Татьяна КОСТИНА, "Казахстанская правда", 27 мая
В недавнем интервью министра энергетики и минеральных ресурсов РК Владимира Школьника ("Казахстанская правда" от 13.05.2003 г.) прозвучало интересное и неожиданное для многих утверждение о том, что ученые Казахстана имеют серьезные наработки в сфере современных информационных технологий, и прежде всего в области добычи нефти. Такими работами, как нам стало известно, занимаются ученые Казахского национального университета имени Аль-Фараби. Декан механико-математического факультета профессор М. К. Орунханов на наш вопрос ответил, что работу в этом направлении уже более 10 лет проводит целая школа математиков-прикладников, возглавляемая сегодня профессором Б. Т. Жумагуловым, который в настоящее время заведует отделом в Канцелярии Премьер-Министра РК. Нашему корреспонденту удалось встретиться с Бакытжаном ЖУМАГУЛОВЫМ и побеседовать о том, насколько актуальны информационные технологии для нефтяной отрасли Казахстана и способны ли наши специалисты в этой области на равных конкурировать с зарубежными.
- Говоря о готовности наших специалистов выдавать на-гора высококлассные продукты информационных технологий, министр энергетики и минеральных ресурсов Владимир Школьник в качестве первого примера привел создание математических и геологических моделей, весьма перспективных для продажи нефтяным компаниям и стоящих колоссальных денег. Насколько такие технологии востребованы сегодня нефтяной отраслью и могут ли компании обойтись без них?
- Нефть - основное богатство Казахстана, и этим богатством надо распорядиться как можно более эффективно. Общая площадь наших действующих и перспективных нефтегазоносных районов превышает 60 % всей территории страны. По экспертным оценкам, объем добычи нефти и газового конденсата к 2015 году может достичь 100 миллионов тонн в год. Но есть и ряд серьезных проблем.
Прежде всего, это большие различия между нашими месторождениями как по геологическому строению, так и по составу углеводородов. Новые месторождения характеризуются сложным строением и малой проницаемостью пластов, что существенно усложняет и удорожает добычу. На сегодня запасы легкодобываемой нефти с фонтанирующими и высокодебитными скважинами уже практически исчерпаны. К большей части нефти Казахстана применимы такие эпитеты, как тяжелая, вязкая, парафинистая, трудноизвлекаемая и т. п. Образно говоря, такая нефть "сама в руки не дается". Чтобы ее добыть и транспортировать на дальние расстояния, требуются дополнительные усилия, или, как говорят специалисты, вторичные методы воздействия на нефтяные пласты - вытеснение водой, паротепловое воздействие и другие. Без их применения значительная часть нефти, более 60 %, остается неизвлеченной. Это абсолютно неприемлемо ни для добывающих компаний, ни, прежде всего, для государства.
Нефтяные компании вынуждены использовать вторичные методы, несмотря на весьма высокую стоимость и технологическую сложность. В качестве примера можно привести проект реконструкции месторождения Каражанбас, где для паротеплового воздействия необходимо дополнительное бурение более 200 нагнетательных скважин. При этом такие методы нельзя применять "вслепую", без детальной информации о характеристиках пласта, без достоверного прогноза поведения нефти при таком воздействии. И вот тут становятся абсолютно необходимыми современные методы математического моделирования, автоматизированного мониторинга и анализа разработки месторождений. Их использование становится главным ключом к оптимизации и удешевлению процессов добычи.
- Бакытжан Турсунович, вы возглавляете очень серьезное направление - создание и внедрение информационных технологий в нефтегазовой отрасли. Поясните, в чем изюминка таких технологий и как обстоят дела с их разработкой в Казахстане?
- Прежде всего, эти информационные технологии базируются на самых современных математических моделях, описывающих физические процессы в нефтеносном пласте. Именно о таких моделях говорил Владимир Сергеевич Школьник. Поведение нефти в пласте очень сложное, она, как правило, является многофазной жидкостью, часто содержит воду, сопутствующий газ, песок и другие примеси. Нефть фактически плотно зажата в пористой среде, оказывающей сильное сопротивление при извлечении углеводородов из пласта. Соответственно, разработка математических моделей, адекватно описывающих эти процессы, - дело непростое, зато результат весьма ценен. Применение этих моделей позволяет быстро и достоверно проектировать, анализировать и прогнозировать разработку нефтяных месторождений. Самое существенное - такие модели позволяют эффективно восполнять нехватку фактической информации, ставить вычислительные эксперименты и на их основе выбирать наиболее оптимальные методы активного воздействия. Стоит только вспомнить, какие затраты приходится нести при натурном получении такой информации с глубины в несколько километров, чтобы понять экономическую эффективность использования информационных технологий. Например, определение пластового давления требует остановки скважины и спуска датчика на большую глубину. Это весьма трудоемкая техническая задача. Нам же удалось доказать, что пластовое давление можно с успехом определять аналитическим, расчетным путем по дебиту скважины, не останавливая ее.
По сути, мы создаем в компьютерной системе "виртуальную реальность", соответствующую условиям в пласте, и можем с ней делать все - от простого контроля нефтедобычи и до самых сложных экспериментов. И это - за считанные минуты и без дополнительных расходов. В результате становится возможным намного сократить сеть нагнетательных скважин, оптимизировать тепловое воздействие, минимизировать энергозатраты, во много раз сократить время и трудоемкость поиска оптимальных параметров добычи.
Разработка вычислительных технологий нефтедобычи в Казахстане была начата в тесном сотрудничестве с российскими учеными Сибирского отделения РАН. Огромный вклад в развитие данного направления внес мой научный консультант и друг, ученый, как говорится, от бога, профессор, академик Инженерной академии РК Ш. С. Смагулов. Работы проводились в основном в Казахском национальном университете имени Аль-Фараби и в Инженерной академии РК. Вообще должен сказать, что в КазНУ сосредоточен очень большой интеллектуальный потенциал не только в данной области, но и во многих других научных направлениях, где достижения наших ученых получили серьезное международное признание.
В своей работе нам пришлось пойти дальше российских коллег - прежде всего из-за особой сложности и разнообразия геологических характеристик казахстанских нефтяных месторождений. К сегодняшнему дню нами создан обширный банк математических моделей, описывающих процессы в нефтяных пластах. Банк включает более 30 различных моделей и численных методов их реализации. Проведена идентификация геологических и математических моделей, они адаптированы к реальным месторождениям Казахстана. Выполнен детальный анализ границ применимости моделей, разработан целый класс новых эффективных численных алгоритмов. В результате мы имеем мощный математический аппарат, позволяющий моделировать пластовые условия практически для любого региона Казахстана и каждого конкретного месторождения.
Наряду с этой, в основном математической, работой нами предприняты шаги и по ее воплощению в компьютерные технологии, в создание конкретных программных средств. На базе разработанных моделей и алгоритмов впервые в Казахстане создана комплексная система автоматизированного анализа разработки месторождения (СААР). Эта система, наряду с математическими моделями, включает банк детальных геолого-промысловых данных и позволяет, даже в условиях неполной геологической информации, осуществлять как оперативный контроль, так и стратегический анализ разработки месторождения, определять оптимальные параметры нефтедобычи и воздействия на пласт, ставить вычислительные эксперименты и надежно прогнозировать эксплуатацию месторождения.
- Могут ли ваши разработки конкурировать с зарубежными информационными технологиями? В чем трудности их реализации в Казахстане?
- Сегодня на нефтяных месторождениях мира применяется значительное число систем типа СААР - Finder, Tigress, Production Analist, Work Bench и др. Но их использование в Казахстане затруднено по ряду причин. Самая главная - в западные системы обычно заложены инженерные модели, имеющие большое количество допущений и упрощений. Наши модели более совершенны, позволяют гораздо точнее описывать физические процессы в нефтеносных пластах, способны адекватно учесть сложность их строения и конкретные геофизические характеристики. Нами используются, например, такие модели, как модель Жуковского, Маскета-Леверетта с учетом влияния капиллярных сил и температуры на процессы фильтрационных течений в многосвязных областях, и другие гидродинамические модели. Разработаны и математически обоснованы алгоритмы и численные методы их решения.
Зарубежные информационные технологии, как правило, не допускают выбора и модификации моделей и методов их реализации, что не позволяет полноценно адаптировать их к нашим условиям. В разработанной нами системе такие проблемы отсутствуют, она легко адаптируется к конкретному месторождению. В отличие от зарубежных наша система достаточно устойчива к "выпадению" информации, возникающему, например, при остановке отдельных скважин, при аварийных ситуациях на оборудовании и линиях связи. Для наших условий это весьма существенно. Заложенный в СААР спектр задач и методов моделирования по своим функциональным возможностям намного шире, чем в западных системах. Система включает в себя автоматизированные рабочие места геолога, разработчика, диспетчера, технолога. Все это позволяет эффективно охватить все уровни управления, начиная с цеха добычи нефти и газа и заканчивая уровнем стратегического управления компании. Во всем этом - залог конкурентоспособности наших разработок.
Однако разработанный нами программный продукт, в отличие от многих других информационных технологий, еще не является конечной стадией разработки. Как и всякая автоматизированная система управления достаточно сложным технологическим процессом, СААР для своего внедрения требует большой предварительной работы на месте будущей эксплуатации - определения необходимой конфигурации, монтажа оборудования и линий связи, ввода конкретных технологических и промысловых характеристик, выбора и адаптации применяемых моделей и т. п.
К числу трудностей, мешающих внедрению, следует отнести, прежде всего, отсутствие системы предкоммерческой доработки технологий, т. е. этапа превращения их в рыночный товар. Сказывается и отсутствие опыта в проведении маркетинга, в продвижении продукции на рынок. Такие трудности свойственны не только данной сфере, но и всему спектру науки в Казахстане. Поэтому не случайно, что, говоря о переходе к индустриально-инновационному развитию, Глава государства Н. А. Назарбаев в своем Послании народу Казахстана особое внимание уделил созданию технопарков, нацеленных на превращение научных достижений в реальный товар.
Технопарк информационных технологий, создаваемый в поселке Алатау под Алматы, или, как его начали называть, "силиконовый Алатау", может стать локомотивом, способным "вывезти" разработки наших ученых на мировой рынок технологий, обеспечить их внедрение в компаниях, работающих в Казахстане. Информационные технологии для нефтегазовой отрасли, а сюда относится не только добыча, но и транспортировка нефти и газа, может и должно стать одним из ключевых направлений работы этого технопарка. Думаю, в его рамках удастся эффективно решить такие наболевшие проблемы, как концентрация научного потенциала, разбросанного сейчас по десяткам или даже сотням организаций, создание современных систем менеджмента и маркетинга, доведение программных продуктов до мирового уровня, и в конечном итоге выработать эффективный механизм поддержки отечественной науки. Такой парк информационных технологий нужен нам как воздух.
- И последний вопрос. Вы, известный в научном мире специалист, перешли на государственную службу. В чем причина и цель такого "хождения во власть", не порываете ли вы с наукой?
- Главная причина - это то, что сегодня именно здесь, в аппаратах Президента и Правительства, в министерствах, решаются ключевые вопросы будущего нашей науки. По инициативе Президента Республики Казахстан в стране начаты поистине глобальные процессы диверсификации экономики, принята ориентация на индустриально-инновационное развитие. В этих условиях наша наука имеет хороший шанс стать одной из опор такого развития, вернуть и упрочить статус реальной производительной силы. Задача эта очень непростая, и на нынешнем этапе требует самого серьезного законодательного и организационного обеспечения. Только за последнее время Министерством образования и науки подготовлено и внесено в Правительство более 30 постановлений, регулирующих новые отношения в научно-инновационной сфере. Начато большое дело, и я буду счастлив, если удастся внести в него посильный вклад.
С наукой же я никогда не порывал. Несмотря на большую загруженность, стараюсь выкроить время на руководство научными проектами, на научную работу. В последние годы удалось, например, выпустить монографии "Гидродинамика нефтедобычи", "Компьютерное моделирование в процессах нефтедобычи", "Трубопроводный транспорт высоковязких и высокозастывающих нефтей". Надеюсь, они послужат дальнейшему развитию информационных технологий, которые приобретают особые перспективы в русле происходящих в нашей стране позитивных изменений.
- Спасибо за беседу. |