Нейросеть и микроорганизмы помогают нефтедобыче
«Татнефть» реализует проект, создающий цифровые модели жизнедеятельности микроорганизмов, повышающих эффективность нефтедобычи. Разработка получила грантовую поддержку Российского научного фонда в направлении «Биоэкономика».
Еще недавно это казалось невероятным, но сегодня объединение биологии и искусственного интеллекта открывает для нефтяников новые горизонты: на службу добывающей отрасли заступают микробы. Цель проекта компании – повышение коэффициента извлечения нефти на 5–15%.
Дело в том, что, если правильно «подкормить» микроорганизмы в нефтеносном пласте, они будут работать на добычу. Ряд штаммов микробов вырабатывает химические соединения, которые делают нефть более подвижной – например, биологические поверхностно-активные вещества (ПАВ) или кислоты. Также микроорганизмы способны выдавать биосурфактанты, биополимеры, ферменты и газы. В результате нефть становится проще выводить из породы, а добыча её заметно увеличивается.
Сегодня проблему представляет выбор подходящих штаммов. Для её решения учёные создают цифровую платформу с ИИ, которая по генетическим данным предсказывает, какой именно продукт будет продуцировать тот или иной микроб. Программа даже сможет выносить решение, насколько он полезен для конкретного месторождения. Компьютерные расчеты заметно экономят время по сравнению с долгими лабораторными тестами, и учёные получают в работу только самые перспективные варианты.
Альянс науки и промышленности
Проект, в котором задействованы четыре разнопрофильные организации, реализуется уже три года. На него было выделено 280 млн рублей по гранту Российского научного фонда, и это – престижная поддержка для междисциплинарного научного консорциума.
В таком союзе «Татнефть» обеспечивает доступ к скважинам, организует промысловые испытания и помогает адаптировать решения под реальные условия. Высшая школа нефти и Передовая инженерная нефтяная школа координируют междисциплинарную работу, связывая нефтяную инженерию и биотехнологии. «ЛИФТ Центр» делает секвенирование, прочитывая геном микроорганизмов. Центр инженерных разработок «Промышленная биотехнология» ИТМО разрабатывает цифровую платформу и модели ИИ, а также участвует в создании новых биопрепаратов.
Партнерство с микробами
Интересно, что «Татнефть» с 1970‑х годов использует закачку микроорганизмов в пласт с подачей кислорода и питательных субстратов. Технология становится серьезной альтернативой химическим методам, позволяя отказаться от применения большого объёма реагентов. Точечное воздействие на микробов экологичнее и дешевле в долгосрочной перспективе. «Меню» для микроорганизмов подбирается индивидуальное, с учетом множества факторов.
Сегодня компанией параллельно развивается проект замкнутого цикла с биоконверсией CO₂, в котором углекислый газ не просто улавливается, но используется как сырьё.
Для всех этих разработок подбор штаммов долгое время был эмпирическим: учёные высевали популяции в лаборатории и экспериментировали, оказывая на них определенное воздействие. Теперь биология становится предсказательной. Похоже, нефтедобыча серьёзно сближается с современными биотехнологиями, получая в своё распоряжение новый эффективный инструмент.
Макровозможности микромира
Ещё в 2019–2021 годах Научно-технический центр «Газпром нефти» разработал собственный штамм бактерии, производящей ксантановую камедь – биополимер, являющийся обязательным компонентом буровых растворов. Новый штамм вырабатывает в 2-4 раза больше ксантана, чем известные ранее бактерии, а продукт на 10% дешевле импортных аналогов. Штамм запатентован и включён во Всероссийскую коллекцию промышленных микроорганизмов.
Сегодня биоремедиация нефтезагрязнённых почв активно развивается по всей стране, особенно в Арктике. Эту технологию «Норникель» применил после разлива нефтепродуктов в 2020-м: загрязнённый грунт обрабатывали микроорганизмами, разлагающими органические загрязнители. К 2024 году пробы воды и почвы показали восстановление территорий.
Самый крупный и известный биотехнологический проект в российской горнодобыче – бактериальное выщелачивание золота, применяемое компанией «Полюс». Единственная в России промышленная установка бактериального окисления упорных золотосодержащих руд работает на Олимпиадинском месторождении Красноярского края. Бактерии окисляют сульфиды, извлекая золото из сульфидной оболочки.
Так что само по себе применение биотехнологии в добывающей отрасли – не новость. Но именно проект «Татнефти» и ВШН оказался инновационным в плане цифрового моделирования биологических процессов.
