Какие технологии в нефтегазе требуют скорейшего импортозамещения, когда искусственный интеллект заменит проектные институты и почему водородная энергетика интересна больше футуристам, чем промышленникам, рассказал в интервью "ДП" директор научно-образовательного центра "Газпромнефть-Политех" доцент Высшей школы передовых цифровых технологий СПбПУ Петра Великого Никита Шапошников.
Как за последние 2 года изменилась форма международного сотрудничества российских учёных с иностранными коллегами в области разработки технологий добычи нефти и в смежных отраслях? Продолжает ли НОЦ "Газпромнефть–Политех" работать вместе с зарубежными специалистами?
— Исследовательские программы и взаимодействие с международными партнёрами сохранились. В нашем случае это контакты с университетами Швеции, Норвегии, Германии. Там работает очень много русских людей. Те исследования, которые мы совместно вели, мы продолжаем осуществлять. Но новые, конечно, сейчас не начинаются.
Безусловно, наш ключевой исследовательский трек сейчас направлен на Китай, на Восток. К примеру, в конце прошлого года наш ректор академик Андрей Иванович Рудской в рамках визита в Китай для расширения взаимодействия с нашими партнёрами подписал соглашение об открытии нового политехнического института в Сиане совместно с Сианьским технологическим университетом. Создание этого института является, по сути, нашим окном в технологический мир Китая, в том числе и с точки зрения нефтегаза.
Параллельно с этим в городе Сиань наши промышленные партнёры из разных компаний проводят совещания с коллегами из крупнейшей китайской национальной нефтегазовой корпорации и обсуждают синхронизацию России и Китая именно в технологической сфере. И в этом очень велика роль науки.
Можно ли примерно оценить соотношение европейских и азиатских проектов, в которых сегодня участвует Политех?
— В плане решений и технологий, применимых в нефтегазовой отрасли, — мы, конечно, на 80% ориентируемся именно на азиатских партнёров как в науке, так и в промышленности. Действительно, исследования и разработки в Китае по многим направлениям мощно шагнули вперёд, но есть направления, где впереди и мы, в большей степени касаемо цифровых технологий, интеллектуальных продуктов и так далее, поэтому, конечно, в этом контексте наше взаимодействие очень плодотворно.
Приходилось ли замораживать или полностью прекращать какие–то научные проекты?
— Общие тренды остаются теми же самыми, но в нашем случае существенно уменьшился фокус на ранее слишком завышенные со стороны Европы риски, связанные с "зелёной" энергетикой и углеродным следом. Мы были активно включены в эту повестку и даже реализовали совместно с "Газпромом" первую в стране лабораторию материалов для водородной энергетики.
Сейчас понятно, что актуальность именно этого трека, связанного с новыми энергоносителями, упала. Исследования остаются, но их объём в этом направлении существенно снизился. Но масштабы работ, связанных с импортозамещением и созданием отечественных продуктов, напротив, увеличились.
Никита Шапошников
У нас в стране есть собственная концепция развития водородной энергетики. Как изменился её приоритет? Водородные технологии отодвигаются?
— В западной парадигме водород обычно рассматривался как перспективный основной энергоноситель. А в рамках водородной стратегии Российской Федерации водороду отведена роль энергоносителя эффективного в каких–то особых случаях, для решения локальных задач.
Тезис, что водород — это основной энергоноситель, к которому должно прийти человечество, однозначно неверен. У нас есть более эффективные, безопасные и дешёвые источники энергии.
Есть ли в принципе будущее у водородной энергетики или она всё–таки останется нишей для экспериментов?
— Будущее у водородной энергетики точно есть, но, скорее всего, не в России. Потому что Россия является лидером по запасу природного газа.
А водород — это самый взрывоопасный газ. Поэтому любое его применение в промышленных целях очень опасно. Водород действительно интересен визионерам, футурологам, учёным, а вот промышленность всерьёз переориентирование на подобные технологии на сегодняшний день не рассматривает.
И для российских реалий он будет более дорогой, потому что у нас уже есть конечный продукт в виде природного газа, который не нуждается в дополнительной переработке.
Для того чтобы получить водород, нам необходимо выстроить ещё один достаточно дорогой производственный процесс — получение его из метана или из воды. Поэтому водородная энергетика актуальна для стран, которые не обладают собственными первичными энергоносителями.
Не окажемся ли мы через 100 лет, когда у нас закончится газ, в мире, где доминирует водородная энергетика, без собственных развитых технологий в этой сфере?
— Газ через 100 лет не закончится, его у нас очень много. Около 35–40% его мировых запасов сосредоточены в Арктике, где часть Российской Федерации основная. Это очень большие запасы. И это самый дешёвый энергоноситель. Ничего более дешёвого, чем природный газ, человечество ещё не придумало. Но и водородные технологии так или иначе будут развиваться, это безусловно.
Как в нефтегазовой отрасли обстоят дела с программным обеспечением и переходом на отечественный софт?
— Первые проблемы мы стали ощущать с программным обеспечением для связи, а сейчас очень много коммуникаций у нас идёт как раз в онлайн–среде. Но эти сложности мы уже преодолели, перейдя на российские программы.
С точки зрения решения инженерных задач есть некоторые трудности. Например, компания Ansys приостановила предоставление лицензий для российских пользователей, но в Политехе эта проблема менее ощутима.
К примеру, команда Передовой инженерной школы СПбПУ активно реализует самый широкий перечень наукоёмких цифровых проектов для различных отраслей промышленности под руководством проректора по цифровой трансформации Алексея Ивановича Боровкова, в том числе для нефтегаза, и в частности для "Газпром нефти".
В то же время в отрасли в целом, конечно, существует большая и острая проблема со специализированными программными комплексами для гидродинамического моделирования, для расчёта процесса бурения, для сопровождения эксплуатации скважины, наземной инфраструктуры, проектирования. Сейчас есть тренд на создание выпадающих, становящихся недоступными узкоспециализированных программ для решения сложных инженерных задач.
Мы и раньше по минимуму использовали готовые конечно–элементные и другие пакеты. Команды наших математиков, гидродинамиков, механиков, материаловедов разрабатывают собственные решения для моделирования процессов в нефтегазе.
Нам не нужен широкий функционал в софте, нам требуется замещать выпадающие узкоспециализированные модули. Вот именно в преодолении дефицита в области специализированного ПО сегодня и состоит основная работа учёных и инженеров, в том числе Политехнического университета.
В НОЦ "Газпромнефть–Политех" много внимания уделяется технологии гидроразрыва пласта. В прошлом году аналитики сообщали, что порядка 90% оборудования для ГРП было иностранным и сегодня недоступно для российских заказчиков. Насколько успешно сейчас происходит замещение в этой сфере?
— В России с каждым годом увеличивается число выработанных скважин, с одной стороны, а с другой — растёт количество трудноизвлекаемых запасов. И один из основных способов повышения эффективности и дебита скважин — это гидроразрыв пласта. Действительно, примерно 90% технологий и оборудования для него в настоящий момент импортные. Но на уровне государства реализуются различные программы восполнения этого сервиса. И здесь одними из активнейших драйверов являются компании "Газпромнефть" и "Роснефть".
Любое нефтегазовое месторождение, если совсем упростить, характеризуется двумя параметрами. Это капитальные затраты строительства месторождения и операционные затраты, которые нужно будет осуществлять для его эксплуатации.
На сегодняшний день мы в России выработали практически все месторождения с низкими операционными затратами, где в то же время в сравнении с сегодняшним днём были более низкие капитальные вложения. И дальше у нас есть развилка.
Первый путь — это высокие капитальные затраты, но низкие операционные. Это Арктика, в том числе Арктический шельф. Там довольно высокий порог входа, связанный с построением платформ, отсутствием инфраструктуры, но зато довольно продуктивные пласты с хорошо проницаемыми коллекторами (горными породами), что позволяет обеспечить невысокий уровень операционных затрат.
Второй — это низкие капитальные затраты, но высокие операционные. Это в основном освоенные регионы, где уже практически построена и функционирует вся инфраструктура, но нефть залегает в низкопроницаемых коллекторах. И эксплуатация этих месторождений сопряжена с огромным количеством гидроразрывов пласта. Для эффективной работы здесь нам нужно постоянно разрушать породу.
Соответственно, если мы будем идти в основном по второму пути, то, конечно же, тех объёмов флота ГРП, которые сейчас реализуются, будет существенно не хватать. По оценке различных экспертов, в России пока нет ни одного полностью отечественного флота ГРП.
Основная проблема связана с рядом компонентов. Это высокопроизводительные насосы высокого давления и другие отдельные комплектующие.
И сейчас мы в НОЦ "Газпромнефть–Политех" активно занимаемся импортозамещением этих локальных элементов в тесной кооперации с производителями материалов и нефтегазовыми компаниями.
Если обобщить, то какие звенья в цепочке нефтедобычи сейчас всё ещё зависят от иностранных технологий?
— Мы проводили аналитику по всем нефтяным сервисам, необходимым для строительства и эксплуатации месторождений, и выявили, что основными неимпортозамещёнными сегментами остаются вопросы интенсификации добычи. Это гидроразрыв пласта и многостадийный гидроразрыв пласта, а также MWD (измерение во время бурения) и LWD (каротаж во время бурения), системы телеметрии и передачи данных, роторно–управляемые системы.
Как я уже сказал, специфика российских месторождений сейчас всё больше связана с добычей трудноизвлекаемых запасов нефти — как в Арктике, так и в полностью освоенных регионах. Для этого требуется строительство высокотехнологичных скважин с большим отклонением от вертикали, горизонтальных стволов.
По нашей оценке, для всей России нужно чуть менее 200 комплектов роторно–управляемых систем, чтобы эффективно развивать и обустраивать месторождения, строить высокотехнологичные скважины с протяжённым горизонтальным стволом. И мы ожидаем, что уже в течение пары лет появится полноценный отечественный сервис по строительству наклонно направленных горизонтальных скважин.
Насколько общий тренд на интеграцию искусственного интеллекта и нейросетевых моделей проникает в нефтегазовую отрасль? Используете ли вы подобные инновации?
— Точно используем. Более того, без интеллектуальных технологий у нефтегазовой отрасли просто нет будущего.
Перед тем как приступить к строительству и эксплуатации месторождения и начать добычу, компания производит потенциальную оценку объёмов запасов, а также выбирает необходимые технологии и материалы, которые нужно будет использовать для осуществления добычи, после чего делает вывод о целесообразности разработки, обустройства и эксплуатации данного месторождения, другими словами, оценивает бизнес–возможность. Если по результатам анализа бизнес–возможности компания подтверждает рентабельность реализации работ в рамках данного месторождения, то начинается процесс проектирования, обустройства и добычи. Если делается вывод о нерентабельности, то работы на месторождении замораживаются либо до появления новых технологий, экономически более целесообразных, либо же до более благоприятных условий в экономике (на благоприятность экономического климата могут влиять различные факторы — от цен на нефть, газ, металл и так далее до формирования новых категорий потребителей).
Раньше было намного больше месторождений с большими запасами, чем сейчас. Сейчас мы добываем нефть в гораздо более малых месторождениях, где доказанные объёмы запасов могут быть в тысячу раз меньше.
Для больших кластерных месторождений процесс оценки был экономически целесообразен, если укладывался в срок 5–7 лет. Для месторождений, которые у нас в работе сейчас, — это полгода–год.
Мы пришли в ситуацию, когда нефтегазовой компании нужно принимать решения в системе с кратно большим числом степеней свободы, чем много лет назад. И качество этих решений, скорость их принятия должны быть также кратно выше.
Таким образом, вопрос становится намного более наукоёмким и мультидисциплинарным. Именно поэтому мы, как университет, обладающий большим количеством компетенций по прикладным научным дисциплинам, становимся неотъемлемым, а зачастую и основным участником в подобного рода трансформациях базовых процессов в нефтегазе.
Раньше, во времена СССР и в новой России, допущенные ошибки были несколько менее заметны, чем сейчас. Запасы были побольше, условия чуть проще. Сегодня промахи обходятся уже гораздо дороже. Поэтому нужно ускорить эти процессы, так как выкидывать из них ничего нельзя. Единственный вариант — это использовать интеллектуальные цифровые инструменты.
Например, какие?
— Сейчас мы реализуем два больших процесса. Первый в большей степени направлен на формирование бизнес–плана компании. Он должен быть понятный, сбалансированный. Для этого мы внедряем продукт IMAGES — интеллектуальные мультиагентные инжиниринговые системы.
Его целью является выстраивание структуры всей компании с приоритизацией по тем или иным проектам. То есть, по сути, разработка оптимального бизнес–плана, учитывающего все особенности деятельности компании.
Второе направление — это генеративное проектирование. Здесь есть реальные успехи, мы достигаем существенного сокращения сроков выбора основных технических решений с учётом специфики объекта, его экономических, физических показателей.
Как и в первом случае, в основе всего лежат инструменты в области машинного обучения и искусственного интеллекта. И нас уже есть рабочее решение, например по формированию генплана месторождения.
Мы решили провести тест, где сравнили элементы решений, разработанные интеллектуальными генеративными инструментами и проектным институтом, и поняли, что действительно за этим будущее. Генеративные решения в области проектирования сложных технологических объектов уже могут делать работу проектировщика более быстрой и зачастую более качественной.
Получается, что подобные системы на основе искусственного интеллекта в будущем заменят целые проектные институты?
— На этот счёт есть разные мнения. Я считаю, что конечную ответственность всё–таки будет нести человек, а программы останутся своеобразными помощниками. Потому что это серьёзные решения, касающиеся экономики страны и жизни людей, и никто, на мой взгляд, не отдаст их полностью на откуп интеллектуальным системам.
Однако я не знаю, что будет через 50 лет. Возможно, мы увидим, что человек будет хуже принимать решения, чем AI.
Какова ситуация с притоком в нефтегазовую сферу молодых кадров?
— Специалисты идут активно. Это одна из наиболее приоритетных отраслей, всё–таки на ней основана экономика России.
Сфера очень сильно нуждается в инженерных кадрах. Мы видим, как из года в год растут проходные баллы для поступления на специальности с фундаментальной основой в виде математики, физики и химии. Они становятся всё более востребованы различными отраслями промышленности, а нефтегаз среди всех является одной из самых приоритетных. Здесь очень много вызовов, трендов, причём не только на уровне отдельных стран, но и на уровне мира в целом, которые предстоит решать молодым специалистам.
И нефтегазовая сфера, как мы с вами сейчас выяснили, очень быстро меняется. В этом году мы в НОЦ "Газпромнефть–Политех" запускаем новую магистерскую программу, которая называется "Организация управления наукоёмким производством" с фокусом на материалы и технологии для нефтегазовой отрасли. Её выпускники будут понимать, как формируются вызовы в отрасли и отвечающие им технологические решения.
Я слышал, что НОЦ "Газпромнефть–Политех" старается отправлять студентов, обучающихся на программах магистратуры, "на места" — практиковаться на действующих месторождениях. Эта практика сохраняется?
— Она не только сохраняется, но и расширяется. Например, у нас в Политехе есть магистерская программа с компанией "Северсталь", которая является крупнейшим производителем металлопродукции для обустройства нефтегазовых объектов. Студенты этой корпоративной программы проходят подготовку на объектах "Газпромнефти".
И в свою очередь специалисты, обучающиеся на программах "Газпромнефти", приезжают на практику на предприятия "Северстали", чтобы понимать особенности производства технологий для нефтегазовой отрасли.
Взаимное интеллектуальное опыление специалистов из разных отраслей промышленности и формирование максимально широкого кругозора у инженера — это единственный путь к созданию сильной и устойчивой экономики, основанной на собственных технологиях и научно–технических решениях!
