Цифровые методы помогают ускорить исследование керна из нефтяных скважин

С помощью цифровых инструментов ученые отраслевых институтов выводят работу с геологическими данными на качественно новый уровень. Недавно специалисты тюменского научного института одной из крупнейших российских нефтяных компаний разработали и внедрили сервис для автоматизации анализа литологических описаний керна (образца породы из скважины) с помощью искусственного интеллекта.

Литология - это область геологии, изучающая состав, структуру, генезис и трансформацию осадочных пород. Цифровой инструмент "ЛитоТекст" автоматически распознает в текстах геологических отчетов 16 физических параметров керна: породу, цвет, насыщение, текстуру, зернистость, трещиноватость, тип пустотного пространства и т. д. Они определяются с помощью большой языковой модели, которую обучают литологи. Инструмент применяется как для обработки новой информации, так и для проверки качества описаний, уже имеющихся в базе данных: сейчас в информационной системе научного учреждения хранятся цифровые данные исследований 52 километров керна. Как отмечают разработчики, применение ИИ минимизирует человеческий фактор, снижает вероятность ошибок, а главное, в 5-7 раз ускоряет анализ информации.

Различные цифровые инструменты применяют и в Центре исследования пластовых систем "Геосфера", который в конце прошлого года открыла в Тюмени другая добывающая компания. Это первый в России роботизированный лабораторный комплекс общей площадью 12,5 тысячи квадратных метров. Он состоит из двух частей. Первая - кернохранилище, рассчитанное на 200 тысяч погонных метров материала. Вся работа, от маркировки и размещения коробок с керном на стеллажах до доставки нужных образцов в лаборатории, полностью автоматизирована - ее выполняют роботы. Вторая часть включает почти два десятка лабораторий, оснащенных современным оборудованием. Его здесь более 160 единиц - практически все российского производства, некоторые установки созданы специально по заказу тюменского центра.

По сути, здесь цифровизированы все этапы работы с керном. Первым делом поступающий с месторождений материал - цилиндры диаметром 100 мм метровой длины - загружают в макротомограф, где делают около 1,5 тысячи снимков, затем проводят другие первичные исследования, позволяющие зафиксировать основные геомеханические характеристики породы и оцифровать их. А дальше параллельно продолжаются исследования натурных образцов и их цифровых двойников, причем вторая жизнь керна в перспективе будет становиться все более насыщенной.

Дело в том, что в ходе традиционных исследований ценнейший материал неизбежно разрушается: его режут, сдавливают, погружают в агрессивные среды, насыщают флюидами и т. д. А электронную копию можно использовать сколько угодно, к тому же скорость проведения исследований при этом возрастает в 5-10 раз. Как поясняет руководитель подразделения по технологическому развитию разведки и добычи нефтяной компании Алексей Вашкевич, можно провести сотни и даже тысячи цифровых экспериментов, отобрать лучшие и только их продублировать в физической среде, чтобы верифицировать результат. Это не только ускоряет процесс, но и многократно его удешевляет: традиционные эксперименты порой длятся до полугода, и все это время дорогостоящее оборудование будет решать лишь одну задачу.

Как утверждают ученые, результаты в цифре получаются релевантные. Например, сейчас в центре тестируют прорывную технологию исследования керна с помощью чипов. Упрощенно происходит вот что: 3D-скан породы переводят в 2D-формат и печатают это изображение на специальной пластинке. Как рассказал директор исследовательского центра Ленар Шакирзянов, такой чип воспроизводит все основные характеристики натурного образца, и с ним проводят те же физические эксперименты, что и с кусочком керна, только значительно быстрее и дешевле. Специалисты убеждены, что за этой технологией будущее: скоро основной объем исследований будет проводиться именно на чипах, а на обычном оборудовании станут лишь подтверждать результаты. Сейчас инновация апробируется в промышленном масштабе, и сходимость результатов некоторых экспериментов - выше 95 процентов.

Еще один важный момент: разрешающая способность приборов, даже самых современных, подходит к техническому пределу, а при изучении свойств пород ультранизкой проницаемости, например баженовской свиты, эта погрешность может быть критичной. Цифровое исследование снимает эту проблему с помощью больших массивов данных.

Кстати, цифровые двойники создают не только для образцов, но и для эксперимента в целом: к нему можно многократно возвращаться для анализа, а также на базе больших данных строить математические модели и предвидеть поведение новых месторождений. То есть в глобальном масштабе создание и изучение двойников позволит смоделировать геологические процессы в недрах и подобрать оптимальные инструменты для разработки конкретных месторождений. В первую очередь речь идет о запасах так называемой трудной нефти, создать экономически эффективные технологии добычи, к которым стремятся сегодня все нефтяные компании.