Ученые предложили экономный подход для изучения недр
Добыча газа начинается с цифровой модели месторождения – компьютерной копии подземного пласта. Для того, чтобы ее построить, нужно вычислить множество параметров: насколько пористая порода, как легко через нее проходит газ, какое там давление, что за вода вокруг, как устроены пласты. Эти исследования стоят дорого.
Подготовка к разработке каждого месторождения, даже очень перспективного, идет долго и требует значительных трудовых и денежных затрат. Исследователи Российского государственного университета нефти и газа имени И. М. Губкина разработали подход, который позволит сократить расходы на исследование газовых месторождений и повысить эффективность планирования добычи. Все это станет возможным благодаря математическому моделированию.
Меньше лишних измерений
Чтобы оптимизировать процесс, ученые на компьютерной модели месторождения начали по одному выстраивать каждый параметр и смотреть, как изменится прогноз добычи, если, например, изменить пористость породы, давление или свойства воды. Какие-то критерии сильно меняют результат, а какие-то – почти ни на что не влияют. Затем специалисты строят диаграмму. Самые важные параметры оказываются наверху, самые незначительные – внизу, а между ними – плавный переход. Получается фигура, похожая на смерч или торнадо. Вершина «смерча» – это то, что действительно нужно измерять особенно точно. «Хвост» – то, на чем можно сэкономить.
Ученые протестировали этот метод на данных 66 реальных газовых залежей Западной Сибири и увидели, что «смерч» для разных типов месторождений выглядит по-разному. Для неглубоких сеноманских залежей наверху оказались свойства пластовой воды и то, как газ и жидкость двигаются через породу. А для более глубоких готеривских залежей важнее точный объем газа и понимание, какие участки пласта реально работают. Поэтому один и тот же список считающихся обязательными исследований не подходит для всех месторождений.
Если это понимать заранее, можно не проводить те измерения, которые не имеют решающего значения для прогноза добычи. Авторы оценивают потенциальную экономию в 30-300 миллионов рублей в год на одном месторождении.
Запас технологий
В нефтегазовой отрасли России накоплен большой опыт создания и применения собственных вычислительных инструментов, которые помогают прогнозировать «поведение» месторождений.
Например, «Роснефть» еще с 2014 года использует гидродинамический симулятор «РН-КИМ» для создания моделей месторождений и прогнозирования работы скважин. К 2024 году симулятор использовался для создания 95% моделей объектов компании, а экономия за 2023 год превысила полмиллиарда рублей. «РН-КИМ» работает со статическими моделями, которые создают в другом программном комплексе – «РН-ГЕОСИМ». В нем строится 80% новых геологических моделей компании. Комплекс позволяет автоматизировать построение моделей и проводить экспресс-анализ запасов. Экономия за счет отказа от стороннего ПО оценивается в более 700 миллионов рублей ежегодно.
У «Газпром нефти» есть GeoMate – информационная геологическая система, которая аккумулирует и анализирует данные обо всех месторождениях компании. Платформа учитывает влияние более 200 геологических параметров и объединяет около 80% операций по анализу геолого-геофизической информации (сейсмика, данные скважин, керн). В GeoMate включены элементы искусственного интеллекта для интерпретации сейсмики и геологического моделирования.
А ученые «Сколтеха» разработали подход, объединяющий машинное обучение, искусственный интеллект и многокритериальную оптимизацию для подбора эффективных режимов бурения в сложных карбонатных породах. Для одной из скважин модель оценила потенциальный прирост скорости проходки до 68,4% при одновременном снижении нагрузки на оборудование.
Точность и эффективность
Согласно планам энергетического развития до 2050 года, Россия намерена увеличить добычу газа на 34,3% по сравнению с уровнем 2024 года, доведя объем до 920 миллиардов кубических метров. И прогноз добычи играет важную роль. Тем более что сейчас Россия может опираться на собственные цифровые решения, которые по скорости и точности не уступают зарубежным аналогам.
Цифровизация меняет сам подход к изучению недр. Если раньше точность прогнозов связывали с увеличением количества исследований, то теперь вычислительные методы позволяют эффективнее использовать уже имеющиеся данные и определять, какие дополнительные измерения действительно необходимы.
