В последние годы газовая промышленность изменяется благодаря новым технологиям, которые улучшают поиск и разработку месторождений, а также процессы добычи и очистки газа. Эти инновации повышают производительность, снижают затраты и минимизируют экологическое воздействие. В статье рассмотрим ключевые технологии, трансформирующие газовую отрасль, и их значение для устойчивого развития энергетического сектора.
GeoMate: как информационные комплексы помогают геологам
Профессиональное программное обеспечение (ПО) активно используется в сфере геологического моделирования на протяжении длительного времени, поскольку оно помогает определить характеристики горных пород, тщательно исследовать слои, оценить объем запасов, проанализировать процесс бурения и характеристики скважин и многое другое. Однако в условиях политических конфликтов и экономических нестабильностей специалистам становится все труднее получать доступ к современным компьютерным технологиям и оборудованию.
С этой задачей решил справиться один из ведущих игроков на российском газовом рынке – компания «Газпром». Сотрудники этой транснациональной корпорации, занимающейся разведкой нефти, газа и газового конденсата, разработали новую технологическую программную платформу для геологов под названием «GeoMate», которая включает в себя:
- высокоточные математические модули;
- обширную базу ключевых геолого-геофизических данных (информация о сейсмической активности, карты, результаты анализа образцов горных пород (кернов), данные о чувствительности почв и т.д.);
- возможность автоматического оформления и отправки отчетной документации государственным органам, партнерам и коллегам.
Программное обеспечение «GeoMate» позволяет сократить время выполнения операций на 20%, при этом обеспечивая возможность геологу осуществлять до 80% своих стандартных задач. Основные функции программы заключаются в помощи в:
- Быстром выявлении потенциально газоносных зон.
- Подробном анализе слоев.
- Использовании всех доступных данных для создания моделей.
- Принятии обоснованных решений по разработке наиболее перспективных месторождений на основе разнообразной информации.
В настоящее время это ПО активно используется в крупнейшем Западно-Сибирском нефтегазоносном бассейне.
С помощью «GeoMate» удается избежать нежелательных последствий, таких как аварии, связанные с высокой подвижностью остаточных запасов, или низкие показатели добычи, вызванные залеганием газа в глубоких слоях (2000-3000 м).
Эксперты отмечают, что новые технологии в газовой промышленности открывают перспективы для повышения эффективности и безопасности добычи и транспортировки газа. Внедрение цифровых решений, таких как интернет вещей и большие данные, позволяет оптимизировать процессы, снижая затраты и минимизируя риски. Кроме того, использование автоматизированных систем мониторинга способствует более точному контролю за состоянием оборудования и предотвращению аварийных ситуаций.
Также важным направлением является развитие технологий по улавливанию и хранению углерода, что помогает снизить негативное воздействие на окружающую среду. По мнению специалистов, интеграция возобновляемых источников энергии в газовую инфраструктуру станет ключевым шагом к устойчивому развитию отрасли. В целом, эксперты уверены, что инновации в газовой промышленности не только повысят конкурентоспособность компаний, но и помогут в достижении глобальных климатических целей.
Нейронные сети
Еще одна новая технология газовой отрасли – это привлечение к разработке месторождений искусственных нейронных сетей (ИНС).
Интересный факт! ИНС представляют собой математические самоуправляемые модели, имеющие программное и аппаратное воплощение. Они способны работать с простыми сигналами, тем самым обеспечивая выполнение довольно сложных задач.
О желании активно развивать это направление заявило сразу несколько организаций – все тот же «Газпром» в содружестве с Московским физико-техническим институтом (МФТИ), РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина и другие. Подобное машинное обучение планируется использовать для экономии десятков миллионов рублей, которые сегодня затрачиваются на анализы образцов горных пород (кернов, или шлифов).
Читайте также:
Пока осуществлять прогнозирование можно единственным доступным способом – проводить первичное бурение, брать пробу с глубины в несколько тысяч метров и тщательно исследовать ее механические, химические, структурные, минералогические, спектральные и другие характеристики. Однако уникальная программа, код для которой уже имеется в настоящий момент, поможет специалистам осваивать регионы без обращения к кернам.
Для разработки месторождений будет достаточно использовать «цифровые двойники» шлифов. Информацию о них соберут в единой базе данных, объединяющей совокупный опыт бурения человечества за всю его историю. Искусственные нейронные сети станут еще одной вехой в «оцифровывании» отечественной газовой и нефтяной промышленности.
| Технология | Описание | Преимущества для газовой промышленности |
|---|---|---|
| Искусственный интеллект и машинное обучение | Анализ больших данных, прогнозирование добычи, оптимизация процессов, предиктивное обслуживание оборудования. | Повышение эффективности добычи, снижение эксплуатационных затрат, минимизация рисков аварий, оптимизация логистики. |
| Интернет вещей (IoT) | Сеть датчиков и устройств для мониторинга и управления оборудованием в реальном времени. | Удаленный мониторинг состояния скважин и трубопроводов, оперативное выявление неисправностей, повышение безопасности, оптимизация энергопотребления. |
| Цифровые двойники | Виртуальные модели физических объектов (скважин, месторождений, заводов) для симуляции и анализа. | Оптимизация проектирования и строительства, тестирование новых решений без риска, прогнозирование поведения систем, обучение персонала. |
| Робототехника и дроны | Автоматизированные системы для инспекции, обслуживания и ремонта оборудования в труднодоступных и опасных условиях. | Повышение безопасности труда, снижение затрат на инспекции, доступ к труднодоступным участкам, ускорение ремонтных работ. |
| Блокчейн | Децентрализованная система для безопасного хранения и обмена данными, отслеживания цепочек поставок. | Повышение прозрачности и безопасности транзакций, оптимизация управления контрактами, отслеживание происхождения газа, снижение мошенничества. |
| Улавливание и хранение углерода (CCS) | Технологии для улавливания CO2 из выбросов и его последующего хранения под землей. | Снижение углеродного следа газовой промышленности, соответствие экологическим нормам, возможность производства “голубого” водорода. |
| Аддитивные технологии (3D-печать) | Производство сложных деталей и компонентов оборудования по требованию. | Ускорение производства запчастей, снижение затрат на логистику, возможность создания индивидуальных решений, ремонт на месте. |
| Расширенная и виртуальная реальность (AR/VR) | Использование для обучения персонала, удаленной поддержки, визуализации данных и моделирования. | Улучшение качества обучения, снижение затрат на командировки, повышение эффективности удаленной работы, более глубокое понимание процессов. |
Интересные факты
Вот несколько интересных фактов о новых технологиях в газовой промышленности:
-
Цифровизация и IoT: Внедрение Интернета вещей (IoT) в газовой промышленности позволяет компаниям собирать и анализировать данные в реальном времени. Это помогает оптимизировать процессы, предсказывать поломки оборудования и улучшать безопасность. Например, датчики могут отслеживать утечки газа и автоматически уведомлять операторов о потенциальных угрозах.
-
Технологии сжиженного природного газа (СПГ): Новые методы сжижения и транспортировки природного газа делают его более доступным для стран, не имеющих трубопроводной инфраструктуры. Это позволяет развивать международную торговлю газом и снижать зависимость от традиционных источников энергии. Кроме того, технологии регазификации становятся более эффективными, что способствует увеличению объемов поставок.
-
Углеродно-нейтральные технологии: В ответ на изменения климата газовая промышленность активно разрабатывает технологии улавливания и хранения углерода (CCS). Эти технологии позволяют улавливать CO2, выделяющийся при сжигании газа, и хранить его под землей, что способствует снижению углеродного следа и делает газ более экологически чистым источником энергии.
Эти факты подчеркивают, как инновации могут трансформировать газовую промышленность, делая ее более эффективной и устойчивой к вызовам современности.
Рассеивание света оборудованием Photocor Complex
Одной из технологий, используемых для безопасной добычи «голубого» топлива, является метод динамического рассеивания света (Dynamic Light Scattering, DLS), также известный как фотонная корреляционная спектроскопия (ФКС). Этот метод позволяет в лабораторных условиях и без контакта заранее определять размеры микроскопических частиц, что дает возможность делать выводы о скорости потоков жидкости и газа в почвах.
Поскольку метод DLS отличается высокой точностью и быстротой, производители нового газового оборудования, включая российские компании, продолжают разрабатывать и улучшать приборы для его применения. Последним достижением отечественных специалистов стал Photocor Complex, с помощью которого уже проведено исследование трехкомпонентной газовой смеси, состоящей из метана, пропана и пентана. Экспертам удалось успешно определить критические температуры, давление и плотность данного вещества, а также выяснить его коэффициент диффузии и изучить изохоры (линии, показывающие соотношение давления газа и его температуры) и другие важные параметры.
Ультразвуковое воздействие на конденсат
В современных условиях состояние сжиженных углеводородных газов, которые используются большинством населения для отопления помещений, для заправки автомобилей как альтернативные источники топлива или для производства различных нефтехимических продуктов, только ухудшается. Среди месторождений все чаще обнаруживаются такие, откуда добывать «голубое» топливо просто невыгодно, ведь в нем в превышенных количествах содержатся примеси, тяжелые фракции (вода и щелочи), твердые частицы пыли или дыма. А ведь очистку газа, согласно ГОСТ, нужно проводить до тех пор, пока он по всем показателям не будет соответствовать стандарту.
-
Читайте также:
Именно поэтому актуальность приобретает сравнительно новая технология газовой промышленности – максимальная «доразработка» уже действующих зон с целью получения из их недр ценного материала. Для этого эксплуатационная скважина интенсифицируется за счет ультразвукового воздействия. Оно позволяет очистить призабойную зону, которая нередко забивается выпадающим конденсатом и снижает общее количество добываемого сырья.
Для этого на участок необходимо воздействовать акустически с помощью комплекта ультразвукового оборудования, отличающегося дешевизной и экологической безопасностью. Обычно он включает в себя:
- электронный ультразвуковой генератор;
- пару скважинных излучателей;
- подъемник с геофизическим кабелем;
- стандартное промысловое и каротажное оборудование (зонды, локаторы муфт, рессоры, кабели, аппаратуру и пр.).
Такую процедуру сможет осуществить за сутки даже специалист, который не обучался проводить ее профессионально.
Ремонт газовых скважин
Основной задачей отрасли стало увеличение межремонтного периода — времени, которое проходит между двумя запланированными мероприятиями по ремонту и замене поврежденных компонентов.
Поставщики оборудования готовы предложить ряд новых технологий для текущего и капитального ремонта, например, мостовые пробки. Эти устройства используются в ремонтно-изоляционных работах, когда необходимо вывести из эксплуатации лишь некоторые участки и отключить определенные слои. Разбуриваемые мостовые пробки позволяют временно консерватировать газовые скважины, не нанося вреда их состоянию, а также перекрывать дефекты и частично или полностью изолировать нижележащие каналы.
В процессе ремонтных работ активно применяются методы промывки скважин, которые помогают устранить так называемые «песчаные пробки» — естественные продукты разрушения горных пород. Эти пробки забивают колонну, мешая движению газа к поверхности и замедляя общий процесс добычи. Однако использование промывочных растворов и пенных систем не всегда гарантирует, что загрязнение не возникнет вновь.
В таких случаях эффективным решением становится метод промывки песчаной пробки газожидкостной смесью, состоящей из пенообразующей жидкости и газа низкого давления, который подается из соседней скважины или газопровода. После смешивания компоненты снова разделяются на жидкую и газообразную фазы, которые одновременно подаются под высоким давлением в внутреннюю полость трубы, предназначенной для ремонта. Наилучший результат достигается при использовании колтюбинговых установок, которые являются гибкими и непрерывными.
-
Читайте также:
Цифровые двойники для оптимизации процессов
Цифровые двойники представляют собой виртуальные модели физических объектов, процессов или систем, которые позволяют анализировать и оптимизировать их работу в реальном времени. В газовой промышленности использование цифровых двойников становится все более актуальным, так как они помогают повысить эффективность, снизить затраты и минимизировать риски.
Одним из основных преимуществ цифровых двойников является возможность мониторинга состояния оборудования и процессов. С помощью сенсоров и IoT-устройств данные о работе газовых установок передаются в облачные системы, где они обрабатываются и анализируются. Это позволяет специалистам в режиме реального времени отслеживать параметры работы, такие как давление, температура, расход газа и другие критически важные показатели.
Кроме того, цифровые двойники позволяют проводить симуляции различных сценариев работы оборудования. Например, можно смоделировать влияние изменения давления на производительность компрессоров или оценить последствия аварийных ситуаций. Это дает возможность заранее подготовиться к потенциальным проблемам и разработать стратегии их предотвращения.
Внедрение цифровых двойников также способствует улучшению процессов технического обслуживания. На основе собранных данных можно предсказывать возможные неисправности и планировать профилактические работы, что значительно снижает время простоя оборудования и затраты на его обслуживание. Такой подход, известный как предиктивное обслуживание, позволяет не только экономить ресурсы, но и продлить срок службы оборудования.
Важным аспектом использования цифровых двойников является интеграция с другими технологиями, такими как искусственный интеллект и машинное обучение. Эти технологии позволяют анализировать большие объемы данных и выявлять скрытые закономерности, что в свою очередь способствует более точному прогнозированию и принятию решений. Например, алгоритмы машинного обучения могут помочь в оптимизации маршрутов транспортировки газа, учитывая различные факторы, такие как погодные условия и загруженность трубопроводов.
Таким образом, цифровые двойники становятся неотъемлемой частью современных технологий в газовой промышленности, обеспечивая более высокий уровень контроля и управления процессами. Их применение открывает новые горизонты для повышения эффективности и безопасности работы в этой ключевой отрасли экономики.
Вопрос-ответ
Какие новые технологии используются для повышения эффективности добычи газа?
Современные технологии, такие как гидроразрыв пласта и горизонтальное бурение, позволяют значительно увеличить объемы добычи газа. Эти методы помогают достигать труднодоступных месторождений и оптимизировать процесс извлечения углеводородов.
Как новые технологии влияют на безопасность работы в газовой промышленности?
Внедрение технологий мониторинга и автоматизации процессов, таких как системы дистанционного контроля и датчики утечек, значительно повышает уровень безопасности. Эти технологии позволяют оперативно выявлять и устранять потенциальные угрозы, минимизируя риски для работников и окружающей среды.
Как новые разработки помогают в борьбе с выбросами углерода в газовой отрасли?
Современные технологии улавливания и хранения углерода (CCS) позволяют значительно снизить выбросы CO2 в атмосферу. Эти системы захватывают углеродные выбросы на этапе производства и транспортируют их для дальнейшего хранения, что способствует более экологически чистой работе газовых предприятий.
-
Читайте также:
Советы
СОВЕТ №1
Изучайте новые технологии и инновации в газовой промышленности, такие как цифровизация процессов и использование искусственного интеллекта. Это поможет вам оставаться в курсе последних тенденций и применять их в своей работе.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на устойчивые и экологически чистые технологии, такие как улавливание и хранение углерода (CCS) и использование водорода в качестве альтернативного источника энергии. Это не только снизит воздействие на окружающую среду, но и повысит конкурентоспособность вашей компании.
СОВЕТ №3
Инвестируйте в обучение и развитие сотрудников, чтобы они могли эффективно использовать новые технологии. Это повысит производительность и снизит риски, связанные с внедрением инноваций.
СОВЕТ №4
Сотрудничайте с научными и исследовательскими учреждениями для разработки и внедрения новых технологий. Это может привести к созданию уникальных решений и улучшению процессов в вашей компании.
