Сотрудники центра изучения недр «Геосфера» получают всю необходимую информацию о существующих и потенциальных нефтяных месторождений, анализируя образцы грунта. Повторяющиеся операции с керном выполняют роботы. Эти автоматизированные системы работают круглосуточно и позволяют исследователям сосредоточиться на научных и технологических задачах.
В начале текущего года в России начал работу первый роботизированный центр изучения недр под названием «Геосфера». На его территории функционируют 16 лабораторий, где трудятся более 100 специалистов, включая математиков, геомехаников, геофизиков, химиков, литологов и инженеров. Они моделируют все процессы, связанные с добычей нефти. Приоритетная задача центра — исследование образцов с месторождений трудноизвлекаемой нефти и из зон вечной мерзлоты.
Время, когда добыча нефти осуществлялась из легкодоступных месторождений, уходит в прошлое. В настоящее время не представляется возможным просто бурить вертикальную скважину и обнаруживать залежи этого ресурса на небольшой глубине, как это делалось еще 20 лет назад. Ранее отечественные геологи регулярно открывали месторождения с запасами нефти, достигающими 100 миллионов тонн и более, однако в последние годы обнаружением и подтверждением 10 миллионов тонн в залежи считается значительным достижением.
Современные нефтедобывающие предприятия сталкиваются с необходимостью разработки трудноизвлекаемых запасов. В таких месторождения нефть находится в плотной, неоднородной по составу породе и сконцентрирована в небольших порах, где она прочно удерживается на стенках.
Добыча полезных ископаемых из подобных месторождений предполагает применение современных технологий и всестороннее знание характеристик геологической среды. После предварительного изучения геологической обстановки специалисты проводят бурение скважин, достигающих нескольких километров в глубину, и получают керн – образец горной породы, предоставляющий обширные сведения о месторождении. Каждый керн обладает индивидуальными особенностями, 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.
При работе со сложными нефтяными месторождениями крайне важно для специалистов получать как можно больше информации из каждого образца керна. Цилиндрический образец породы, имеющий длину в один метр и диаметр 100 миллиметров, является единственным непосредственным источником данных о характеристиках недр в данной точке.
В Тюмени компания «Газпром нефть» организовала собственный современный центр для изучения недр, получивший название «Геосфера». Специалисты центра разработали методику, позволяющую извлекать максимальный объем данных из каждого образца, который теперь создается в виде цифрового аналога.
Для создания удобных условий работы исследователей было необходимо разработать ряд оригинальных решений для учёта и хранения керна. Образцы, поступающие в «Геосферу», сразу маркируются штрихкодом и регистрируются в базе данных. После первичной обработки керн направляется в роботизированное хранилище. Там автоматизированная система размещает образцы на полках, переносит их на транспортировщик и доставляет в лаборатории. По всему комплексу для роботов нанесена разметка и установлены специальные двери. Это позволяет экономить до 30 процентов рабочего времени лаборантов.
Для каждого керна формируется цифровой двойник — виртуальный образец, содержащий информацию о всех его свойствах. Исследование керна включает применение томографа, зондового сканера, скретчера, гамма-каротажа, атомно-силовой микроскопии, рентгеноструктурного анализа. Он подвергается распилу, разрушению фрагментов под прессом, воздействию кислот и сред высокого давления, а также проводятся расчеты фильтрационных и других физических параметров. Все данные насыщают цифровой «паспорт» керна. С ним исследователи могут работать бесконечно, не разрушая реальный образец.
Информация обо всех перемещениях и проведенных исследованиях образцов пород хранится в электронном формате. Это позволяет специалистам нефтегазовой отрасли значительно ускорить процесс исследований и оперативно принимать решения, касающиеся разрабатываемых месторождений.
Разработка «Геосферы» знаменует собой новую ступень в технологическом прогрессе российской энергетики. Автоматизация процессов, не требующих непосредственного участия специалистов, и перенос физических явлений в цифровое пространство не только упростят работу ученых, но и ускорят, а также повысят точность проведения комплексных исследований. Это окажет помощь сотрудникам нефтяной отрасли в их повседневной деятельности, а также позволит России находить инновационные подходы к извлечению труднодоступных углеводородов. Речь идет о значительных ресурсах, реализация которых без использования цифровых технологий ранее представлялась невыполнимой.