Стратегические направления технологического развития в нефтегазовой промышленности: в контексте перехода к шестому технологическому укладу



В статье исследуются основные направления технологического развития нефтегазовой промышленности в среднесрочной перспективе. В работе использованы методы ретроспективного, графического, статистического, сравнительного анализа. В качестве ключевых направлений преобразования нефтегазовой промышленности России в контексте перехода к шестому технологическому укладу обозначены технологии искусственного интеллекта; «умное месторождение», Smart Field (SF); технологии проектного управления.

Ключевые слова: нефтегазовая промышленность, технологическое развитие, искусственный интеллект, «умное месторождение», технологии проектного управления.

The article examines the main directions of technological development of the oil and gas industry in the medium term. The work used methods of retrospective, graphical, statistical, and comparative analysis. Artificial intelligence technologies are identified as key directions for transforming the Russian oil and gas industry in the context of the transition to the sixth technological order; “smart field”, Smart Field (SF); project management technologies.

Keywords: oil and gas industry, technological development, artificial intelligence, “smart field”, project management technologies.

В условиях перехода к шестому технологическому укладу главным лейтмотивом развития современной нефтегазовой промышленности, функционирующей в контексте экстремально высокой экономической турбулентности, служит автоматизация технологических процессов, обеспечивающая предельное сокращение производственных издержек. Основные контуры технологического преобразования отрасли формируют прорывные информационные технологии, направленные на окончательное упразднение архаичных форм и методик нефтегазодобычи и обеспечение устойчивого фундамента для реализации умных месторождений и скважин. Парадигма умной нефтегазовой промышленности, будучи направленной на тотальную автоматизацию и роботизацию производственных решений, призвана компенсировать выпадающие нормы прибыли в условиях сегодняшнего падения спроса на углеводороды.

Стандартные технологии не могут обеспечить решение нестандартных задач, поскольку предполагают непропорционально высокие затраты (временные, трудовые, финансовые, материальные). Преимущественно прорывных технологий, на которых зиждется будущее нефтегазовой промышленности, связано приоритетно с возможностью эффективного решения как стандартных, так и нестандартных задач. Однако, несмотря на существующий потенциальный запрос со стороны нефтяных компаний, создаваемые прорывные технологии не находят широкого применения в секторе upstream, и зачастую не преодолевают стадию прототипа, а цифровая трансформация производства, при этом, протекает медленно и не обеспечивает желаемый результат (рисунок 1).

Рис. 1. Стандартные технологии (СТ) и Прорывные технологии (ПТ) [1]

Основные факторы, препятствующие внедрению новаторских технологий в нефтегазовую промышленность, и, соответственно, полноценному переходу к шестому технологическому укладу, связаны со сложностью интеграции прогрессивных идей в виду отсутствия реальных механизмов их апробации. Помимо того, дополнительными факторами выступают: глобальная ориентированность производственного процесса на стандартные технологии, дефицит высококомпетентных кадров, а также ограничивающие правила закупочной деятельности. Наиболее труднопреодолимой проблемой является сложность внедрения прорывных технологий в производство, т. к. обеспечиваемый скачок эффективности результирующего продукта предполагает и новый подход к достижению желаемого результата: смену устаревших парадигм и принципиальную модернизацию всего производственного процесса (рисунок 2). Для снятия ряда ограничений и реорганизации стандартного подхода целесообразным представляется применение «SAI-SVision» — технологии, меняющей ценностно-смысловое и функциональное ядро производственных работ в нефтегазовой промышленности.

Рис. 2. Прорывная vs Стандартная технология [2]

Внедрение технологии полнообъемной сейсмической интерпретации «SAI-SVision» всецело трансформирует возможности для реализации прорывных технологий, приоритетные из которых:

— технологии искусственного интеллекта;

— «умное месторождение», Smart Field (SF);

— технологии проектного управления.

Технологии искусственного интеллекта направлены приоритетно на сокращение цепочки построения геологоразведочных работ посредством автоматизации производственных процессов и преобразования цифровой среды. В среднесрочной перспективе в направлении развития технологий ИИ в нефтегазовом деле основными приоритетами представляются:

— разработка цифровых двойников (проактивное управление процессом строительства скважин);

— интеграция новых инструментов ИИ в дистанционный мониторинг операционной деятельностью;

— использование интегрированных кросс-функциональных показателей эффективности систем ИИ, обеспечивающих оптимизацию всех этапов операционной деятельности нефтегазовой компании.

Основные цифровые технологии, применяемые сегодня в нефтегазовом деле: Big Data, или «большие данные»; нейротехнологии и искусственный интеллект; системы распределенного реестра; квантовые технологии; новые производственные технологии; промышленный интернет; компоненты робототехники и сенсорика; технологии беспроводной связи; технологии виртуальной и дополненной реальности. Обозначенные технологии направлены на решение целого спектра производственных задач: планирование разработки, оптимизация технологических режимов, прогнозирование различных типов осложнений при бурении (прихваты, поглощения, ГНВП, износ долота и др.) нефтяных и газовых скважин [3].

«Умное месторождение», Smart Field (SF) — комплекс программных и технических средств, обеспечивающих эффективное управление нефтяным пластом с целью максимизации объема добычи углеводородов. Идеологическим базисом системы служит постулат об этичной эксплуатации месторождений, что обусловлено объективными потребностями в продлении периода их эксплуатации. По состоянию на январь 2023 г. в мире функционирует всего 250 «умных скважин», а в России 50, из них 5 — относятся к «умным скважинам» второго поколения. Наиболее крупные «умные скважины», размещенные на территории РФ: Роснефть (Ванкорское; Приобское; Одопту — Сахалин I); TNK-BP (Уватская группа месторождений (Урненское); Каменное; Самоотлорское; Ваньеганское); Татнефть (Ромашкинское) и т. п. Как показала практика, «умные скважины» обеспечивают сокращение себестоимости эксплуатации месторождений на 20–25 %, что свидетельствует о высокой эффективности технологии [4].

Технологии проектного управления направлены на оптимизацию жизненных циклов месторождений, интенсификацию перехода от стадии «выхаживания» до «рассвета» и предельное поддержание жизнедеятельности на стадии «стабильности» (рисунок 3).

Рис. 3. Технологии моделирования и программы анализа информаций на отдельных этапах геологоразведочных работ и разработки месторождений углеводородов [5]

На каждом этапе и стадии жизненного цикла месторождений существует целый спектр отдельных задач, эффективность реализации которых зависит от прогрессивности применяемых технологий и успешности их адаптации. Сегодня проектное управление, будучи единственным инструментом адаптивного развития и реализации нефтегазовых инвестиционных проектов, активно внедряется в практику как крупных, так и малых нефтегазовых компаний.

Таким образом, стратегические направления преобразования нефтегазового дела в среднесрочной перспективе связаны с интеграцией высоких технологий, интеллектуализацией производства, автоматизацией бизнес-процессов, обеспечивающих формирование принципиально иной (высокого порядка) нефтегазовой экосистемы. Основные пути развития цифровых технологий связаны с системами искусственного интеллекта (машинное обучение, углубленное машинное обучение), ботосферой (роботизация, боты, дроны) и виртуальной реальностью (дополненная реальность, цифровой двойник, смешанная реальность). Обозначенные технологии призваны сократить производственные издержки на нефтегазовых месторождениях за счет снижения неопределенности при принятии управленческих решений, одновременно с этим, увеличивая рентабельность и экономическую эффективность эксплуатации месторождений.

В перспективе для эффективного применения прогрессивных технологий в нефтегазовом деле представляется целесообразным конструирование единого технологического пространства — цифровой платформы со структурированными данными по методикам, решениям и специализированным системам. Данные перспективы, в свою очередь, связаны с агрегированием разнородных программно-алгоритмических комплексов (ПАК) ИИ в единую систему. Под агрегированием разнородных ПАК ИИ понимается их объединение в самообучающуюся систему на основе унифицированных алгоритмов самоорганизации ИИ, образующих единую Smart среду (платформу) в информационно-управляющем пространстве технологическими процессами нефтегазовой отрасли.

Литература:

1. Керимов В. Ю., Сенин Б. В., Богоявленский В. И., Шилов Г. Я. Геология, поиски и разведка месторождений углеводородов на акваториях Мирового океана. М., «ООО Издательский дом Недра», 2016, 411 с.
2. Сенин Б. В., Керимов В. Ю., Богоявленский В. И., Леончик М. И., Мустаев Р. Н. Нефтегазоносные провинции морей России и сопредельных акваторий // М.: «Издательский дом Недра», 2020. — 340 с.
3. Азиева, Р. Х. Экономические исследования и анализ развития нефтегазового комплекса // Вестник евразийской науки. 2023. № 1. С. 33–40.
4. Селезнева М. А., Волков А. Р. Направления долгосрочного развития российского нефтегазового сектора в условиях декарбонизации // Креативная экономика. 2023. № 2. С. 695–712.
5. Lapidus A. L., Kerimov V.Yu., Mustaev R. N., Zhagfarov F. G. Natural bitumen: physico-chemical properties and production technologies. Solid Fuel Chemistry. 2018. 52(6). pp. 344–355.