От «дикой кошки» к большим данным

Еще в первой половине ХХ века нефть добывали методом «дикой кошки» (wildcat drilling). В удаленных регионах люди находили залежи полезных ископаемых практически наугад. Современная «нефтянка» работает с куда большей точностью и меньшим риском, привлекая к решению непростых задач самых разных специалистов – от геологов до специалистов по машинному обучению. Как сегодня ищут нефть? Как отрасль использует большие данные? Как нефть превращается в бензин? Недавно компания «Газпром нефть» выпустила видеопроект «10 вопросов нефтяникам», в рамках которого эксперты ответили на эти и другие популярные вопросы. Редакция N + 1 выбрала самые интересные из них.

Зачем нефтяникам машинное обучение и большие данные?

Дмитрий Перец, специалист по данным: Машинное обучение – это те алгоритмы, которые работают на данных. Нет данных – нет машинного обучения. Например, в случае банковской сферы – эти данные уже хранятся. Вся информация о том, когда мы брали кредит, какой у нас доход, сколько членов семьи – это все уже везде есть, все банки к этой информации доступ имеют. В случае нефтяной отрасли, вся информация о том, как работают скважины и какие исследования на них проводились, хранится в базах данных. В научно-техническом центре нашей компании ежедневно генерится около 500 гигабайт информации. Моя задача – выгрузить эти данные, понять, как их можно использовать, и попробовать обнаружить взаимозависимость.

Как в отрасли применяется наука о данных?

Дмитрий: Я отвечаю за оптимизацию работы скважин: анализирую деятельность на месторождении и принимаю решение о том, например, какую скважину выключить, а какую перевести в другой режим работы. Такие задачи решаются в масштабах целого месторождения – то есть сотен скважин. Прокрутить все возможные варианты – нереально, но отсеить нерентабельные можно с помощью машинного обучения и интеллектуального анализа данных.

Можно ли загрузить знания и опыт инженера в компьютерную программу?

Дмитрий: Мозг – это миллиарды нейронов, которые между собой связаны. И где конкретно храниться память и знания разобраться сложно. На жестком диске все понятно, как информация записана и как ее выцепить. В случае человеческого мозга это огромная задача. У каждого есть такое, что слушаете какую-то музыку и резко вспоминаете – 2001-й год, гулял с девушкой. И вот какой участок мозга в этот момент активизировался, откуда эта информация появилась, какие нейроны стали активироваться – это очень сложно. Я уверен, что через какое-то время такие технологии и возможности станут доступными. Мы сможем записывать все свои воспоминания и знания, прокручивать все что было лет 50 назад. Другое дело – как мы будем этим пользоваться. К примеру, сериал «Черное зеркало» показывает, что, к сожалению, текущее человечество, наше сознание, наш менталитет не готов к тому, чтобы эти системы сейчас были внедрены. 

Правда ли, что нефть кончится?

Анна Ротару, геолог: Нет, не кончится. Геологические процессы на нашей планете продолжают происходить, органика никуда не девается. Возможно, через миллионы лет мы все станем нефтью, а пляжи, на которые мы сейчас ездим отдыхать, станут богатыми месторождениями для будущих стран.

Как раньше искали нефть?

Анна: Существовал метод, который назывался «wildcat drilling». Бурение шло наугад, однако все-таки основывалось на поверхностных свидетельствах того, что нефть может быть на территории бурения. Например, геолог видел вышедший на поверхность реперный горизонт (слой горной породы, отличающийся по геологическим признакам от окружающих его пород – прим.) Это означает, что где-то на глубине будет нефтяной пласт. Бурили до того момента, пока не найдут залежь либо не найдут вообще ничего.

Можно ли выкачать с месторождения всю нефть?

Анна: Такого не бывает. На 100 процентов выкачать залежь невозможно. Чаще всего в процессе эксплуатации месторождения растет обводненность по скважинам (относительное содержание воды в добываемой жидкости – прим.) Это уже не просто нефть, а совместный продукт: нефть плюс вода. Таким образом, достигается предел рентабельности и добывать становится невыгодно. В таких случаях, как правило, начинают работать с геологией и искать зоны, которые еще не были вовлечены в разработку.

За открытия в «нефтянке» можно получить Нобелевскую премию?

Владислав Крутько, научный сотрудник: Думаю, что да. Мы занимаемся фундаментальными исследованиями, а именно изучением взаимодействия флюидов (смесь углеводородов – прим.) с горной породой. Используемые нами для изучения и моделирования керна (образцов горной породы, извлеченной из скважины – прим.) методы – передовые в науке.

В нефтянке есть инновационные разработки?

Владислав: Нефтянка сейчас задает высокие требования науке. Установки, на которых мы проводим исследования, как правило, дорогостоящие. Простые эксперименты нас по качеству и количеству информации уже не устраивают, а нефтяная индустрия готова разрабатывать новые методики измерений и вкладываться в цифровые модели (виртуальные копии месторождений – прим.) и методы моделирования, которые стоят на передовой современной науки.

Как нефтяная платформа сохраняет устойчивость на море?

Алексей Уткин, начальник нефтяной платформы: Платформа представляет построено по гравитационному типу: жесткое основание стоит на дне и удерживается собственным весом. Снаружи под водой оно обсыпано крупными камнями и щебнем. В кессону (конструкцию для образования под водой или в водонасыщенном грунте рабочей камеры без воды – прим.) встроены датчики, которые определяют давление на грунт, наклон платформы и другие характеристики платформы.

Как бурить в вечной мерзлоте?

Евгений Коломейцев, работник нефтепромысла: Бурить там не сложно: это просто мерзлый мох и песок, ничего особенного. Больше проблем на обычных месторождениях, хотя мерзлота обладает своей спецификой. Главное – эту мерзлоту не растеплить. В обычных скважинах, когда мы бурим, промывочная жидкость, то есть буровой раствор не уходит дальше ствола. Зато в вечной мерзлоте есть риск размытия породы теплым раствором.

Как делают бензин?

Виталий Серюков, сотрудник нефтеперерабатывающего завода: Это очень длинный процесс, который занимает порядка 12 часов. Нефть, которая приходит на завод, попадает в блок предварительной очистки. Это огромный бак, к которому сверху подведено электричество. Под действием электрического поля молекулы воды образовывают крупные соединения, становятся тяжелее и оседают. Так нефть отделяется от воды и поступает в блок разделения. Затем предварительно подогретая в больших печах нефть поступает в ректификационную колонну – это своего рода кипятильник, где происходит разделение на светлые и темные углеводороды. Собранный на этой установке бензин переходит на следующую стадию, где под действием водорода очищается от различных сернистых соединений. На выходе мы имеем компонент бензина, который в дальнейшем смешивается с дополнительными присадками и наконец становится товарным бензином.

Какие тесты проходит бензин?

Виталий: Существует два способа: исследовательский и моторный. Исследовательский заключается в том, что бензин сравнивают с эталоном, октановое число которого составляет чуть выше 100. Моторный способ – это испытание бензина на двухтактном двигателе.

Чем 95-й отличается от 92-го?

Виталий: Эти цифры – показатель октанового числа. Сегодня производители делают все более малолитражные двигатели, но хотят, чтобы даже маленький двигатель мог выдавать мощность, сравнимую с чуть ли не «Формулой-1». И вот октановое число как раз обеспечивает нам быструю «приемистость» автомобиля, чтобы машина могла быстро стартовать с места.

У нефти есть срок годности?

Виталий: Нефть начинает портиться только тогда, когда ее выводят наружу. При контакте с кислородом улетучиваются легкие соединения, необходимые для создания бензина.