Суперкомпьютер помогает нефтяникам исследовать недра

Сейсморазведка – один из геофизических методов исследования недр. Она позволяет оценить вероятное расположение ловушек – мест, где могут находиться углеводороды и другие полезные ископаемые. От точности и правильности измерений зависит, в каком месте компания начнет буровые работы и разработку месторождения и, как следствие, рентабельность проектов и рациональность использования полезных ископаемых.

Сейсморазведка важна для компании, поскольку защищает ее от бурения непродуктивных скважин, цитирует Saudi Aramco Чинвика Джеремайя, руководителя сейсмической бригады Отдела сбора геофизических данных. «Если вы привезли буровую установку без сейсмических исследований – это все равно что бурить вслепую, вы потеряете деньги», – отмечает Джеремайя.

Сама Saudi Aramco среди прочего использует суперкомпьютер для анализа больших данных и запуска подробных 3D сейсмических моделей. Французская Total и национальная нефтяная компания эмирата Абу-Даби ADNOC (ОАЭ) в 2019 г. начали совместный проект по внедрению автоматизированной сейсмической съемки – с помощью дронов и наземных роботов. Они размещали и собирали сейсмодатчики без участия человека – в условиях климата пустыни это более безопасно и экономично, рассказывает руководитель направления «Промышленность» Института технологий нефти и газа Ольга Орлова.

Нефтегазовая BP применяет четырехмерную (4D) сейсмическую разведку высокого разрешения по узлам океанского дна на гигантском нефтяном месторождении Азери – Чираг – Гюнешли в Каспийском море у побережья Азербайджана, продолжает Орлова. «Исследовательский робот – это «второй пилот», который помогает сотрудникам высвободить время для творчества и лучшего понимания андеграунда», – рассказывает Педер Аурсанд, менеджер по недропользованию в Aker BP (автор разработки, «дочка» BP). Проект в Каспийском море стартовал в 2024 г. и рассчитан на пять лет.

Новые технологии – это не только экономия денег и ресурсов сотрудников, но и меньший вред для окружающей среды. «Например, в России используется подход, основанный на применении беспроводного оборудования и компактной техники, которые минимизируют размер создаваемых в лесах просек. Это спасение миллионов деревьев от необязательной вырубки, в том числе старовозрастных лесов, где проживает более 70% лесной биоты», – рассказывает Орлова.

Петабайты информации

«Исследовательская работа начинается с данных, которые собирались десятилетия. Большая их часть – это сейсмические данные, они сочетаются с данными каротажа скважин и проб керна. Со всем этим человеческий мозг не в состоянии справиться», – пишет в колонке Aker BP. Saudi Aramco приводит пример: с 2005 г. объем данных, полученных сейсмическими исследованиями, увеличился в 2500 раз. Для обработки этой информации бизнес уже давно использует компьютеры. Но с возможностями, которые открывает искусственный интеллект, вклад компьютеров поднимается на совершенно новый уровень, обращает внимание Aker BP.

Подобные разработки есть и в России. Например, на базе «РН-КрасноярскНИПИнефть» (входит в научно-проектный блок «Роснефти») действует Центр хранения сейсмической информации. Сейчас в хранилище собрано более 5 петабайт информации. «Это максимум среди нефтегазовых компаний России», – рассказывает пресс-служба «Роснефти». В 100 раз больше объема фонда Российской государственной библиотеки, в котором около 50 млн экземпляров книг и который занимает 8,5 га.

Работа центра основана на информационной системе «Корпоративный банк данных «Геобанк-Сейсморазведка», разработанной в красноярском институте. К этой системе подключены более 40 предприятий «Роснефти» и все корпоративные научные институты, а информация доступна онлайн.

Благодаря разработке «РН-КрасноярскНИПИнефть» обеспечиваются сохранность ценной информации, бесперебойный доступ к цифровой базе данных в любой точке страны. Это в среднем на 2% снижает затраты на проведение геологоразведочных работ, рассказывает представитель компании.

В 2023 г. специалисты «РН-КрасноярскНИПИнефть» разработали технологию на основе искусственного интеллекта, которая кратно сокращает время одного из начальных этапов обработки сейсмических данных – «пикирования первых вступлений». «Такие задачи со стандартным набором данных сейсморазведки, полученным на площади в 300–400 кв. км, «вручную» могут занимать до 80 рабочих часов, в то время как созданный алгоритм позволяет выполнить аналогичную работу в течение семи часов без участия специалиста», – говорит представитель «Роснефти».

Внедрение искусственного интеллекта в обработку и интерпретацию сейсморазведки позволяет «оцифровать» опыт экспертов, потративших десятилетия на освоение теоретических основ метода. Разработанная в «РН-КрасноярскНИПИнефть» технология по автоматизации выделения разломов (смещение горных пород под землей. – «Ведомости. Инновации и технологии») позволяет специалистам переключиться от монотонного выполнения работ «вручную» к творческому процессу разработки гипотез и их тестированию.

На этапах обработки и интерпретации сейсморазведочных данных передовые добывающие компании используют кластерные вычисления, 3D-моделирование. Это в разы ускоряет расчеты, увеличивает скорость анализа данных. «Алгоритмы обработки сейсмоданных совершенствуются постоянно, в том числе с применением машинного обучения для интерпретации сейсмики», – рассказывает замначальника департамента по добыче «Газпром нефти» Юрий Масалкин. По его словам, компания повторно обрабатывает имеющиеся сведения для получения новой информации, недоступной при прежних алгоритмах: «Нередко это позволяет нам открывать новые залежи на уже разрабатываемых активах».

По результатам анализа специалисты делают выводы о строении недр, принимают решения о бурении скважины, проверяют гипотезы, оценивают нефтеносные соседние участки и строят модели более крупных геологических объектов.

Уход в цифру

С 2020 г. весь цикл сейсморазведки и взаимодействие участников поисковых проектов «Газпром нефти» сопровождает цифровой двойник сейсморазведки. Это онлайн-платформа для планирования и реализации проектов по поиску нефти и газа.

«Система объединяет данные, накопленные с 1999 г. по более чем 800 геологоразведочным объектам во всех регионах деятельности компании», – рассказал «Ведомости. Инновации и технологии» Масалкин.

По его словам, за три года использование системы позволило сократить длительность проектного цикла на 25%.

«Мы значительно продвинули и углубили наши разработки в области использования машинного обучения для интерпретации сейсмики. От базовых задач по выделению границ слоев и разломов мы перешли уже к прогнозу свойств геологического разреза и используем для этого не только сейсмику, но и скважинные данные», – говорит он.

В ближайшей перспективе, считает Масалкин, это даст возможность специалистам повысить точность прогноза запасов и ресурсов, а также снизить геологические неопределенности.

Еще одна технология позволяет «Газпром нефти» получать детализированные геофизические данные за счет более плотной расстановки одиночных высокочувствительных беспроводных сейсмодатчиков. «Один беспроводной датчик заменяет до 10 проводных, традиционно используемых в сейсморазведке. Как следствие, растет точность прогнозов», – говорит Масалкин.

«Применяя современные цифровые технологии, специалисты «РН-КрасноярскНИПИнефть» получили гигантский массив информации – «единый куб» для территорий Юрубчено-Тохомского и Куюмбинского месторождений, расположенных на юге Красноярского края. Его площадь – более 9000 кв. км, это больше площади современной Москвы», – сказал представитель «Роснефти». В основе – собранные за 20 лет данные сейсмической разведки.

Получение и обработка – это только начало, тщательная интерпретация полученных данных позволит оценить все особенности геологического строения месторождений, продуктивные отложения которых залегают на глубине около 2 км под землей. При этом результаты интерпретации обновляются в интерактивном режиме с учетом корректировки исходя из результатов новых данных – бурения скважин и исследований. 
Именно на этих данных основываются доразведка и разработка месторождений. «Роснефть» приводит пример использования полученных в результате переобработки данных при бурении скважины на Юрубчено-Тохомском месторождении в 2022 г.: «Полученный стартовый дебит нефти составил более 600 куб. м в сутки и стал рекордным на месторождении за последние 15 лет».