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

«Газмагеддон» наоборот «Газмагеддон» наоборот

Мировой рынок газа столкнулся с небывалым ростом цен

Эксперт
Можно ли заработать на инвестициях в салат, овсяное молоко и пиццу из цветной капусты Можно ли заработать на инвестициях в салат, овсяное молоко и пиццу из цветной капусты

Действительно ли компании, производящие овсяное молоко — это хорошее вложение

Forbes
Коммерческие авто заехали в дефицит Коммерческие авто заехали в дефицит

Продажи автомобилей в России активно восстанавливаются после последних лет

Эксперт
Водолей – холодный, Рыбы – тихие. Самый темпераментный знак зодиака – кто это? Водолей – холодный, Рыбы – тихие. Самый темпераментный знак зодиака – кто это?

Какие знаки зодиака отличаются страстным, ярким темпераментом

Cosmopolitan
Занять у клиента Занять у клиента

Российские компании задумались о привлечении денег клиентов на свои счета

Эксперт
Интервью с Алексеем Гуськовым о фильме «Старые шишки» и пользе пандемии Интервью с Алексеем Гуськовым о фильме «Старые шишки» и пользе пандемии

Фильм «Старые шишки» — полуторачасовая комедия c Алексеем Гуськовым

СНОБ
Премия ВРАЛ: грустный рептилоид для Премия ВРАЛ: грустный рептилоид для

Торжественная церемония награждения авторов самых популярных лженаучных теорий

Популярная механика
Как у вас может случайно развиться аллергия на красное мясо? Как у вас может случайно развиться аллергия на красное мясо?

Как может внезапно появиться аллергия?

Популярная механика
Какими были новогодние подарки в СССР (много фото) Какими были новогодние подарки в СССР (много фото)

Вспоминаем популярные и желанные подарки в СССР

Maxim
Все, что вам нужно знать о родинках Все, что вам нужно знать о родинках

Разбираемся в непростой теме родинок вместе с экспертом

GQ
3 мифа о теории привязанности 3 мифа о теории привязанности

Стиль привязанности очень сильно влияет на нашу личность и на отношения

Psychologies
Как говорить о сексе, чтобы сказать, что хочешь Как говорить о сексе, чтобы сказать, что хочешь

Восемь простых правил обсуждения сексуальных желаний и фантазий

Reminder
Тусовки будущего: все, что нужно знать о секс-вечеринках в России Тусовки будущего: все, что нужно знать о секс-вечеринках в России

В последние пару лет в крупных городах России наблюдается бум секс-вечеринок

Playboy
«У сильных желаний нет обстоятельств». Как люди с ограниченными возможностями исполняют свои мечты «У сильных желаний нет обстоятельств». Как люди с ограниченными возможностями исполняют свои мечты

Что помогает людям с ограниченными возможностями добиваться желаемого

СНОБ
Факты о норвежской лесной кошке Факты о норвежской лесной кошке

Пушистые, социальные, похожие на рысь — что мы знаем о норвежских лесных кошках?

Популярная механика
Как российские IT-компании борются с одной из самых больших уязвимостей в коде Java Как российские IT-компании борются с одной из самых больших уязвимостей в коде Java

Log4Shell — самая большая уязвимость в истории современных компьютеров

Forbes
Портрет новой российской науки: Иван Клочков — физик, который делает алмазы из газа Портрет новой российской науки: Иван Клочков — физик, который делает алмазы из газа

Физик Иван Клочков: наука — это возможность по-новому взглянуть проблему

Esquire
Польза миндаля для мужчин: 12 свойств, за которые мы его ценим Польза миндаля для мужчин: 12 свойств, за которые мы его ценим

Миндаль — суперпродукт для мужского здоровья

Playboy
Археологи нашли на Урале погребение шаманки со связанными ногами Археологи нашли на Урале погребение шаманки со связанными ногами

Памятник относится ко второй половине IV века до нашей эры

N+1
Приглашение на корпоратив Приглашение на корпоратив

Благотворительность в России превратилась в полноценный рыночный сектор

Robb Report
Актриса Нелли Уварова: Самое главное в жизни — не тратить энергию на то, чтобы кому-то что-то доказать Актриса Нелли Уварова: Самое главное в жизни — не тратить энергию на то, чтобы кому-то что-то доказать

Нелли Уварова — о роли танцев в её жизни и благотворительности

СНОБ
Блистательное завершение праздничной еды Блистательное завершение праздничной еды

История десерта

Наука и жизнь
Смеемся до последнего: разговор с режиссером Смеемся до последнего: разговор с режиссером

Адам Маккей с удовольствием превращает леденящие кровь темы в комедийные сюжеты

Esquire
Уберут прыщи, починят цикл: 10 классных «побочек» противозачаточных таблеток Уберут прыщи, починят цикл: 10 классных «побочек» противозачаточных таблеток

Какие проблемы могут решить противозачаточные таблетки?

Cosmopolitan
50 м² 50 м²

Монохромная квартира по проекту Светланы Хабеевой

AD
Лифтинг в домашних условиях: маски, аппараты и другие методы Лифтинг в домашних условиях: маски, аппараты и другие методы

Несколько способов провести лифтинг лица в домашних условиях

Cosmopolitan
Недетские страсти: как сложились судьбы знаменитых вундеркиндов Недетские страсти: как сложились судьбы знаменитых вундеркиндов

Вундеркинды, которым не помогли их одаренность и таланты

VOICE
Птицы-дуплогнездники отпугнули захватчиков фальшивыми остатками трапезы хищника Птицы-дуплогнездники отпугнули захватчиков фальшивыми остатками трапезы хищника

Как птицы-дуплогнездники выигрывают конкуренцию за дупла

N+1
Какова красота: звездные мужчины, которым невероятно идет макияж Какова красота: звездные мужчины, которым невероятно идет макияж

Мужчины в звездной среде более восприимчивы к бьюти-экспериментам

Cosmopolitan
Активируем внутреннюю заботливую маму: инструкция для заботы о себе Активируем внутреннюю заботливую маму: инструкция для заботы о себе

Все советуют заботиться о себе, но как именно?

Psychologies
Открыть в приложении