В погоне за технологичностью: за беспилотниками и ИИ будущее нефтегаза? 

Дроны в добывающей промышленности начали применять давно: первый проект самосвала-беспилотника для горнодобывающей отрасли появился 30 лет назад, а первопроходцем стала компания Caterpillar. Международный концерн Rio Tinto с 2008 года успешно применяет спецтехнику без водителей на месторождениях в Австралии, где автономные самосвалы уже перевезли более миллиарда тонн породы, а управляют ими операторы с центрального пульта в Перте, за тысячи километров от рудника.

В каких сферах применяются беспилотники? 

Дроны, то есть беспилотные летательные аппараты, обычно используют в добывающей промышленности для решения широкого спектра задач.

Это и комплексная геологоразведка, создание карт местности и моделей рельефа: на основе данных, собранных во время полевых работ, можно создавать ортофотопланы, трёхмерные модели и карты местности, а также исследовать территорию на наличие геологических аномалий. 

Это и моделирование ресурсов: беспилотники в комплексе с другими методами топографического картографирования применяются для оценки размеров месторождения и, следовательно, его ценности, а также для построения объёмной трёхмерной модели запасов с точностью до сантиметра. 

Дроны активно задействуют в охране и контроле добычи: с их помощью можно вести практически круглосуточный мониторинг работы установок, организовать наблюдение за действиями как рабочих, так и подрядчиков на площадке, а также использовать их для постоянной охраны объектов — дроны с инфракрасными камерами патрулируют территорию даже в ночное время. 

Важна и оценка инфраструктуры и безопасности добычи: дроны необходимы для обследования карьеров и шахт на предмет опасности, а благодаря специальным датчикам они могут оценить концентрацию вредных веществ на производстве и обнаружить причину выбросов. 

Кроме того, ведётся мониторинг состояния заброшенных шахт и прилегающих зон: беспилотники помогают контролировать скопление и утечку газов, наблюдать за геологическими изменениями, которые могут привести к катастрофическим последствиям, наводнениям и другим стихийным бедствиям.

БПЛА в нефтегазе

В нефтегазовой отрасли дроны также нашли широчайшее применение. 

Прежде всего это мониторинг трубопроводов и инфраструктуры: дроны используются для инспекции состояния нефте- и газопроводов, выявления утечек, коррозии, незаконных врезок и повреждений. Тепловизионная съёмка позволяет обнаруживать утечки газа и разливы нефти даже в ночное время и на глубине до метра. 

Например, «Газпром нефть» контролирует более 60% своих трубопроводов с помощью беспилотников, что повышает эффективность мониторинга по сравнению с вертолётными облётами. 

В геологоразведке и картографировании дроны создают ортофотопланы и 3D-модели местности, что ускоряет сбор данных, а технология LiDAR помогает создавать высокоточные топографические карты, используемые при разведке новых месторождений. 

Беспилотники незаменимы и в экологическом мониторинге: они отслеживают загрязнения окружающей среды, включая разливы нефти, и помогают в их ликвидации. 

К примеру, на атомном ледоколе «Урал» тестируются БПЛА «Скопа-20» для наблюдения за морскими перевозками и распыления реагентов при разливах. 

В отрасли активно развивается направление логистики и доставки: разрабатываются тяжёлые грузовые БПЛА, например серия WingedBull, для доставки грузов в труднодоступные районы, включая Крайний Север. Такие дроны могут перевозить до 750 кг на расстояние до 700 км, работая при температурах от –55°C до +45°C. 

Также беспилотники патрулируют территории, обнаруживая несанкционированный доступ и предотвращая хищения.

Крупные российские компании уже активно внедряют эти технологии. «Газпром» применяет БПЛА разных производителей, включая DJI, для инспекции трубопроводов и оборудования. «Роснефть» проводит испытания БПЛА для контроля трасс трубопроводов и объектов наземной инфраструктуры, создаёт высокоточные ортофотопланы. «Лукойл», «Сургутнефтегаз» и «СИБУР» внедряют беспилотники для мониторинга трубопроводов, промышленных площадок и экологического контроля. А «Газпромнефть» создала технопарк для тестирования беспилотных технологий, и уже более 60% трубопроводов компании контролируются с помощью БПЛА.

Искусственный интеллект в нефтегазовой промышленности

Параллельно с дронами развивается и применение искусственного интеллекта. С его помощью осуществляют повышение точности поиска залежей углеводородов: машинное обучение позволяет оптимизировать расположение разведочных скважин за счёт выявления скрытых закономерностей в геологических данных. 

ИИ применяется также при анализе керна: нейросетевые технологии используются для изучения образцов горных пород, оценки перспектив нефтегазоносности и оптимизации разработки месторождений. 

Также интеллект помогает в моделировании химических реакций и синтеза, что позволяет разрабатывать более эффективные катализаторы и реагенты, способствуя повышению качества конечной продукции и снижению затрат. 

Активно практикуется создание «цифровой скважины» — такой формат позволяет в режиме реального времени собирать информацию о технологическом процессе, состоянии оборудования, объёмах добычи и геологии процесса. 

Системы мониторинга и видеоаналитики на базе ИИ помогают оперативно выявлять и локализовывать места разливов углеводородов, обеспечивая соблюдение норм производственной безопасности.

Среди лидеров цифровизации отрасли можно выделить несколько компаний. «Газпром нефть» реализует проекты по созданию цифровых двойников месторождений, внедрению ИИ-ассистентов для бурильщиков, оптимизации логистики и предиктивному анализу оборудования. «Роснефть» в проекте «Цифровое месторождение» использует ИИ для анализа данных сейсморазведки, что помогает оптимизировать процессы поиска и добычи углеводородов. «Лукойл» с 2022 года применяет программный модуль «Управление разработкой зрелых месторождений» с использованием нейронных сетей. А «Татнефть» совместно с ИТМО разработала «умную» платформу на основе больших языковых моделей для сотрудников компании. 

По прогнозам Минэнерго России, к 2027 году 70% предприятий ТЭК будут применять ИИ в своей работе.

Универсальный, но высокооплачиваемый работник

Главный плюс автоматизированной спецтехники и беспилотников — высокая производительность. Беспилотник работает по графику 24/7/365, ему не нужен перерыв на обед, перекур, отпуск и больничные. 

Также при их применении повышается безопасность: во-первых, человека выводят из опасной среды, где возможны обвалы, загазованность и прочие неблагоприятные факторы. Во-вторых, снижается влияние человеческого фактора, включая усталость, невнимательность и ошибки, которые часто являются причинами аварий. 

Благодаря полной автоматизации удлиняется и срок службы техники. Вместе с тем, срок окупаемости автономной техники пока высок, и средние компании не всегда могут позволить себе подобное оборудование.

Можно ли полностью автоматизировать нефтегазовое предприятие сегодня?

Однако бурное развитие ИИ, новых технологий роботостроения и новых материалов выводит ситуацию на качественно новый уровень. Часть функций по управлению дроном берёт на себя искусственный интеллект, а массовое производство дронов в ближайшей перспективе приведёт к кардинальному удешевлению технологии и росту технологичности.

Сейчас стремительно развиваются военные технологии по созданию комбинированных дронов, управляемых человеком, в том числе по технологии FPV, а также совершенствуются средства связи. В ближайшей перспективе все эти наработки придут в гражданское дроностроение. Уже сейчас можно прогнозировать создание отрасли логистики, построенной на управляемых ИИ дронах для снабжения как удалённых мест добычи полезных ископаемых, так и труднодоступных территорий. Станет доступной добыча под водой на глубине, подо льдом, в местах с экстремальным климатом. 

Дроны на технологии FPV заменят человека там, где условия не позволяют ему находиться: если для прокладки «Северного» и «Южного потоков» по дну моря требовались уникальные суда и технологии, то с FPV-дронами подобное станет обыденностью, как и ремонт повреждённых участков. 

Пока ИИ в состоянии решать только максимально формализованные задачи: там, где нужно действовать по чётким протоколам, выбирая оптимальный алгоритм, ему нет равных. Однако на начальном этапе освоения месторождений или при решении задач, требующих исследования и принятия решений на основе неполных или неформализуемых данных, участие человека-оператора с его когнитивными способностями остаётся незаменимым. 

Технически полностью автоматизировать добычу углеводородов и геологоразведку уже возможно, но за человеком сохранятся функции стратегического управления в нестандартных ситуациях, техническое обслуживание и итоговый контроль.