Кто такие геонавигаторы и как добывают нефть, не выходя из офиса

Звучит, конечно, фантастической, но что есть, то есть: в наше время нефть действительно можно добывать, не выходя из офиса буровикам и геологам со стажем такое даже не снилось. И Технологическая эволюция вывела новый тип нефтяников – геонавигаторы. Как Amazon увел в виртуальную среду миллионы магазинов, так и эти парни управляют работой на любом месторождении из офиса в Санкт-Петербурге при помощи мощных компьютеров. Напрашивается вопрос, каким образом, ведь нефтедобыча - это чистый оффлайн?

Пришлось провести день среди геонавигаторов, чтобы понять на пальцах этот бизнес. И, конечно, ответить на главный вопрос – смогу ли я за своим ноутбуком на пляже тоже откачать себе пару баррелей черного золота, скажем, из Сибири?!

Мои проводники в мир нефтянки называют свою команду - Центр управления бурением «ГеоНавигатор». С 2011 года он включен в состав Научно-Технического Центра «Газпром нефти», который находится в ультрасовременном офисе на набережной реки Мойки.

Теперь геонавигаторы - это уникальная фишка компании, которой не могут похвастаться ни конкуренты в России, ни в мире. Познакомиться с ними приезжают со всего света: от программистов из IBM до нефтяников из Саудовской Аравии.




На каждого геонавигатора приходится минимум по три монитора, десятки интерактивных панелей, нейросетей и других суперсовременных цифровых инструментов. Работают как в центре управления полетами – круглосуточно, без перерыва на праздники и выходные, поочередно трудятся несколько смен экспертов, которые внимательно контролируют процессы нефтедобычи. Кстати, как у авиадиспетчеров, в их офисе есть специальные комнаты отдыха, где можно перевести дух после очередной сложнейшей подземной операции.



Глядя на мониторы с сотнями графиков, огромные трехмерные модели месторождений во всю стену и постоянно меняющиеся цифры на общем мониторе, невольно возникает вопрос: какая связь между буровыми установками в тундре и этим офисным оазисом?

Все дело в том, что нефтедобыча очень сильно изменилась. Если вы до сих пор представляете стоящую посреди поля качалку, то вы вообще ничего не знаете о том, как в XXI веке добывают нефть. Да, раньше все выглядело именно так, и никакие нейросети этой отрасли и даром были не нужны: пробурил скважину на километр в подземный жирный нефтяной пласт, поставил насос и выкачивай себе нефть, пока не закончится. Вот она и закончилась.

Времена качалок ушли в небытие и таких мест, где нефть лакомо затаилась у поверхности земли, в России уже не осталось. Сейчас, черное золото приходится буквально выжимать, как выжимают воду из губки. Только если губку можно взять в руку и сжать пальцы, то современные нефтеносные пласты не сожмешь – они плотнее бетона, здесь нужны технологии. Причем высокие. Вот тут и показывают высший пилотаж геонавигаторы. Они удаленно работают с данными, которые получают с глубины, внимание, 4 километра! Нефтяных рек там нет, в реальности нефтяники ищут известняк и песчаник. Именно там, в порах этих пород и таится драгоценная нефть.



Забавно, но эти запасы каких-то 30 лет назад вообще не рассматривались как пригодные – зачем, если в те времена еще встречались месторождения, где нефть била фонтаном. Но времена «легкой нефти» остались далеко позади. На месторождениях, открытых десятилетия назад, добыча снижается, поэтому сейчас настала эра «трудной нефти». Весь вопрос – как сделать так, чтобы ее добыча была не убыточной, а финансово целесообразной. Одна скважина – это сотни миллионов рублей. Ошибиться и пробурить ее не в том месте – значит разорить весь проект. Но изобрести волшебный рентген, чтобы просветить землю на 3-4 километра в глубь до палеозойских отложений грунта, в мире еще не смогли.

Но сегодня нефтяники - это не только буровики и геологи, это еще и айтишники, и лучшие физики, математики и химики страны. И решать уравнения с кучей неизвестных - их любимая работа. Правда, перед тем, как бросить их в бой, «Газпром нефть» проводит разведку. Бурят пробные скважины на приличном отдалении друг от друга для охвата больших границ месторождения. С разной глубины извлекают керны и передают для исследования в лаборатории. На самом буре тоже стоят датчики, которые дают информацию о том, какая геология в радиусе 15 сантиметров от скважины. Дальше все – слепая зона. Но тут-то и начинается самое интересное. Данные из лаборатории и с датчиков передают геонавигаторам. Они заносят их в цифровую модель месторождения (точная электронная копия, как в компьютерной игре), где вместо пикселей весь объект разбит на специальные клеточки. В них заносят данные о том, где залегает глина, где вода, где газ и т.д. Процесс напоминает головоломку судоку: есть какой-то набор известных данных – попробуй рассчитать остальное.

Только в отличие от самых сложных кроссвордов в данном случае объем знаний и неизвестных имеет соотношение примерно, как цистерна бензовоза и Азовское море. Что в «Газпром нефти» делают дальше: погружают в разведочные скважины специальные приборы и изучают проводимость вдоль и вглубь месторождения различных волн (радиоактивных, акустических, электрических), смотрят за отдачей, скоростью возвращения вибрации. У глины проводимость одна, у воды – другая, у желанного известняка – третья. Так заполняются знаниями новые квадратики цифрового месторождения. Все это прокручивают в своих ИТ-программах геонавигаторы, натравливают нейросети, которые на основе баз данных уже изученных геологических сочетаний находят закономерности и достраивают недостающие данные в пустых клеточках. Визуально получается цифровая картина, где, к примеру, голубым цветом подсвечена вода, желтым - глина, серым песчаник.



Так строятся трехмерные модели месторождения по данным сейсморазведки, которые имеют крайне высокую точность и позволяют очень подробно представить и расположение нефтеносных пластов, и их насыщенность.



Затем, грубо говоря, нужно расставить по месторождению скважины. Комбинаций расстановки могут быть сотни и тысячи - просчитать их вручную просто нереально, на это уйдет огромное количество времени и человеческих ресурсов. Поэтому сегодня эти операции делают суперпрограммы на суперкомпьютерах (нейросети и искуственный интеллект во всей своей красе).

Сразу убью интригу и отвечу на сакральный вопрос этого поста. К сожалению, сидя на пляже даже с самым навороченным ноутбуком не получится повторить подобные расчеты – просто не хватит мощностей. Для задач, с которыми работают геонавигаторы, им приходится создавать «мегамозг», подключая к процессу целые цепочки мощнейших компьютеров, которые просчитывают все возможные варианты действий, выдавая оптимальные решения – словно ходы в шахматной партии.



В цифровую модель заносятся параметры физико-химических процессов, инженерных систем, статического и динамического оборудования, процессов потребления и выработки энергии. За счет этого появляется возможность оценивать влияние на конкретную скважину или буровую установку любых изменений внешних и внутренних условий, а значит, выбирать наиболее оптимальные режимы работы оборудования и использовать самые эффективные методы бурения.

Все, теперь геонавигаторы «Газпром нефти» прямо из своего офисного кресла могут давать рекомендации инженерам и бурильщикам – где и под каким углом бурить, чтобы попасть в нужный пласт.

Процесс бурения каждой новой скважины в режиме онлайн отображается на экранах геонавигаторов. Всю траекторию отслеживают и молниеносно корректируют при риске отклонений. Лишний наклон в несколько градусов – это риск провала всего проекта. Поэтому требуется хирургическая точность и внимание. На этой стадии геонавигаторы являются «цифровыми» глазами тех, кто в тысячах километрах от Санкт-Петербурга занимается бурением скважин.



Все скважины геонавигаторов имеют статус высокотехнологичных, потому что представляют собой не вертикальные тоннели, а эдакие горизонтальные «щупальца» с ответвлениями. Они в буквальном смысле «пылесосят» ту нефть, которую нефтедобытчики выдавливает из горизонтальных пластов. Образно получается «отжим» из гигантской пористой губки в недрах земли. И таких скважин на одной площадке десятки! Скважины извиваются, уходят на разные горизонты в толще земли. Если посмотреть на них на схеме, это очень похоже на куст или корневую систему дерева.



Каждая скважина бурится около 1–2 месяцев. Все это время геонавигаторы «Газпром нефти» следят, чтобы бурение происходило именно в том пласте, где находится нефть. И если залежи располагаются не так, как предполагалось (а знать наверняка это невозможно, ведь создаваемые модели месторождений - это всего лишь гипотеза, хотя и достаточно точная), то траекторию бурения оперативно корректируют.

Вот так из Питера в реальном времени сквозь километры и часовые пояса умные ребята за крутыми компьютерами управляют бурением скважин в самых разных регионах - в Оренбурге, на Ямале, в Западной Сибири, на шельфе Арктики и Охотского моря. Сейчас 60% скважин «Газпром нефти» высокотехнологичные – это абсолютный рекорд для российской нефтегазовой отрасли.



В июле я побывал на Южно-Приобском месторождении в Югре, где наблюдал весь процесс в живую. Бурильщики как раз прокладывали очередную скважину на кусте и в режиме реального времени получали именно из офиса геонавигаторов корректировки по бурению: куда отклоняться, на какую величину изменять угол поворота долота и т.д.
Без всей этой сложной системы датчиков, мониторящих в онлайн ситуацию под землей, интеллектуальной системы анализа и целого набора сложнейших ИТ-решений, построить сложнейший куст из фишбон-скважин (название произошло от ассоциации с формой скелета рыбы), просто невозможно.



А вот так выглядит тот же самый процесс бурения, но уже с обратной стороны, на мониторе оператора геонавигатора, находящегося на другом конце страны. Программа позволяет полностью контролировать каждый метр продвижения бурового оборудования в толще земли.



Что примечательно, большое количество программных продуктов здесь собственного производства. На их основе создаются «цифровые двойники» для добывающих скважин, буровых установок и месторождений.

Цифровые модели позволяют бизнесу тестировать технологические и инженерные решения методом подтверждения и опровержения гипотез без необходимости нести риски на реальных объектах инфраструктуры.



Вообще, все увиденное удивляет. Мы привыкли, что цифровые гении – это создатели смартфонов, компьютеров и социальных сетей. Ну, еще авиакосмическая сфера держит марку. А на самом деле, в недрах офисов нефтяников тоже разрабатывают какие-то невероятные технологии, придумывают все эти умные скважины, цифровые близнецы месторождений и прочие инновации. Потому что без них нефти просто не будет, а значит и бензина на АЗС и топлива в наших самолетах. Так что все немного не так, как мы привыкли себе представлять...