Как инженерный софт помогает извлечь нефть из камня

Нефтяной пласт похож на многослойный торт. Природа пропитала его углеводородами и водой, словно кондитер – коржи сиропом или кремом. Но в отличие от тех кусков нефтяного пирога, что подавались в эпоху легкой нефти, до сегодняшних дотянуться обычной «вилкой» не получится. Нефтяники имеют дело с твердыми, словно камень, неравномерно пропитанными пластами, залегающими на глубине до нескольких километров.

Извлечь углеводороды максимально эффективно сегодня возможно только с применением наукоемкого программного обеспечения. В «Роснефти» большинство такого ПО разрабатывают специалисты научного института «РН-БашНИПИнефть». Здесь и создают софт, и применяют его для определения перспективных участков нефтедобычи, составления цифровых моделей скважин, кустовых площадок и целых месторождений по всей стране. Вооружившись современными алгоритмами и методами искусственного интеллекта, инженеры, сидя за компьютерами, заглядывают вглубь земли, помогают нефтяникам подбирать эффективные способы бурения и увеличивать объемы нефтедобычи.

Как это происходит на практике, покажем на простых примерах.

Как кондитеру важно знать, каким именно сиропом или кремом пропитан корж, так и нефтянику необходимо понимать заранее состав «начинки» в пласте. В этом ему помогает современный программный комплекс «РН-Петролог». В него загружаются результаты геофизических исследований и лабораторных исследований керна (образцов горной породы). ПК помогает инженеру интерпретировать эти данные и точно определить, в каком продуктивном пропластке находятся углеводороды, а в каком вода, которая осложняет выработку запасов месторождений.

Узнать, где именно нужно бурить скважины, чтобы максимально эффективно добывать нефть, помогают многократные расчеты и математические эксперименты. Прежде чем приступить к бурению, геологи «Роснефти» создают цифровую модель месторождения в программном комплексе «РН-ГЕОСИМ».

Модель содержит информацию о структуре и насыщенности пласта. Начиная бурение скважины, нефтяники уже знают, что и на какой глубине находится внутри, а также объем геологических запасов продуктивных пластов. Здесь работает простое правило: чем больше «этажей нефтяного торта», тем больше запасов содержит месторождение. К примеру, на уникальном Самотлорском месторождении Западной Сибири таких продуктивных пластов целых 18, а количество пропластков доходит до 100. При этом Самотлорское нефтяное месторождение — крупнейшее в России и 7-е по размеру в мире.

На современных месторождениях нефтяной пласт находится, как правило, на глубине более двух километров. Бурить скважину приходится в условиях неопределенности, собирая актуальные данные буквально по пути. Попасть в нужное пространство (продуктивный коллектор) и провести по нему горизонтальную скважину длиной в несколько километров – ювелирная задача, которую выполняют геонавигаторы с помощью программного комплекса «РН-Горизонт+». В режиме реального времени они получают информацию с датчиков, установленных на буровом оборудовании, оперативно анализируют их и корректируют траекторию бурения.

Когда нефтяники начинают бурить новую скважину на основе созданной детальной цифровой модели пласта, они уже используют всю имеющуюся информацию. Тем не менее, продвигаясь вглубь, они постоянно получают новые объемы ценных данных. Чем ближе к цели, тем лучше понимание, насколько верной была модель, в каких геологических условиях будет добываться нефть.

Теперь представьте, что ваши коржи готовы и пришло время выбрать пропитку. Перед кондитером встает вопрос: как долго надо пропитывать и при какой температуре? Нефтяники решают аналогичные задачи с помощью гидродинамического симулятора «РН-КИМ». Высокопроизводительные вычисления, заложенные в основу этого программного продукта, позволяют спрогнозировать направления и скорость фильтрации нефти в пласте.

Современная скважина сначала уходит вглубь земли вертикально, а потом бурится в горизонтальном направлении. Для добычи нефти на большинстве месторождений, находящихся сейчас в разработке, пробурить скважину и спустить насос недостаточно. Нефть спрятана в низкопроницаемом камне. Чтобы ее извлечь, применяют технологию гидроразрыва пласта (ГРП).

В скважину под большим давлением закачивают желеобразную жидкость, в результате чего пласт разрывается и образуется трещина. В длину она может достигать сотен метров, в высоту — десятков метров. Чтобы зафиксировать трещину, вместе с жидкостью закачивается пропант – керамические гранулы диаметром до нескольких миллиметров. Всё это не даёт трещине сомкнуться и обеспечивает высокую проводимость. Технология позволяет увеличить дебит скважин многократно.

ГРП – эффективная, но при этом очень сложная и затратная операция, требующая тщательной подготовки. Для проектирования и анализа гидроразрыва сотрудники «Роснефти» выполняют инженерные расчёты в симуляторе ГРП «РН‑ГРИД». Математическая модель, зашитая в этот программный комплекс, позволяет наиболее точно описывать сложную геометрию трещины в зависимости от определенных геологических условий. «РН‑ГРИД» — один из самых быстрых симуляторов в мире. С его использованием «Роснефть» рассчитала уже более 30 000 дизайнов ГРП. Программный комплекс применяют в работе более 50 нефтегазодобывающих и сервисных организаций, в том числе зарубежных.

И так на каждом этапе нефтедобычи современное наукоемкое программное обеспечение помогает специалистам разного профиля принимать эффективные решения. Сейчас в корпоративной линейке «Роснефти» 23 ПО, которые покрывают основные процессы разведки и разработки месторождений. 10 программных продуктов компания вывела на внешний рынок, поддержав отрасль в сложный период введения антироссийских санкций и ухода из страны зарубежного ПО. Партнерам передано уже более 1000 коммерческих лицензий. Познакомиться с возможностями ПО «Роснефти», получить тестовые лицензии можно, оставив заявку на сайте rn.digital.