Какие разработки двигают нефтегазовую отрасль вперед

Инновационные разработки нефтегазовой отрасли – на переднем крае научной мысли. Какие технологии будущего уже есть в России и над какими работают российские ученые?

Зеленые технологии и устойчивое развитие

На энергетику приходится более двух третей глобальных выбросов парниковых газов – в основном из-за использования в этом секторе ископаемого топлива, говорится в сообщении ООН. Именно поэтому компаниям энергетического сектора важно соответствовать новым экологическим, социальным и управленческим стандартам (ESG; от англ. environmental, social, governance – экология, социальное развитие, корпоративное управление).

Оценка внедрения принципов ESG показывает, как компании реализуют 17 целей устойчивого развития ООН, среди которых забота об экологии и окружающей среде. Это важное направление развития бизнеса во всем мире.

Российские компании в тренде: почти две трети из опрошенных экспертами Accenture (она опросила более 140 российских топ-менеджеров из 13 различных индустрий в 2021 г.) относят ESG-вопросы к топ-3 основных стратегических вопросов компании.

Опрос, который в апреле – мае 2022 г. провел Российский союз промышленников и предпринимателей среди 100 крупнейших российских компаний, показал, что для 99% из них повестка и проекты устойчивого развития и ESG не теряют своего значения и сохраняют актуальность и в условиях новых вызовов.

Задача «Роснефти» – оставаться надежным и эффективным производителем, при этом минимизируя воздействие на климат и окружающую среду, писала компания в отчете об устойчивом развитии за 2021 г.

Объем инвестиций «Роснефти» в природоохранные и природовосстановительные мероприятия в 2021 г. составил 55 млрд руб., говорится в сообщении компании. До 2024 г. компания планирует направить на реализацию экологических мероприятий своих нефтеперерабатывающих заводов около 136 млрд руб.

Одна из стратегических целей «Роснефти» – достичь нулевого рутинного сжигания попутного нефтяного газа (ПНГ) к 2030 г. Инвестиции компании, направленные на увеличение полезного использования ПНГ, повышение надежности трубопроводов, эффективное управление водными ресурсами, оптимизацию обращения с отходами и рекультивацию земель, в 2018–2021 гг. превысили 200 млрд руб., говорится в пресс-релизе «Роснефти».

«Одна из наших собственных передовых разработок – технология сжижения попутного газа (gas-to-liquid, GTL), позволяющая производить синтетическую нефть из попутного газа, – говорит представитель «Роснефти». – По своим потребительским качествам такая нефть ничем не отличается от «природной», а значит, ее можно поставлять по трубопроводам вместе с сырьем, добытым из недр. Это значительно сокращает затраты компаний на строительство дополнительной газовой инфраструктуры, а заодно повышает экологические и экономические характеристики проекта: вместо сжигания на факелах попутный газ приносит компаниям дополнительные десятки миллионов тонн нефти. Благодаря уникальной технологии «Роснефти» установки GTL получаются компактными, их можно использовать на удаленных месторождениях».

Последние десятилетия добыча углеводородов становится все более сложной, а регионы добычи – все отдаленнее. Поэтому роль природоохранных технологий будет только возрастать, объясняет представитель «Роснефти». Огромным потенциалом роста дальнейшего развития отечественной нефтегазовой отрасли в ближайшие десятилетия обладает Арктика, говорится на сайте инвестиционного портала Арктической зоны России. «Нефтяники всего мира пока не очень хорошо понимают, как работать в Арктике, поскольку исследований на эту тему мало», – утверждает представитель «Роснефти». Поэтому «Роснефть» активно изучает этот регион. Так, научный центр компании организовал более 40 экспедиционных работ, по результатам которых были изданы экологические атласы: «Карское море», «Море Лаптевых» и «Морские млекопитающие Российской Арктики и Дальнего Востока».

У компании есть ряд инновационных разработок, позволяющих работать в условиях Крайнего Севера. Например, биопрепарат для очистки северных морей от нефтяных загрязнений. Технология основана на использовании природных психрофильных микроорганизмов, которые питаются углеводородами. Подобные препараты существовали и ранее, но не работали в холодных северных морях. Специалистам «Роснефти» удалось адаптировать бактерии к низким температурам. Уже получено 39 патентов, идет процесс масштабирования технологии для промышленного производства биопрепарата, говорит представитель компании.

Зачем нефтяникам виртуальная реальность

Глобальный рынок дополненной и виртуальной реальности (AR и VR) в 2021 г. оценивался в $28,5 млрд, а к 2030 г. может достигнуть $200,1 млрд, подсчитали в Mordor Intelligence. Технологии AR/VR повсюду: с их помощью проводят операции, проектируют здания и строят навигацию. В России двигателями прогресса стали топливно-энергетический комплекс (ТЭК) и промышленность – более половины AR/VR-решений применяют именно здесь, пишет Алексей Феофанов, директор по развитию компании-разработчика Umbrella IT, в колонке для издания «Нефть капитал». Технологии AR/VR позволяют смоделировать почти любое оборудование и ситуации, которые могут случиться на производстве, а также визуализировать цифровые двойники (цифровые копии физических объектов или процессов, помогающие оптимизировать эффективность бизнеса).

Например, «Башнефть» и научный институт «РН-БашНИПИнефть» разработали учебные тренажеры на основе технологии AR. Такой формат позволяет сотрудникам получить практический опыт, повышает интерактивность обучения и снижает вероятность ошибок на реальном производстве, пишет компания.

В нефтегазовой отрасли недостаточно купить дорогое оборудование, его нужно своевременно обслуживать и чинить, пишет Феофанов. Одно из решений – удаленный эксперт: он глазами местного инженера в AR-очках может увидеть ситуацию на месте и подсказать верное решение. При этом экономятся деньги на командировку и, самое главное, время. Оборудование не будет простаивать, дожидаясь, пока приедет специалист.

Технологии AR также можно использовать для проведения психологических тренингов среди сотрудников. Такой тренинг с использованием VR-решений разработали специалисты факультета «Экстремальная психология» Московского государственного психолого-педагогического университета. Цель тренинга – увеличение общей удовлетворенности жизнью и повышение запаса жизненных сил его участников. Для проведения тренинга необходимы VR-шлемы и доступ в интернет.

В Московском государственном университете (МГУ) действует междисциплинарный VR-центр, специализирующийся на использовании VR-технологий для решения различных задач. Например, ученые МГУ в сотрудничестве со специалистами Научно-исследовательского испытательного центра подготовки космонавтов им. Ю. А. Гагарина благодаря VR-технологиям усовершенствовали алгоритмы управления 18-метровой центрифугой, в которой изучается влияние перегрузок на людей и технику. С помощью современных VR-систем ученые передали управление центрифугой непосредственно космонавту, находящемуся внутри капсулы. Такие исследования позволят сделать полеты безопаснее и снизить затраты на обучение космонавтов, отмечается в сообщении МГУ.

Искусственный интеллект экономит триллионы

Одно из перспективных направлений развития для нефтегазового сектора – внедрение интеллектуальных технологий. По оценкам отраслевых экспертов, которые приводит компания «Технологии доверия» в исследовании «Нефть и газ: цифровые технологии в геологоразведке и добыче», в мире суммарная экономия по направлениям разведки и добычи может достигнуть порядка $1 трлн.

В России экономический эффект от развития методов применения искусственного интеллекта (ИИ) в нефтегазовой отрасли может составить для компаний 2,95 трлн руб., для государства – 2,45 трлн руб. в 2025–2040 гг., писали в 2022 г. аналитики компании «Выгон Консалтинг».

Скважины – главная часть основных фондов на разрабатываемых нефтегазовых месторождениях, пишут ученый Александр Черников и его коллеги в журнале «Георесурсы» в работе, посвященной применению методов ИИ для выявления и прогнозирования осложнений при строительстве нефтяных и газовых скважин. При их строительстве до 20–25% времени уходит на борьбу с осложнениями и аварийными ситуациями. Затраты на устранение осложнений и аварийных ситуаций могут составлять до 25% стоимости строительства скважин.

В промышленности инструменты ИИ служат для обработки данных, позволяют быстро оптимизировать производственные процессы, определять, каким механизмам нужен ремонт. Но вот парадокс: в России ИИ используют только 3,6% промышленных компаний, подсчитали исследователи НИУ ВШЭ в докладе, посвященном цифровой трансформации. Один из лидеров – «Роснефть». Линейка наукоемкого ПО компании насчитывает 23 IТ-продукта, 10 из которых доступно для внешних заказчиков.

Эта гонка носит глобальный характер: Shell использует инструменты на базе ИИ для прокладки горизонтальных скважин. Глубоководные роботы на базе ИИ компании Exxon Mobil способны обнаруживать просачивающиеся при подводных работах масла. Совместное предприятие азербайджанской SOCAR и IBM планирует применять ИИ для проектирования скважин, определения расходов и сроков проектов, измерения ключевых показателей и выявления рисков.

Миллион роботов для нефтегаза

Потенциал применения роботов в нефтегазовой отрасли огромный, говорил изданию «Энергетика и промышленность России» руководитель центра цифровых технологий «Газпром нефти» Михаил Корольков. Роботов можно использовать во всех производственных процессах, но их основная задача – проведение угрожающих жизни человека работ и исследование труднодоступных мест. Однако в российской нефтегазовой отрасли роботов пока мало, отмечал Корольков. В 2022 г. планировалось довести долю произведенных в России робототехнических решений до 5%, напоминают эксперты НИУ ВШЭ. А к 2030 г. отрасли потребуется более 1 млн роботов, подсчитали в Минэнерго.

Работа уже идет: специалисты «РН-БашНИПИнефти» разработали и запатентовали специализированный роботизированный технологический комплекс для ремонта скважин. Его внедрение сократит продолжительность ремонта на 20%, исключит влияние человеческого фактора и снизит общую трудоемкость работ, уверена компания. В «Роснефти» разработаны также роботизированные системы диагностики нефтеперерабатывающего оборудования, два уже внедрены и применяются в «Уфанефтехиме». Проводятся испытания универсальной роботизированной платформы на магнитной подвеске для диагностики оборудования из ферримагнитных материалов.

«Мир интеллектуальной энергии безграничен», – считает Элинор Дубелл, вице-президент по цифровой науке и инженерии I&E («Инновации и инженерия». – «Ведомости&») компании BP. Сегодня роботы работают в паре с человеком, но безопасность и эффективность тем выше, чем более автономны роботы, рассуждает она. BP сейчас работает над более автономными роботами.

Британско-нидерландская Shell с помощью роботов контролирует выбросы метана на суше, инспектирует морское дно и подводное оборудование: трубопроводы, стояки, скважины, насосы и проч.

«Газпром нефть» работает над роботизированной модульной платформой для обслуживания объектов – помощников оператора добычи. «Татнефть» – над подводным роботом для очистки и осмотра трубопроводов, а также роботом, занимающимся очисткой резервуаров от шлаков, рассказывал на Промышленно-энергетическом форуме начальник управления разработки IТ-решений компании Евгений Швырков.

Новые материалы

Ископаемые углеводороды – это не только топливо, но и многие окружающие нас предметы: одежда, деньги, дома, корабли, косметика и лекарства. В другие сферы промышленности направляется более 16% добываемых углеводородов, писал портал dprom.online.

Например, в судостроении полимеры используются при производстве труб, элементов отделки, мачт. В авиастроении полимерные лакокрасочные материалы защищают от атмосферных воздействий и агрессивных сред, а также гасят вибрацию. Из углепластика – композитного материала (в основе которого также продукты нефтепереработки) – сделано крыло для самолета МС-21. Из него же делают велосипедные рамы, клюшки, сноуборды и шлемы для него.

«Роснефть» делает обсадные трубы для добычи нефти из циклопентадиена: они легче и долговечнее, чем металлические, но хорошо выдерживают динамические нагрузки.

Раньше в мире производили устойчивые полимеры, сейчас ученые стремятся создавать биоразлагаемые продукты, причем с управляемой биоразлагаемостью, рассказывал в интервью «Ведомости&» директор научного института «Роснефти» Константин Рудяк. «В будущем появятся материалы, которые смогут заменить природные. Например, древесину. Причем очень важно, чтобы эти материалы действительно были дружественные, гипоаллергенные, дышащие, безопасные, нетоксичные», – говорил он. А квантовый компьютер, над созданием которого сейчас работают ученые всего мира и который сможет справится с задачей менее чем за секунду, тогда как обычному компьютеру нужно было бы несколько лет, может потребовать пластика с новыми свойствами – гибкого и позволяющего создавать новые формы и возможности, рассказывал в интервью «Газета.ru» иностранный член РАН, специалист по созданию новых полимеров Хосе Мария Кенни.

«Сегодня отечественная нефтегазовая отрасль – передовая научно-технической мысли, – говорит представитель «Роснефти». – Свою роль сыграли и санкции, выступив своего рода катализатором импортозамещения. Однако достигнутый к настоящему времени технологический суверенитет российского ТЭКа – это скорее хорошо спрогнозированный успех, достижению которого способствует неуклонное стремление отрасли к инновациям». &