Повысит производительность и снизит экологические риски — плюсы цифровизации

ЭкспертБизнес

Цифровизация снизит риски для нефтегаза

Цифровые двойники способны не только сократить затраты бизнеса на нефтегазовые проекты, но и повысить производительность компаний, одновременно снизив экологические риски

Анна Королeва

На мировом рынке нефти сложилась непростая ситуация. С одной стороны, промышленность решает технологически сложные задачи в работе с трудноизвлекаемыми запасами. С другой — остро стоит вопрос повышения или поддержания добычи на истощающихся месторождениях. В-третьих, компаниям необходимо строить сложные инфраструктурные объекты, иногда в труднодоступных местах.

Такая ситуация заставляет нефтегазовые компании использовать по максимуму свой технологический потенциал в и без того высокотехнологичной отрасли. В секторе идет бурное развитие цифровых технологий, помогающих прогнозировать сложные процессы, оценивать риски, ускорять принятие решений и разрабатывать сценарии добычи, снижая себестоимость работ.

Вообще, нефтегазу сегодня критически важно максимизировать прибыль. Приходится снижать издержки, несмотря на рост стоимости и сложности добычи, в том числе из-за необходимости работы с породами с низкой проницаемостью. Часто для этого необходимо принимать непопулярные решения: урезать расходы¸ нанимать дешевый персонал или оптимизировать «старый». Регулярно такие решения заканчиваются катастрофами.

Можно вспомнить резонансный пример — аварию на буровой платформе компании British Petroleum в Мексиканском заливе, когда в результате ошибки в воду были выброшены сотни тысяч тонн нефти. Был нанесен огромный урон экологии, а о точном экономическом ущербе знает только сама BP, но можно не сомневаться, что он был огромен. Многих катастроф можно было бы избежать, если бы были учтены все правила безопасности, а компании переходили бы на современные технологии, которые позволяют минимизировать влияние на окружающую среду и соответствовать постоянно ужесточающимся экологическим требованиям.

«Миру требуются новые подходы к поиску компромисса между экономическими и экологическими задачами, — говорит директор по трансформационным проектам Dassault Systèmes Дмитрий Козаченко. — Ключевым элементом технологии является моделирование поведения будущего продукта в цифровой среде. Технология цифровых двойников помогает выпустить в кратчайшие сроки востребованный безопасный продукт с расчетным воздействием на экологию. Только благодаря цифровым двойникам можно добиться в следующие десять лет сокращения выбросов CO2 на 7,5 гигатонны».

Нужно понимать: все месторождения в нефтегазовой отрасли используются очень долго — десятилетиями. И стоимость их эксплуатации исчисляется миллиардами долларов. Согласно данным Dassault Systèmes, только 2,5% компаний успешно реализуют весь объем проектов. Есть и другая статистика: 57% проектов терпят неудачи, 26% реализуются в запланированный срок, а 68% всех проектов имеют проблемы, напрямую связанные с ранним началом строительства без должной проработки.

Как получить максимум от керна

Что может сделать добычу более эффективной? В первую очередь, грамотная предварительная проработка стратегии добычи с учетом геологии и залежей пород, которые существуют в нефтеносном районе. А чтобы эту стратегию проработать, необходимо взять керны — столбики горной породы, получаемые в результате дорогостоящего бурения скважины. Затем — провести огромное количество лабораторных исследований, определить, какие именно химические присадки можно использовать, чтобы максимизировать добычу, а какие категорически нельзя.

Один из элементов может повысить нефтеотдачу, а другой, наоборот, запереть нефть, в результате компания будет тратить время и деньги, чтобы заново бурить пласты. Именно по этой причине необходимо проводить испытания как можно более аккуратно и точно, ставить огромное количество экспериментов.

Но физические эксперименты в лаборатории д'роги и д'лги. Они занимают месяцы, а в отдельных случаях — годы. При этом для каждого эксперимента нужен новый образец породы. Помочь решить эту задачу может технология цифровых двойников, виртуализирующая лабораторные исследования. Технология позволяет проводить эксперименты с керном бесконечное количество раз, причем гораздо быстрее, чем в реальности.

Междисциплинарный расчет

Нужно иметь в виду, что пласты земной коры имеют разные свойства и состояние, в них могут встречаться трещины и пустоты. И компания, начиная добычу, должна предвидеть, как поведет себя месторождение, когда начнется закачка раствора для выдавливания углеводородов: не разрушится ли скважина, не вызовет ли добыча сейсмические события, способные повредить инфраструктуру на поверхности.

Цифровые двойники позволяют спрогнозировать, какой конкретно в каждом случае будет нефтеотдача, и оценить методы ее увеличения: например, технологии геомеханических расчетов позволяют смоделировать гидроразрыв пласта — в настоящее время основную технику стимуляции добычи. В виртуальной реальности воссоздаются пластовые условия — нагрузка и температура, при которых конкретный образец находится непосредственно в земле.

Когда керн извлекают на поверхность, эти нагрузка и температура исчезают. И в обычных условиях одна из важных задач лаборатории — нагрузить керн, учесть температурные характеристики, например, влияющие на вязкость углеводородов. 3D-модели керна при помощи специальной технологии придают соответствующие пластовые условия, после чего выполняются расчеты проницаемости среды. Цифровые двойники позволяют выполнить расчеты с такими условиями, создать которые в лаборатории довольно сложно.

Цифровые двойники дают возможность рассматривать все варианты пород, которые встречаются на месторождении. Это позволяет нефтедобывающим компаниям быстро и эффективно прорабатывать различные стратегии добычи нефти, оценивая как вред, наносимый окружающей среде, так и объем добычи и размер прибыли.

Таким образом, период лабораторных испытаний сокращается с нескольких месяцев до трех-шести дней — без потери качества. По сути, компания, изучающая новое месторождение, получает возможность анализировать огромное количество вариантов стратегий добычи и выбрать из них наиболее эффективный для конкретной скважины, а также ускорить начало добычи сырья.

Программное обеспечение ответит за производительность

И в России, и во всем мире есть примеры успешного применения технологии цифровых двойников. Крупные нефтегазовые корпорации поняли ее преимущества. На рынке широко известны технологические решения в сфере разведки и добычи углеводородов (Upstream), которые предлагает Dassault Systèmes.

Программное обеспечение компании помогает повышать управляемость, производительность и контроль на нефтяных месторождениях за счет объединения данных, процессов, функциональности и эффективного управления персоналом и временны ми затратами. Решения Dassault Systèmes в отрасли применяют компании ExxonMobil, Chevron, British Petroleum, Schlumberger, Halliburton, Baker Hughes — и это лишь краткий список.

В числе наиболее востребованных отраслевых наборов технологий (Industrial Process Experiences, IPE) — IPE Unified Reservoir. Так, Dassault Systèmes предлагает продукт SIMULIA Abaqus Unified FEA (Abaqus) для расчета геомеханики, инструменты для быстрого создания геомеханических 3D-моделей месторождений на базе платформы 3DEXPERIENCE. Известно также решение DigitalROCK — виртуальная лаборатория для оперативного получения фильтрационных характеристик широкого диапазона пород и моделирования различных методов увеличения добычи углеводородов.

В целом исследования в лабораториях длятся месяцами, а исследования некоторых пород — до двух лет! В DigitalROCK пользователь может пройти тот же путь за три-четыре дня без потери качества результатов. Время лабораторных испытаний также сокращается за счет возможности повторного использования полученных сканов образцов и их численных моделей. Все расчеты производятся на высокопроизводительных вычислительных ресурсах.

Подобная скорость и точность результатов позволяют увеличивать количество исследований и создавать основу для реалистичных гидродинамических расчетов месторождения, переходя с уровня исследований керна на уровень месторождения (так называемый upscaling). В активе Dassault Systèmes 25 лет разработки подобных решений.

В компании также полагают, что комбинированное использование технологий приводит к синергетическому эффекту. Например, Abaqus используется для задания пластовых условий и получения физико-механических свойств образцов керна, реализуя микромеханический подход в DigitalROCK. Помимо этого Abaqus позволяет решать широкий спектр стандартных геомеханических задач и реализовывать концепцию 4D-расчетов.

За таким технологическим предложением стоит целая школа: Abaqus разрабатывается уже более сорока лет и применяется при решении геомеханических задач в нефте- и газодобывающей отрасли. Например, первым пользователем Abaqus в области энергетики был ExxonMobil. В нашей стране Abaqus используется компанией «Газпромнефть НТЦ».

Одним из ярких примеров применения технологии цифровых двойников может служить проект Центра компьютерного инжиниринга СПбПУ, выполненный по заказу дочерней компании госкорпорации «Росатом» по разработке цифрового двойника вибросита для системы очистки бурового раствора. Всего за пять месяцев появилась принципиально новая конструкция для буровой установки с улучшенными характеристиками: снижена масса, увеличен коэффициент перегрузки.

«Будущее технологии цифровых двойников заключается в повсеместном применении, которое будет сопровождаться увеличением производительности труда, повышением качества и скорости выхода на внутренний и внешний рынок изделий отечественного производства, формированием технологической самостоятельности государства и, соответственно, увеличением внутреннего валового продукта и импортозамещением», — говорит проректор по цифровой трансформации

СПбПУ Алексей Боровков.

Фото предоставлено ООО Dassault Systèmes

Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Михаил Гордин: «Научно-техническую мысль невозможно остановить» Михаил Гордин: «Научно-техническую мысль невозможно остановить»

Россия подтвердила свое умение создавать современные авиадвигатели

Эксперт
Биография Стива Возняка . История гениальных изобретений Биография Стива Возняка . История гениальных изобретений

Стив Возняк изобрел революционные продукты, которые изменили нашу жизнь

Цифровой океан
На кобыле — без узды На кобыле — без узды

Компания SberAutoTech представила прототип беспилотного микроавтобуса

Эксперт
Почему дергается глаз и что с этим делать? Почему дергается глаз и что с этим делать?

Как избавиться от нервного тика глаз и когда пора бить тревогу?

РБК
Догоняя уходящий поезд Догоняя уходящий поезд

В развитие российской микроэлектроники инвестируют почти 800 млрд рублей

Эксперт
На Большой Садовой На Большой Садовой

В квартире с ярким эклектичным интерьером смешались разные стили и эпохи

SALON-Interior
«Подкаст — это интимная история». Алекс Дубас о феномене «анны аТмаховой» и подкастинге вообще «Подкаст — это интимная история». Алекс Дубас о феномене «анны аТмаховой» и подкастинге вообще

Радиоведущий Алексей Дубасов — о новой этике, жизни радио в эру подкастов

СНОБ
Как Роман Горюнов привел в Россию Apple и Tesla и вывел «СПБ Биржу» на IPO Как Роман Горюнов привел в Россию Apple и Tesla и вывел «СПБ Биржу» на IPO

Как Роман Горюнов построил и продал две российские биржи?

Forbes
«Мы думаем инновациями»: как «Иннотех» планирует стать лидером в финтех-разработке «Мы думаем инновациями»: как «Иннотех» планирует стать лидером в финтех-разработке

Как «Иннотех» пришли к бионической модели компании

Forbes
7 самых интересных мест в Солнечной системе, где может существовать жизнь 7 самых интересных мест в Солнечной системе, где может существовать жизнь

Солнечная система полна потенциальных мест, в которых могут выживать микробы

Популярная механика
Искаженные инвестиции Искаженные инвестиции

Какие активы принесли инвесторам тысячи и миллионы процентов и что это означает

Forbes
С Новым годом! С Новым годом!

Предлагаем до нового года успеть сделать 5 добрых дел и загадать желания!

ПУСК
Что такое гиалуроновая кислота и как она работает Что такое гиалуроновая кислота и как она работает

Гиалуроновая кислота: как с ее помощью сделать кожу красивее и здоровее?

РБК
48 м² 48 м²

Квартира для модницы по проекту Снежаны Цуцаевой

AD
«Прочувствовать это должен каждый»: партнерские роды глазами мужчин «Прочувствовать это должен каждый»: партнерские роды глазами мужчин

Женщины все чаще хотят рожать вместе с мужьями. А что думают об этом мужчины?

Psychologies
Продукты для похудения: список, который мы составили для тебя вместе с экспертом Продукты для похудения: список, который мы составили для тебя вместе с экспертом

Мы узнали у диетолога, существует ли на самом деле еда для похудения

Playboy
Чулпан Хаматова — Forbes: «Эффективность фонда не означает потерю человечности» Чулпан Хаматова — Forbes: «Эффективность фонда не означает потерю человечности»

Чулпан Хаматова — о том, как сделать благотворительность эффективной и понятной

Forbes
50 м² 50 м²

Монохромная квартира по проекту Светланы Хабеевой

AD
Трагедия в Хатыни: кто и почему уничтожил белорусскую деревню Трагедия в Хатыни: кто и почему уничтожил белорусскую деревню

Есть события, которые нельзя забывать. Одно из них — трагедия в Хатыни.

Cosmopolitan
Урбанистика Урбанистика

По мере роста городов, мегаполисы будущего представлялись пугающим местом

Esquire
Надежда на невесомость Надежда на невесомость

Юрий Сапрыкин о своей любви ко всему про космос

Weekend
«Я — это ты, ты — это я»: 7 сериалов про подмену личности «Я — это ты, ты — это я»: 7 сериалов про подмену личности

Лихо закрученные сериалы, в которых герои выдают себя за другого

Cosmopolitan
Лихорадка у ребенка Лихорадка у ребенка

Как помочь ребенку при лихорадке быстро и безопасно

Лиза
Бык vs корова Бык vs корова

Среди ценителей гриля новый тренд - выбирать мясо молочных пород

Men’s Health
Тайный роман, 2 свадьбы, выкидыш, тюрьма: история любви Софи Лорен и Карло Понти Тайный роман, 2 свадьбы, выкидыш, тюрьма: история любви Софи Лорен и Карло Понти

Софи Лорен и Карло Понти прожили в браке более 40 лет, а были вместе еще дольше

Cosmopolitan
Итак, вы внутри матрицы: какую рекламную кампанию развернули создатели Итак, вы внутри матрицы: какую рекламную кампанию развернули создатели

“Матрица” стирает границы между реальностью и симуляцией — не только в фильмах

Esquire
Плащ пьяницы и ещё четыре диких судебных наказания прошлого Плащ пьяницы и ещё четыре диких судебных наказания прошлого

Подборка жутких орудий наказаний родом из Средних веков

Maxim
Растяжка: 12 упражнений и советы тренера Растяжка: 12 упражнений и советы тренера

Растяжка: какие упражнения делать проще и полезнее всего

РБК
Нео на пенсии или пародия на современный Голливуд: какой получилась новая «Матрица» Нео на пенсии или пародия на современный Голливуд: какой получилась новая «Матрица»

Как новая «Матрица» стала одновременно пародией и оммажем оригинальной серии

Forbes
Как питание влияет на кожу и какая косметика поможет от проблем Как питание влияет на кожу и какая косметика поможет от проблем

Какие продукты самые полезные для кожи и что лучше исключить из рациона

РБК
Открыть в приложении