Нестабильные мировые цены на нефть с одновременно усложняющимися геологическими условиями разработки «старых» месторождений побуждают российские нефтяные компании активнее искать внутренние резервы. Одним из ключевых драйверов на этом пути называют возможности «четвертой индустриальной революции»: концепция «Индустрия 4.0» предполагает создание «умных» заводов, процессов, продуктов. Ведущие игроки нефтяного рынка страны работают над созданием «интеллектуальных месторождений», методов компьютерного моделирования...
Благодарим редакцию журнала "Нефть и жизнь" ОАО "Татнефть" за предоставление данного материала.
В компании «Татнефть» курс на цифровую трансформацию всей производственной системы был взят в 2014 году. Сегодня идет масштабная работа по использованию возможностей искусственного интеллекта. Не случайно эта тема стала главной и на ежегодном Нефтяном саммите Татарстана, состоявшемся минувшим летом. «Татнефть» в рамках мобильной выставки развернула широкую экспозицию, демонстрирующую впечатляющие инновационные процессы по модернизации всех бизнес-направлений, перезагрузке производственных систем, введению новых моделей управления.
«К 2016 году в рамках управленческой и организационной стратегии мы подвели под новые информационные платформы практически все бизнес-блоки: нефтегазодобычу, нефтепереработку, нефтехимию, энергетику, сбытовые структуры, весь нефтяной сервис, -- сказал генеральный директор «Татнефти» Наиль Маганов. -- Это кратно повысило прозрачность процессов, скорость реакции на внешние и внутренние раздражители, соответственно, позволило принимать более оперативные и качественные решения».
Сегодня в «Татнефти», по словам ее руководителя, идет активная работа над созданием искусственного интеллекта, цифровых «двойников» реальных объектов и тиражированием этих проектов по всему периметру компании.
«О многих технологиях 10---15 лет назад можно было только мечтать», -- поделился впечатлениями от увиденного президент Татарстана Рустам Минниханов.
С высоким уровнем инновационного технологизма «Татнефти» глава республики связал хорошую динамику роста и успешные финансово-экономические результаты компании. Через два месяца, уже в своем послании Государственному совету Татарстана Рустам Минниханов скажет, что эпоха «легкой нефти» в стране закончилась, а добыча нефти в Татарстане становится все более наукоемким и интеллектуальным процессом. По его словам, «Татнефть» вышла на промышленную высокотехнологичную нефтедобычу. На следующем этапе предстоит стать безусловным технологическим лидером в нефтяной промышленности России, поставил задачу президент Татарстана.
Тема получила свое развитие на Нефтегазохимическом форуме Татарстана. Возле экспозиции «Татнефти» наблюдалось необычное оживление. Причиной тому стали два стенда, у одного можно было погрузиться в виртуальную реальность строящейся второй очереди НПЗ «ТАНЕКО». Автор этих строк с помощью специальных очков и джойстиков управления опробовал это чудо инженерной мысли и испытал широкую гамму чувств -- восторг от возможности «путешествовать» по любым закоулкам завода и… страх высоты, когда оказался у края колонны. У другого стенда можно было сделать селфи с виртуальной бочкой нефти или даже качалкой в руках. И чем шире держишь руки -- тем больше бочка… Эти возможности опробовал и премьер-министр Татарстана Алексей Песошин.
Но вначале он внимательно выслушал презентацию первого заместителя генерального директора -- главного инженера «Татнефти» Наиля Ибрагимова о цифровых технологиях. Они, к примеру, охватывают весь комплекс работ по строительству скважин. Проектирование проводится на базе трехмерных (3D) моделей месторождения. В ходе бурения с датчика поступает и непрерывно оцифровывается информация, благодаря которой ведется управление траекторией скважины и записываются характеристики пласта. Это позволяет проводить оптимальный гидроразрыв пласта (ГРП) по всей длине ствола. В результате дебит низкорентабельных скважин увеличивается в 10 раз!
«Поначалу мы и не ожидали, что синергия цифр и технологий даст такой существенный результат, — признался Наиль Ибрагимов. — Мы видим в цифровых технологиях большие перспективы. Сегодня компания разрабатывает IT-стратегию. И уже сегодня мы готовы поделиться с другими компаниями своими наработками в сфере интеллектуализации добычи нефти и ее переработки.
Цифровые технологии охватывают в компании практически все процессы, начиная со сбора и обработки геолого-технологической информации, создания и актуализации геолого-гидродинамических моделей, принятия решений по выбору оптимальных геолого-технических мероприятий (ГТМ) и их реализации.
Дальнейшее развитие цифровых технологий при разработке месторождений предполагает создание интеграционной среды принятия решений, в которой объединены все пользователи информации. Решения принимаются на основе многовариантных расчетов на геолого-гидродинамической и экономической моделях с учетом оцифрованных рисков.
В ходе всей этой масштабной деятельности возникла необходимость в создании совершенно новых, не похожих на другие структур. Так образован и успешно работает Центр бурения. В 2016 году появился Центр ГТМ. Здесь на базе цифровых решений моделируются мероприятия, повышающие нефтеотдачу пластов.
Дело в том, что на поздней стадии разработки месторождений большой потенциал заложен в применении постоянно действующих геолого-гидродинамических моделей. По словам заместителя генерального директора «Татнефти» по разработке и добыче нефти и газа Рустама Халимова, они дают возможность планировать наиболее эффективные геолого-технические мероприятия, оптимально проектировать скважины, целенаправленно управлять системой поддержания пластового давления.
С прошлого года в компании работает Центр моделирования, который стал прорывным проектом. Он создан для оптимального проектирования разведки и разработки геологических объектов, объективной оценки аккумулированных в них запасов. В процессе этой работы создаются различные карты: эффективных нефтенасыщенных толщин, проницаемости и пористости коллекторов, пластовых давлений, структурная.
Теперь уже все новые эксплуатационные скважины снабжаются секторными моделями с расчетом прогнозных показателей работы. Это позволяет оптимизировать режимы работы скважин, рассчитывать варианты разработки, выявлять остаточные запасы нефти.
А к 2020 г. геолого-гидродинамическими моделями планируется обеспечить основные промысловые объекты компании. По большому же счету Центр моделирования рассматривается как база для формирования центра цифрового управления всех бизнес-дивизионов компании.
В планах -- создание Центра аккредитации и экспертизы на базе московского Научно-технического центра «Татнефти» в Сколково.
Для моделирования применяется большое количество программных продуктов, которые в «Татнефти» объединяются на основе единой базы данных. В первую очередь это программный комплекс КИС АРМИТС, КИС «Татнефть-нефтедобыча», Roxar, T-navigator и другие.
Многовариантность расчетов на модели требует быстрой обработки геофизических данных. Специалисты «Татнефти» совместно с учеными Казанского (Приволжского) федерального университета разрабатывают программный комплекс на основе нейросетевой интерпретации каротажного материала. Создаваемый искусственный интеллект позволяет заменить ручную обработку ГИС на компьютерную, автоматически выделять пласты, их фильтрационно-емкостные свойства, насыщение пластов и существенно ускорить процесс создания моделей.
В 2017 г. начато внедрение экспертно-аналитической программы NGT Smart для оперативного мониторинга и управления разработкой нефтяных месторождений. Она как рабочий инструмент промысловых инженеров-разработчиков обеспечит качество геолого-промысловой информации, единое информационное пространство и визуализацию данных.
Цифровые технологии сегодня стали повседневностью и для операторов по добыче нефти: в их распоряжении -- смартфоны с приложением АРМ (автоматическое рабочее место).
«Татнефть» реализует совместные проекты с известными IT-компаниями: «1С», «Лаборатория Касперского», «Шнейдер Электрик». Используются возможности Иннополиса. С Российским ядерным центром (РФЯЦ, г. Саров) готовится дорожная карта по совместной разработке программного обеспечения для моделирования месторождений, по использованию суперкомпьютерных технологий. Есть планы совместно разрабатывать методологии создания цифровых предприятий.
В качестве одного из примеров синергетического эффекта интеллектуализации нефтедобычи выше уже был назван многостадийный гидроразрыв пласта. Это стало эффективным решением в условиях, когда значительная часть запасов «Татнефти» сосредоточена в карбонатных коллекторах, имеющих низкую проницаемость, сложную структуру пласта и высокую вязкость нефти, говорит заместитель генерального директора компании по ремонту, бурению скважин и повышению нефтеотдачи пластов Ринат Шафигуллин.
Как это происходит? На базе трехмерной модели месторождения проектируются горизонтальные скважины и проводятся расчеты гидроразрыва пласта, процесса создания трещин в горной породе. Длина последних достигает 400 метров, высота -- 50 метров, что позволяет охватывать максимальные объемы труднодоступной нефти.
Непрерывная оцифровка данных, получаемых в ходе бурения, позволяет иметь характеристики пласта в онлайн-режиме и эффективно управлять скважиной. На заключительном этапе ведется онлайн-контроль за проведением серии ГРП по всему стволу скважины. При этом давление на ее устье достигает 600 атмосфер, а суммарная мощность насосных агрегатов -- 11 тыс. лошадиных сил.
В дальнейшем будут обрабатываться все большие данные, что позволит создавать более сложные и технологичные скважины с неограниченным количеством трещин.
Цифровизация охватывает и другие бизнес-дивизионы компании. Многоуровневая интегрированная архитектура АСУ создана на «ТАНЕКО». Она автоматизировала контроль над всеми процессами, включая безопасность. Динамическая модель производства и развития в реальном времени формирует информацию для повышения эффективности предприятия. А благодаря программе на платформе «1С: Предприятие» автоматизирована система обслуживания, контроля производства и капитального ремонта оборудования. Все это позволяет «ТАНЕКО» выпускать высококачественную продукцию, которая за короткое время стала широко популярной на рынке. Кстати, раскинутая на тысячи километров автозаправочная сеть «Татнефти» объединяется системой АСУТП «БУК».
На нижнекамском шинном комплексе внедряется интегрированная система управления цепочкой поставок, повышающая уровень сервиса и снижающая затраты. На очереди -- проект «Умная шина»: в покрышки будут вживляться цифровые чипы с сенсорными датчиками, позволяющие отслеживать весь жизненный цикл колес. Выдаваемая потребителю информация о ходе эксплуатации позволяет своевременно принимать меры по продлению жизни шины.
«Информационные технологии мы рассматриваем не только как инструмент перезагрузки существующих производственных блоков, но и для организации своего IT-бизнеса по созданию интеллектуальных продуктов и их реализации на рынке», -- говорит Наиль Маганов.
Основой успеха в цифровой трансформации компании генеральный директор называет высококвалифицированных специалистов. Поэтому «Татнефть», по его словам, активно инвестирует в подготовку кадров. Для этого компания, например, активно поддерживает кафедру информационных технологий Альметьевского государственного нефтяного института. В этом вузе открыта магистратура, нацеленная на подготовку кадров для Центра моделирования. В республиканских вузах созданы целевые группы по подготовке программистов. В образовательные программы Корпоративного университета «Татнефти» введены курсы по информационным системам управления.
«Думаем и о создании собственной “IT-долины”, где мы сможем взращивать настоящие таланты, генерировать блестящие идеи и претворять их в жизнь», -- надеется Наиль Маганов.
Анвар Маликов
Дополнительная информация
По поводу главной выставочной «фишки» «Татнефти» -- 3D (трехмерной) установки ЭЛОУ-АВТ-6 -- ключевой в строящейся второй очереди «ТАНЕКО» -- были получены пояснения у руководителей авторского коллектива. Вот что рассказали генеральный директор «Оргнефтехим-холдинга» Александр Бабынин и директор «Оргнефтехимпроекта» Алексей Ваганов.
Вначале в «Татнефти» провели глубокую проработку проекта ЭЛОУ-АВТ-6, после чего проектировщики продолжили работу -- от создания базового проекта технологии до виртуального двойника.
«Сейчас проектированием в 3D никого не удивишь, но, когда проект принят, уже в процессе строительства, а затем и при эксплуатации выплывает множество мелких проблем, -- говорит А. Бабынин. -- Поэтому у нас возникла идея погрузить человека в виртуальную реальность, чтобы можно было как бы изнутри совершать “обходы”. Наше ноу-хау и заключается в создании практической системы, в данном случае применительно к НПЗ. Она дает возможность проводить визуальный контроль на всех этапах создания объекта, взаимодействовать всем участникам процесса, а затем и при эксплуатации».
Для «Оргнефтехим-холдинга» это уже четвертый программный продукт, самый масштабный, и теперь есть планы выходить с этим на рынок. Сейчас обкатывается движок с принципиально новым подходом в проектировании и другим функционалом.
«Сегодня возможности 2D для повышения качества проектной документации практически исчерпаны, -- дополнил А. Ваганов. -- Требуются недели, чтобы освоить информацию через чертежи, сопоставить разные части проекта, оценить удобства эксплуатации, возможности обслуживания ремонта. А 3D модель позволяет видеть сразу все -- и строительную часть, и технологическую… При этом не просто видеть, но и ходить, присутствовать внутри этого прообраза будущей установки. Здесь интегрированы рабочие места и проектировщика, и строителя, и эксплуатационника».
Это принципиально новый подход к организации высокотехнологичного рабочего места инженера -- с его погружением в виртуальную реальность. Появилась возможность получить максимум информации за минимум времени. А ведь в модели 80 тысяч элементов! Детализация сделана вплоть до штуцеров, элементов трубопроводов: фланцев, клапанов задвижек, даже до светильников, поручней и ступенек лестниц…
Истинные габариты элементов заданы с целью, чтобы модель была максимально приближена к реальной. Это еще и модель человека, при помощи глаз которого инженер «путешествует» по установке. Виртуальному работнику задаются реальные параметры фигуры человека, рост с учетом каски, даже длина рук… Ведь ему придется обслуживать все это, и заранее можно выяснить, насколько объект удобен и ремонтопригоден.
«Это первая ласточка. Будут виртуальные двойники других строящихся объектов, -- уверил Ваганов. -- На очереди -- установка гидроочистки, затем -- алкилирования…»
«Для меня это обыденная реальность, -- ответил Наиль Маганов на просьбу журналиста описать ощущения от погружения в заводской “виртуал”. -- Но ребята молодцы, мы давно об этом думали, и вот сделан первый большой шаг».
