Первый в России роботизированный центр исследований недр «Геосфера» открылся в начале этого года. На его территории работают 16 лабораторий и больше 100 сотрудников — математики, геомеханики, геофизики, химики, литологи и инженеры. Они моделируют все процессы, связанные с добычей нефти. Приоритетная задача центра — исследование образцов с месторождений трудноизвлекаемой нефти и из зон вечной мерзлоты.
Эпоха простых месторождений нефти заканчивается. Сегодня невозможно просто пробурить вертикальную скважину и найти на небольшой глубине залежи этого ресурса, как было еще 20 лет назад. Когда-то отечественные геологи регулярно открывали месторождения с запасами по 100 миллионов тонн нефти и больше, но в последние годы успехом считается найти и подтвердить 10 миллионов тонн в залежи.
Сегодня нефтедобывающей промышленности приходится работать со сложными месторождениями. Нефть в них залегает в твердой неоднородной породе и распределена по мелким порам, к стенкам которых отлично прилипает.
Разработка таких месторождений требует передовых технологий и глубокого понимания свойств недр. После первичной разведки исследователи бурят скважину длиной в несколько километров и извлекают оттуда керн — образец породы, способный дать огромный объем информации о месторождении. Каждый керн уникален, пробурить вторую скважину рядом и получить такой же не получится. Более того, бурение каждой скважины — это большие инвестиции, особенно за полярным кругом и в регионах со слаборазвитой инфраструктурой. Часто залежи нефти располагаются именно там.
Из-за этих особенностей разработки сложных месторождений нефтяникам нужно получать максимум информации из каждого образца керна. Цилиндр породы длиной один метр и диаметром 100 миллиметров — единственный прямой источник данных о свойствах недр в этой точке.
Компания «Газпром нефть» создала в Тюмени собственный высокотехнологичный центр изучения недр «Геосфера». Работники центра нашли способ получать максимум информации из каждого образца — каждый из них получает цифровой двойник.
Чтобы обеспечить исследователям комфортную работу, пришлось разработать несколько уникальных решений для учета и хранения керна. Прибывающий в «Геосферу» образец роботы сразу помечают штрихкодом и заносят в базу данных. После первичной обработки он отправляется в роботизированное хранилище. В нем умные помощники размещают керн на полках хранения, перемещают на транспортировщик и отвозят в лаборатории. Для роботов по всему центру нанесли разметку и поставили специальные двери. Это экономит лаборантам до 30 процентов рабочего времени.
Для каждого образца керна создают цифровой двойник — виртуальный образец, хранящий данные обо всех характеристиках реального. Керн проводят через томограф, зондовый сканер, скретчер, гамма-каротаж, атомно-силовую микроскопию, рентгеноструктурный анализ. Его распиливают, части разрушают под прессом, помещают в кислоты и среды высокого давления, вычисляют фильтрационные и другие физические характеристики. Все данные насыщают цифровой «паспорт» керна. С ним исследователи могут работать бесконечно, не разрушая реальный образец.
Все передвижения и исследования образца пород хранятся в цифровом виде. Такой подход позволяет нефтяникам увеличивать скорость исследований в несколько раз и быстрее принимать решения об исследуемых месторождениях.
Создание «Геосферы» — новый этап технологического развития российской энергетики. Роботизация операций, которые не требуют участия ученых, и перевод физических процессов в цифровую среду не только облегчат работу специалистам, но и ускорят и повысят точность сложнейших исследований. Нефтяникам это поможет в их ежедневной работе, а России — в поиске новых решений для добычи «трудных» углеводородов. Это колоссальные запасы, разработка которых без цифры еще вчера казалась невозможной.