Топ-5 новых технологий в нефтегазовой отрасли, которые изменят будущее

Сегодня сложно представить развитие страны без существенного вклада нефтегазовой отрасли, которая даже в непростых экономических и политических условиях продолжает сохранять за собой статус «краеугольного камня» российской экономики. 

Количество вызовов, с которыми столкнулась отрасль в последние годы, можно назвать беспрецедентным. Представители сектора были вынуждены не только полностью пересмотреть собственные приоритеты, перестроить логистику и искать новые пути экспорта.

В то же время за рамками внешних факторов остаются и более привычные проблемы, с которыми промышленники вынуждены справляться собственными силами (или при помощи господдержки, но об этом в другой раз). Конкуренция на энергетическом рынке всегда была делом непростым: компании находятся в постоянной гонке за технологиями — от передового оборудования до современного ПО, необходимых для эффективной разведки, добычи и переработки углеводородов. 

Отчего же предприятия так яростно охотятся за современными решениями для нефтегазовой отрасли? Выдерживать конкуренцию в век стремительного развития промышленности нелегко, если в арсенале отсутствует актуальный инструментарий, включая ИИ, различные «умные» платформы, концепцию Internet of Things, технологию CCS и т. д. 

Ниже «Нефтегазовая промышленность» предлагает рассмотреть наиболее перспективные и популярные технологии, которые, без сомнений, могут изменить будущее нефте- и газодобычи в России и в мире. 

Технология №1: Искусственный интеллект и машинное обучение 

В прошлом использование искусственного интеллекта в промышленности казалось невозможной вещью. Шутка ли, но ровно 40 лет назад известная кинокартина «Терминатор» заставила мир задуматься о последствиях внедрения столь сложной технологии в жизнь человека. 

Сегодня же ситуация существенно изменилась: ИИ выполняет сложные задачи на производстве, с которыми человек в силу многих обстоятельств будет справляться куда менее эффективно. Цифровое развитие предприятия — залог его успешной работы в 2024 году. 

Прежде всего отметим, что искусственный интеллект нельзя отнести к простым технологиям, о которых можно рассуждать за чашкой чая. Напротив, сложность и исключительность ИИ заключается в том, что данная система подразумевает, что вычислительная машина будет «следовать» человеческим способностям, сможет рассуждать и обучаться в манере, имитирующей работу нашего сознания. 

В данный момент ИИ учёные делят на слабый и сильный. Первый зачастую предназначается для работы с конкретной задачей. Он не «заточен» под принятие сложных решений и ограничен в своих действиях. Сильный ИИ, напротив, способен решать проблему без вмешательства со стороны человека и подбирать алгоритм действий при возникновении незнакомых задач.

Способности ИИ — незаменимый инструмент для современного предприятия нефтегазовой отрасли. С их помощью можно существенно повысить производительность на всех этапах добычи и переработки углеводородов, заблаговременно обнаруживать и предотвращать осложнения и аварийные ситуации (а ведь обеспечение безопасности — одна из первостепенных задач на предприятиях подобного рода), оптимизировать работу предприятия, актуализировать кадровые стратегии и т. п. 

В частности, одна из первоочередных задач ИИ на производстве — сбор и систематизация больших объёмов данных, которые используются промышленниками при разведке месторождений газа и нефти и прогнозировании добычи.

Например, для этих целей технологию искусственного интеллекта использует транснациональная нефтегазовая компания British Petroleum: ИИ анализирует данные скважин, деформацию пласта и прочие данные геологической разведки. Полученную в ходе обработки интеллектом  информацию компания использует для более точного прогнозирования добычи углеводородов и, как следствие, принятия эффективных решений.  

Другая крупная компания отрасли — Shell — нашла применение технологии уже в сфере оптимизации месторождений. Созданные специалистами модели позволили британским нефтяникам оптимизировать процесс добычи: ИИ собирал и анализировал информацию об особенностях месторождений (объёмах добычи, геологических характеристиках и т. д.).

Отдельно упомянем и технологию машинного обучения, которая также имеет прямое отношение к использованию искусственного интеллекта в нефтегазовой отрасли. Её на предприятиях применяют в целях оптимизации различных бизнес-процессов: от модернизации инфраструктуры до прогнозирования износа оборудования. ИИ в данном случае позволяет существенно ускорить процесс принятия решений и уменьшить расходы предприятия в разных областях. 

Технология №2: Цифровизация и умные платформы

Разумеется, применение ИИ также можно смело отнести к цифровизации промышленности, это не будет ошибкой. Однако в данном разделе мы поговорим об одной из наиболее распространённых технологий — IoT или Internet of Things, известной в русском языке как «Интернет вещей». 

Для начала стоит понять, что представляет собой данная технология. В рамках IoT связанные в одну сеть устройства ведут непрерывный обмен данными в режиме реального времени. Делают они это как напрямую, так и через удалённые онлайн-серверы. «Интернет вещей» вполне способен работать автоматически, однако в случае необходимости управлять им может человек.  

На бытовом уровне к примерам IoT можно отнести смарт-часы, различные «умные» приборы, дата-центры и т. д. А вот в масштабах нефтеперерабатывающего предприятия речь пойдёт уже об «умных» платформах и инструментах Big Data.  

Применений у данной технологии много. Эксперты считают Internet of Things одним из ключей для модернизации преобразования нефтегазовой отрасли. Платформы, в основе работы которых лежит IoT, позволяют повысить эффективность рабочих процессов, обеспечивать безопасность на предприятиях, отслеживать производительность и работоспособность оборудования, предотвращать риски возникновения экологической опасности.

Например, современные датчики, которыми оснащаются в рамках цифровизации рабочие агрегаты, способны в режиме реального времени отслеживать малейшие изменения и отклонения в состоянии оборудования и точечно определять, какой компонент требует замены или ремонта. Это снижает риски получения травм сотрудниками, а также положительно сказывается на производственном процессе, который не приходится тормозить из-за непредвиденных поломок и осложнений. Дистанционный мониторинг стал для многих нефтяников в своё время настоящим спасением. 

Отсюда же следует и ещё один очевидный плюс применения «умных» платформ — сокращение расходов и улучшение коммуникации между всеми специалистами предприятия. Любой простой дорогостоящего оборудования обходится нефтегазовым компаниям крайне недёшево. Особенно «болезненной» данная проблема стала для российских предприятий несколько лет назад, в связи с ограничением импорта западных технологий — количество санкций, который сегодня наложены на Россию бывшими партнёрами, смело можно считать беспрецедентным.  

Также IoT при наличии правильной стратегии управления рисками помогает обеспечивать кибербезопасность на предприятии. Ну и не стоит забывать об экологической безопасности: «Интернет вещей» позволяет предотвращать отходы и разливы и минимизировать ущерб для окружающей среды.

Технология №3: Дроны и робототехника

Ещё одним немаловажным признаком современной нефтегазовой промышленности являются применение дронов и роботизация предприятий. БПЛА за несколько лет успели прочно обосноваться на производственных площадках и завоевали себе славу незаменимых помощников. 

В  своё время применение беспилотников коренным образом поменяло бизнес-модели крупных представителей отрасли. Место им нашлось как на самих месторождениях, так и на предприятиях, где «вертушки» осуществляют мониторинг выполняемых работ и контроль за безопасностью на площадке. 

Ожидаемо, что высоких результатов в области внедрения подобных технологий достигли крупные представители отрасли. В частности, British Petroleum несколько лет назад организовала удалённые центры управления с использованием БПЛА. Активно дроны на своих производствах внедряют также и российские компании — «Газпром нефть» и «Роснефть». 

Беспилотные летательные аппараты используются предприятиями, в первую очередь, как средства для геологоразведки. Они позволяют сократить сроки проведения работ и их стоимость, а также собрать более точные и качественные топографические данные участка. Благодаря интеграции технологии с инструментами 3D-моделирования, создания ортофотопланов и т. д. эффективность геологоразведки и моделирования потенциала бассейна заметно повышается. 

Также дроны позволяют контролировать работы и состояние объектов нефте- и газодобычи, следить за проведением строительства или ремонта на участке, деятельностью подрядчиков, а также предотвращать возникновение аварийных ситуаций и т. д. 

Отдельно стоит упомянуть в этой теме и подводных роботов и их роль в нефтегазовой промышленности. Эти особенные дроны предоставляют промышленникам уникальные возможности для проведения инспекции морских платформ, так как могут погружаться на большие глубины, недоступные для человека. Манёвренные подводные беспилотники оснащаются многочисленными датчиками, необходимыми для сбора данных о загрязнении воды, измерения температуры, давления, обнаружения неисправностей и утечек и т. д. 

Технология №4: Углеродный захват и хранение (CCS)

В контексте разговора о технологиях, которые способны изменить будущее нефтегазовой отрасли (и уже меняют!), непременно стоит вспомнить также и о способах борьбы с загрязнением окружающей среды. Нефтегаз всегда являлся достаточно не экологичным видом промышленности, из-за чего, например, в Европе добычу углеводородов вот уже несколько лет пытаются снижать. 

Предприятия вынуждены следить за количеством производимых выбросов в атмосферу. Регулировать данный процесс позволяет технология углеродного захвата и хранения, известная также как CCS и CCUS.

В рамках CCS происходит улавливание углекислого газа (CO₂) из различных источников при сжигании топлива или в промышленных процессах. Затем его транспортируют по трубопроводам (или на судах) и применяют в целях добычи углеводородов или же хранят в специально отведённых под это низкотемпературных геологических формациях.

Сам процесс улавливания углерода состоит из нескольких важных этапов. Вкратце это выглядит следующим образом: 

• происходит улавливание углекислого газа в абсорбере — аппарате, предназначенном для сушки и очистки газа от примесей; 
• насыщенный CO₂ раствор поступает в специальную газоразделительную колонну;
• с помощью высоких температур CO₂ в колонне десорбируется;
• полученный таким образом углекислый газ сжимают, очищают и охлаждают до жидкого состояния;
• жидкость закачивается в низкотемпературный резервуар, где после этого и хранится в сверхкритическом состоянии. 

Технология №5: Усовершенствованные методы бурения и гидроразрыва пласта

Последняя технология в нашем списке — гидравлический разрыв пласта (ГРП). Это один из методов бурения нефтяных и газовых скважин. В последние годы нефтегазовые компании стали часто прибегать к использованию данного способа в целях увеличения производительности.

В чём же заключается суть гидроразрыва? В продуктивном пласте на больших глубинах — обычно ниже полукилометра от поверхности — создаётся сеть каналов, которая существенно облегчает приток углеводородов в активные скважины. По таким трещинам в пласте даже самая густая нефть будет поступать к месту добычи. 

С помощью гидроразрыва пласта предприятия могут продлить сроки эксплуатации скважин и нарастить их производительность. 

Как же создаются каналы в твёрдой породе? Вкратце процесс можно описать следующим образом: под огромным давлением и с высокой скоростью в скважину нагнетают густую жидкость, которая обычно на 99% состоит из воды и пропанта — мелкозернистого материала, который и обеспечивает устойчивость трещин. Оставшийся один процент  — это химические реагенты, состав которых напрямую зависит уже от состава взрываемой породы и особенностей пласта. 

Если образующееся в ходе гидроразрыва давление превышает горизонтальную составляющую горного давления, то в породе возникает вертикальная трещина. В случае превышения горного давления формируется горизонтальная трещина.

Скважины в нефтяном пласте всегда оснащены специальными муфтами. При осуществлении гидроразрыва пласта одна из таких «задвижек» остаётся открытой, а за ней устанавливается пакер. Таким образом силы разрыва удаётся направить в нужном направлении.  

Стоит отметить, что новой данную технологию назвать будет несправедливо, поскольку ей уж более 70 лет. Однако сегодня метод совершенствуется. В частности, создаются специальные математические и физические модели для прогнозирования хода гидроразрыва. 

Нефтегазовая отрасль развивается

Все описанные технологии — лишь небольшая часть современных методов добычи, которые в 2024 году используют предприятия отрасли. Ежегодно появляются новые виды оборудования и ПО для нефтегазовой отрасли, а также развиваются новые способы обнаружения, добычи, обработки и хранения сырья и т. д.

Не пропустить основные достижения в данной сфере помогают портал и журнал «Нефтегазовая промышленность». Следите за новостями вместе с нами! Подписывайтесь на наш Telegram-канал и соцсети, чтобы узнавать о важных событиях, происходящих в одной из ключевых отраслей российской промышленности!