным пластам, расположенным под залежами кондиционных запасов калийных солей, прямо в акватории Камского водохранилища была сооружена искусственная производственная площадка, соединённая с берегом дамбой. При её строительстве нефтяники выдержали полный экологический пакт. Для предотвращения негативного воздействия на речную воду в теле «острова» расположили специальную мембрану. Она исключает фильтрацию любых стоков в природный запасник пресной воды: все они по специальным желобам стекают в емкость, а после идут на переработку или утилизацию.

Есть контакт!

В портфолио нефтедобытчиков ЛУКОЙЛ-ПЕРМИ есть и совместные проекты с федеральными операторами сотовой связи. Нефтяники предоставляют связистам собственные мачты связи для установки приёмо-передающего оборудования. Операторы сотовой связи разворачивает с их помощью высокоскоростную сеть LTE, а также NB-IoT (интернет вещей), попутно модернизируя существующие базовые станции, работающие в стандарте GSM. Благодаря такой кооперации надежная связь и интернет появились не только на месторождениях, но и в домах жителей и общественных учреждениях соседних населенных пунктов. 

Кроме этого, развёрнутая на технологических объектах нефтедобывающего предприятия сеть NB-IoT позволяет в автоматическом режиме получать параметры работы скважин, мониторить состояние оборудования и управлять всеми эксплуатационными параметрами добычи. Так, проект «Умная скважина» сразу же принёс экономический эффект: недоборы по добыче нефти сократились на 2 %, время реагирования на отклонение работы оборудования – в 24 раза: с четырех часов до десяти минут!

Высокие технологии

Чтобы подобраться к продуктивным нефтяным пластам, располагающимся под соляной толщей, нефтедобытчики совместно с «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» стали пионерами проектирования и бурения в Прикамье скважин с большим горизонтальным проложением.

Самая длинная пока скважина в Пермском крае – Ростовицкая № 114 – была пробурена под Соликамском. Максимальное расстояние от её устья до забоя составило 6847 метров, а общая проходка при наклонно-направленном бурении скважины – 7603 метра. Разработка Ростовицкого месторождения дала мощный толчок для развития технологий бурения и заканчивания скважин. Многие реализованные на нем технологические решения в дальнейшем стали успешно тиражироваться на других месторождениях Пермского края.

Впрочем, нефть у пермских нефтяников лежит не только «на кончике долота». Ярегское месторождение битуминозных песчаников ЛУКОЙЛ-ПЕРМИ в Республике Коми представляет собой уникальный объект добычи тяжелой сверхвязкой нефти методом тепловой закачки. Это единственная в мире залежь, которая разрабатывается шахтным способом. Процесс добычи здесь необычайно сложен и требует специальных технологий, отличающихся от
традиционных.

Выжать максимум

В результате цифровой трансформации технологическое оборудование нефтяников стало генерировать большое количество параметрических данных. Чтобы использовать эту информацию по максимуму, в 2014 году на предприятии началась работа по внедрению системы предиктивной аналитики, способной предсказать выход того или иного агрегата из строя и принять своевременные меры по изменению технологического режима, планированию ремонта или переходу на резервное оборудование.

Сегодня на объектах предприятия применяется собственная разработка системы предиктивного технического обслуживания и ремонта оборудования. Интегрированная система производит оценку критичности оборудования и обеспеченности запчастями, анализирует характер отказов и их последствий и в конце концов делает прогноз жизненного цикла узлов и агрегатов.

А еще нейросети помогают «ЛУКОЙЛу» стабилизировать добычу месторождений на поздних стадиях разработки за счёт максимального использования потенциала пласта и инфраструктурных мощностей. ИИ анализирует данные и помогает специалистам выбрать оптимальный режим работы скважин, добиваясь увеличения объемов добычи нефти и сокращения операционных затрат. Технология применяется более чем на 20 месторождениях.

/

Ключевые слова: нейросети, цифровые двойники, искусственный интеллект, автоматизированное управление, дистанционное управление инфраструктурой, нефтяная отрасль, газотурбинные электростанции, Лукойл-Пермь, промышленная политика в РФ.