Конкуренция — двигатель инноваций

ВИК, которые по сути дела являются большими холдингами, включающими десятки предприятий, организовывались с целью повышения, в первую очередь, конкурентоспособности. Особое значение она имеет для компаний нефтяного и нефтегазового профиля: будучи основным источников экспортных и налоговых доходов страны, такого рода ВИК должны бороться за удержание и расширение своей доли мирового рынка, причем главным образом путем оптимизации бизнес-процессов за счет внедрения инновационных научных разработок.

По мере истощения традиционных запасов углеводородов конкурентными преимуществами ВИК становятся именно технологии и инновации. Причем растущий интерес сегодня вызывают НИОКР, связанные со следующими направлениями:

• интегрированное проектирование процесса разработки нефтегазовых месторождений, включая создание геологической модели пласта и экономическое обоснование этого процесса;
• разведка и добыча углеводородного сырья в осложненных геолого-геофизических условиях; (неантиклинальные ловушки, нефтеносные пески и сланцы, глубоководные и арктические шельфы и т. д.);
• цифровизация (в частности, создание собственных программных продуктов);
• высокотехнологичные методы поиска, разведки и добычи полезных ископаемых;
• наращивание эффективности производственных процессов при соблюдении комплекса экологических ограничений.

Заметим еще, что ситуацию усугубляют санкции со стороны западных стран: отечественная отраслевая наука поставлена перед необходимостью создавать НИОКР фактически в мобилизационном режиме. В этих условиях целесообразна локализация корпоративного НИОКР в самой ВИК. Тем более, что сложившийся за предыдущие годы потенциал научно-проектных комплексов таких компаний, как Роснефть, Лукойл и Газпром нефть, это позволяет. При этом источником новых технологий могут быть как сама ВИК (точнее, ее научно-технические подразделения), так и совместные разработки, проведенные с ее участием в технологических партнерствах, консорциумах, инновационных кластерах и тому подобных структурах.

Менеджмент нефтегазовых инноваций

Наибольшими возможностями для собственных НИОКР обладает ПАО "Роснефть", в структуру которого, по данным на конец 2020 г., входит крупнейший в Европе комплекс, насчитывающий 31 научно-исследовательский и проектный институт. Многие из них были созданы еще в советское время, а затем унаследованы Роснефтью, остальным ВИК пришлось создавать НИОКР-подразделения собственными усилиями.

Так, за реализацию технологической стратегии компании Газпром нефть, чья деятельность охватывает 40 регионов РФ, в том числе республики Татарстан и Башкортостан, отвечает корпоративный научно–технический центр НТЦ). В настоящее время его сотрудниками являются три профессора, пять докторов наук и 82 кандидата наук. Одним из важнейших направлений работы этой ВИК считается расширение исследовательской инфраструктуры.

Здесь создан уникальный Центр управления добычей, работа которого основана на использовании цифровых двойников (компьютерных моделей) реальных месторождений. При поддержке НТЦ в 2019 г. в Сколковском институте науки и технологий открылось подразделение "Бажен", задачей которого является разработка методов увеличения нефтеотдачи для условий баженовской свиты. В этой — расположенной в Западной Сибири — геологической формации площадью более 1 млн кв. км, по оценкам геологов, содержится 150–500 млрд т нефти. В том же Сколтехе в интересах Газпром нефти создана лаборатория компьютерного дизайна новых материалов.

В рамках реализации проектов, связанных с использованием искусственного интеллекта, Газпром нефть вошла в число учредителей научно-образовательного центра "Искусственный интеллект в промышленности" и сотрудничает по этому направлению с ведущими вузами страны. Кроме того, в альянсе с компанией Татнефть Газпром нефть планирует проводить на территории Приволжского федерального округа изучение возможностей поверхностно-активных веществ и полимеров для по повышению нефтеотдачи. Примечательно, что за один только 2019 г. Газпром нефть увеличила инвестиции в НИОКР в 2,5 раза.

Центром управления инновационной деятельностью ПАО "Лукойл" является научно-проектный комплекс "Лукойл-инжиниринг". В его состав, помимо центрального офиса в Москве, в качестве филиалов входят институты "КогалымНИПИнефть" (Когалым, Тюменская область) и "ПермьНИПИнефть" (Пермь). Причем Прикамье стало для Лукойла полигоном для внедрения отраслевых инноваций: нефтяной холдинг сосредоточил на этой территории все основные направления деятельности — от разведки и разработки месторождений до переработки и сбыта сырья.

Для расширения инфраструктуры НИОКР в Когалыме создается научно-образовательный центр для подготовки инженеров-нефтяников, концепция которого отработана в рамках проекта интеграции Лукойл-инжиниринг и Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ). Одна из целей этого проекта — создание цифровых интегрированных моделей месторождений. На площадке ПНИПУ строится также Центр для лабораторных исследований керна и пластовых флюидов. Ввод этого объекта в эксплуатацию намечен на 2023 г., стоимость реализации проекта оценивается в 440 млн руб.

Научно-техническим полигоном ПАО "Лукойл" является его дочерняя компания РИТЭК, специализирующаяся на производстве, испытаниях и внедрении новых технологий, техники и оборудования для добычи трудноизвлекаемых запасов углеводородов и повышения нефтеотдачи. Два из четырех территориально-производственных предприятий РИТЭК работают на территории ПФО: это ТатРИТЭКнефть (Республики Татарстан и Удмуртия) и РИТЭК-Самара-Нафта (Самарская и Ульяновская области).

Задачи схожие — подходы разные

Перечисленные выше задачи ставятся перед исполнителями НИОКР практически всеми ВИК. Однако, их приоритеты и подходы определяются корпоративными стратегиями, зависящими в свою очередь от географических, геолого-геофизических и экологических условий на тех площадях, где данная ВИК ведет свою основную деятельность по поиску, разведке и добыче углеводородов. Это, впрочем, не исключает параллелизма НИОКР, ведущихся в разных ВИК, но в нынешних условиях он обусловлен объективными причинами, в частности их конкуренцией на отечественных и мировых рынках. Как результат, у каждой ВИК есть свои технологические "фишки" — уникальные достижения, обозначающие как уровень ведущихся там исследований, так и их влияние на экономические показатели компании.

Прорывное значение для Роснефти и всей нефтяной отрасли имело создание промышленного симулятора гидравлического разрыва пласта (ГРП) "РН-ГРИД". Эта разработка позволяет просчитать и смоделировать технологический процесс, что повышает эффективность геологоразведочных работ за счет сокращения времени их выполнения и материально-финансовых издержек. Унификация проектирования ГРП за счет применения одного из самых быстрых в мире симулятора "РН-ГРИД" позволяет сформировать единое информационное пространство для всех проводимых в компании операций ГРП с последующим анализом и интеллектуальной обработкой данных по технологии big data (ежегодно на добывающих объектах Роснефти выполняется свыше 10 тыс. операций ГРП).

Математическое моделирование процесса образования трещин при проведении ГРП дает их геометрию с учетом целого ряда характеристик — геологического строения пласта, геомеханических свойств слагающих пород, параметров закачки жидкости разрыва и проппанта (материала, который используется для закрепления этих трещин). Одним словом, обеспечивает качественное проектирование ГРП.

В числе инновационных разработок Роснефти можно также отметить:

• технологию беспроводной регистрации сейсмических данных "Гепард", которая позволяет вести поисково-разведочные работы в труднодоступных регионах, а также оптимально проектировать их сейсмическую составляющую с учетом экологических ограничений;
• информационную систему "Цифровое месторождение", охватывающую все основные процессы нефтедобычи и логистики: тысячи датчиков в режиме онлайн выдают данные, по которым геологи и технологи дистанционно принимают решения, направленные на повышение эффективности нефтедобычи; заметим, что разработка данной системы велась в компании БашНИПИнефть, а апробировалась она на Илишевском месторождении, расположенном на территории Республики Башкортостан;
• симулятор РН-КИМ для создания и анализа 3-D моделей месторождений в системе поддержки принятия решений при разбуривании новых участков низкопроницаемых коллекторов;
• программный комплекс РН-ПЕТРОЛОГ для обработки и интерпретации данных геофизических исследований скважин;
• комплекс геомеханического моделирования при бурении "РН-СИГМА".

ПАО "Лукойл" (в лице компании РИТЭК) первым в России создало импортозамещающий комплекс заканчивания горизонтальных скважин. Не вникая в детали, заметим, что это оборудование позволит компании приступить к промышленному освоению трудноизвлекаемых запасов нефти.  В ноябре 2020 г. на основные элементы этого комплекса — муфту для проведения многостадийных ГРП и активационный гидромеханический ключ для нее — получены патенты РФ. За счет высокой управляемости данного оборудования срок освоения скважин с проведением многостадийного ГРП сократился более чем вдвое.

Из других инноваций Лукойла заслуживают внимания:

техническое решение от компании РИТЭК относительно использования попутного нефтяного газа для энергоснабжения буровых работ: благодаря ему энергозатраты на эти цели снизились вдвое по сравнению с применявшимися ранее дизельными генераторами, а выбросы углекислого газа в атмосферу существенно сократились;
проект по дистанционному мониторингу и управлению нефтегазовым оборудованием "Умная скважина", одним из партнеров которого стал Ростелеком: беспроводная технология позволяет передавать данные на расстояние до 15 км даже при наличии препятствий, при этом время реагирования на отклонения в функционировании скважин сократилось в 24 раза (с 4 часов до 10 минут);
мобильное приложение для мониторинга процесса работы скважин — "Мобильный обходчик", которое, в частности, позволяет контролировать работу оборудования с помощью смартфонов непосредственно на рабочей площадке; по оценке экспертов, прямых аналогов у этой системы нет, и она вполне конкурентоспособна по сравнению с продуктами таких мировых вендоров, как Honeywell, SAP и Wonderware;
созданный совместно с ПНИПУ комплекс "Инженерный симулятор", способный анализировать поступающую с месторождения информацию с целью повысить эффективность нефтедобычи и профилактировать неполадки и простои оборудования, а также экологические риски.

ПАО "Газпром нефть" первым в России применило беспилотные летательные аппараты для многоуровневой магнитометрической съемки — измерения геомагнитного поля на земной поверхности. Этот вид геологоразведочных работ позволяет получить первичную информацию о строении пород.

Свою версию цифрового продукта для моделирования процесса формирования трещин при ГРП Газпром нефть создает в составе консорциума, в который входят МФТИ, Сколтех, Санкт-Петербургский политехнический университет и Институт гидродинамики РАН. Разработка ведется на базе построенной компанией в Санкт-Петербурге распределенной вычислительной системы со скоростью свыше 100 Гбит в секунду, что позволяет сократить время моделирования до пяти раз и воспроизводить характеристики трещин, по предварительным оценкам, на 10-20% точнее.

В сотрудничестве с IBM Research Brazil Газпром нефть создает цифровой продукт "Когнитивный геолог", использующий машинное обучение и искусственный интеллект для анализа геологических данных и построения моделей на их основе. Данный продукт призван сократить процесс принятия решений с полугода до месяца при растущем — с каждым новым проектом — качестве.

Венчурный фонд "Новая индустрия" с участием Газпром нефти финансирует создание универсальной платформы телеметрии для сопровождения процессов бурения скважин. Высокоскоростные скважинные исследования позволяют получать в режиме реального времени данные о траектории бурения и свойствах геологических пород, а значит, контролировать и своевременно корректировать проводку скважин. Как результат, возрастет скорость строительства скважины и точность ее попадания в нефтеносный пласт, которая во многом определяет ее дебит. При этом будут минимизированы затраты на проект и риски при бурении.