freepik.com
Новые технологии сегодня являются основной развития ТЭК и нефтехимической отрасли промышленности. Этому способствуют два встречных фактора: требования законодательства и экономический эффект от их внедрения. Устойчивое развитие, искусственный интеллект, виртуальная реальность — это больше не слова из будущего, а действительность этих важнейших для региона отраслей.
«Зелёный» шум
Нефтедобывающая, нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность на протяжении последних лет являются одними из самых «зелёных» отраслей промышленности России. К такому выводу пришли учёные Центра конъюнктурных исследований НИУ ВШЭ, разработавшие и ежегодно рассчитывающие индекс экоинвестиций, который отражает уровень инвестирования в повышение экологической и ресурсной эффективности.
Применение «зелёных» технологий отчасти стимулируется законодательством, говорит декан факультета химических технологий, промышленной экологии и биотехнологий ПНИПУ Владимир Коротаев. В частности, существует справочник наилучших доступных технологий — таких, которые имеют подтверждённую экологическую безопасность и энергоэффективность и при этом экономически доступны. Их использование — условие прохождения государственной экологической экспертизы и получения разрешения на внедрение новых объектов на предприятиях.
Если говорить о группах применяемых «зелёных» технологий, то в качестве первой из них учёный называет технологии минимизации углеродного следа, причём не только на этапе производства продукции, но и в её дальнейшем жизненном цикле — использовании и утилизации. Это могут быть технологии, основанные на возобновляемых источниках энергии, или, что более реалистично для России, — использование для генерации углеродных или углеводородных технологий взамен традиционных. Они имеют углеродный след, но он меньше, чем, например, у генерации, основанной на использовании угля.
Одним из новых «зелёных» подходов является экономика замкнутого цикла. Как отмечает Владимир Коротаев, соответствующее законодательство ещё только формируется, но целевым показателем может стать замена 25% ресурсов при производстве на вторичное сырьё. В энергетике таким сырьём могут стать отходы, которые не подлежат вторичной переработке, но имеют энергетический потенциал и могут быть использованы в качестве топлива.
Одной из целей применения «зелёных» технологий в ТЭК является минимизация негативного влияния технологических процессов добычи и переработки углеводородного сырья на окружающую среду, а также минимизация отходов производства, отмечает директор АНО «Пермский научно-образовательный центр мирового уровня «Рациональное недропользование» Павел Илюшин. Примером таких проектов можно считать применение на промышленных объектах возобновляемых источников энергии.
На решение задачи по сокращению выбросов парниковых газов направлен и реализованный в 2023 году климатический проект, рассказывает генеральный директор «Сибур-Химпром» Максим Леньков. На производстве экологичного пластификатора ДОТФ в Перми была проведена технологическая оптимизация, которая снизит выбросы парниковых газов в атмосферу на 15 тыс. т до 2025 года.
Отдельной актуальной повесткой является направление декарбонизации. По словам Илюшина, Пермский НОЦ развил компетенции в области полезного использования углекислого газа, были проведены исследования по циклической и площадной закачке в нефтяные залежи. Такая технология позволяет увеличить нефтеотдачу месторождения и при этом утилизировать углекислый газ в недрах, снижая его количество в атмосфере.
К технологиям в сфере устойчивого развития на «Сибур-Химпроме» также можно отнести технологии замкнутого цикла. Здесь в производстве бутиловых спиртов повторно используется отработанный углекислый газ, побочный продукт производства АО «ОХК «Уралхим» — соседа «Сибур-Химпрома» по Осенцовскому промышленному узлу.
Интеллектуальный рост
Один из самых популярных сегодня инструментов цифровой трансформации во многих сферах, в частности в ТЭК и нефтехимии, — технология искусственного интеллекта. По данным опроса, проведённого Национальным центром развития искусственного интеллекта при правительстве РФ, ИИ уже используют 40% организаций ТЭК и ещё 34% заявили, что готовы внедрить его в течение трёх лет. При этом почти 20% организаций заметили, что искусственный интеллект существенно повлиял на их экономические показатели.
Разведка и разработка месторождений углеводородов сопровождается большим количеством неопределённостей, и зачастую практически невозможно учесть все факторы при математическом описании технологических процессов, отмечает доктор технических наук, профессор кафедры «Нефтегазовые технологии» Пермского политеха Инна Пономарёва. В таких ситуациях методы искусственного интеллекта способны уловить сложные связи между целым комплексом геологических и технологических показателей. Как следствие, в настоящее время всё большее количество задач нефтегазового дела решаются с применением методов ИИ, и этот тренд характерен как для российской, так и для зарубежной науки и практики.
С учётом высокой наукоёмкости топливно-энергетической промышленности задача обработки больших массивов данных встаёт на каждом этапе технологического процесса — от разведки месторождений до переработки сырья, говорит Павел Илюшин. В частности, ИИ помогает обрабатывать данные с существующих технологических объектов и регулировать параметры работы в режиме реального времени. Также ИИ способен на основе анализа данных прогнозировать осложнения при добыче нефти.
«Специалисты разрабатывают отдельные модели и их комплексы, создают программные продукты, нацеленные на решение ключевых производственных задач с применением методов искусственного интеллекта. Так, в Пермском политехе разработана компьютерная программа, позволяющая определять пластовое давление нефтедобывающей скважины на основе математической модели, созданной методами машинного обучения, — Data Stream Analytics, которая успешно внедряется в реальное производство», — говорит Инна Пономарёва.
В программных продуктах Пермского НОЦ, в частности, реализовано решение на основе машинного обучения, которое позволяет прогнозировать образование асфальтосмолопарафиновых отложений, что считается осложнением в работе скважинного оборудования в процессе добычи нефти. Без применения технологий отслеживания и предупреждения образования асфальтосмолопарафиновых отложений межремонтный период эксплуатации оборудования значительно сокращается. Также Пермский НОЦ на основе ИИ разработал систему обнаружения утечек и несанкционированных врезок.
Что касается нефтехимии, то «Сибур-Химпром», в частности, использует технологии компьютерного зрения.
«На промплощадке следить за порядком и отклонениями от процесса помогают видеокамеры в «умном» режиме с автоматическим анализом видеопотока. Встроенные средства ИИ могут без участия человека отличить, как быть должно, а как нет: идёт ли пар, какого цвета пламя на факеле, какого размера сыплются гранулы выпускаемого полимера и прочее. В случае если что-то пошло не так и требуется внимание человека, ИИ выводит оператору изображение именно с проблемного участка. Такой подход воплощён в инструменте «Чёрный экран», разработанном внутри компании. Он повышает эффективность работы, избавляя людей от необходимости просмотра изображений с тысяч камер», — рассказывает Максим Леньков.
К технологиям ИИ на «Сибур-Химпроме» также относятся предиктивная диагностика, подсказчики, визуализирующие влияние производственных показателей на экономику предприятия, и другие.
Новая реальность
Концепция виртуальной реальности (VR), которая раньше использовалась лишь в игровой индустрии, сегодня стала эффективным инструментом для оптимизации производственных процессов на промышленных предприятиях.
Одной из основных задач её применения является обучение персонала. По словам Павла Илюшина, виртуальные тренажёры могут быть применены при отработке навыков безопасного поведения на промышленных объектах, действий эксплуатационного персонала при ликвидации технологических нарушений, работы с проектируемыми сооружениями. Эксперт отмечает, что тренажёры виртуальной реальности активно используются в практико-ориентированном процессе образования студентов.
В «СИБУРе» виртуальную реальность используют в процессах обучения производственным операциям: сварка труб, работа с электроустановками и выполнение задач повышенной опасности. Кроме того, на VR-тренажёрах ведётся подготовка к проведению лабораторных исследований: специалист взаимодействует с трёхмерными объектами окружения: средствами индивидуальной защиты, колбами, образцами и специальным оборудованием.
«Помимо этого, мы применяем технологии дополненной реальности на производстве. Одно из наших решений — платформа «Удалённый эксперт AR» — помогает оператору удалённо взаимодействовать с экспертами, находящимися в любой точке. Комплекс состоит из AR-очков и платформы видеоконференцсвязи. AR-очки крепятся на каску работника и управляются голосом. На экран очков при консультации выводится вся необходимая информация, и сотрудник может оперативно получать помощь в решении той или иной задачи, не отрываясь от работы», — рассказывает Максим Леньков.
Экология и деньги
Применение новых технологий снижает риск человеческих ошибок, а также повышает управляемость и скорость производственных процессов. И это в конечном итоге даёт экономический эффект.
«Зачастую средством улучшения какого-либо процесса на предприятии является внедрение цифровых инструментов или искусственного интеллекта. Когда принятие решения отдаётся компьютеру, это оказывает положительный эффект на общую производительность и эффективность, так как компьютер не ошибается. Все наши инициативы, как правило, хорошо окупаются, и экономический эффект от цифровизации в «СИБУРе» за последние шесть лет уже составил более 45 млрд руб.», — говорит Максим Леньков.
Кроме того, даже если какое-либо решение на основе новых технологий не даёт прямого экономического эффекта, оно обеспечивает поток чистых данных, который в дальнейшем обеспечивает принятие правильных решений. Также некоторые инициативы имеют soft-эффекты и направлены на улучшение среды в компании и комфорт сотрудников, что тоже имеет значение для компании.
Новые технологические решения позволяют оптимизировать расходы и избегать неэффективного использования средств, что в конечном счёте ведёт к снижению себестоимости добычи нефти, продолжает Павел Илюшин.
«Промышленное внедрение продуктов и технологий Пермского НОЦ для ТЭК позволило снизить эксплуатационные расходы при добыче углеводородов на месторождениях Пермского края в среднем на 15%, а также оптимизировать трудозатраты оперативного персонала. Результаты применения интеллектуальных станций управления кустом скважин показали значительное снижение энергозатрат при эксплуатации станков-качалок», — говорит эксперт.
Как отмечает Максим Леньков, с цифровизацией напрямую связано и повышение экологичности производства. За счёт цифрового управления качеством производственного процесса на главных технологических установках на предприятии уменьшились выбросы парниковых газов.
Деньги и культура
По данным Института статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ, финансовые барьеры являются ключевым препятствием развитию инноваций в России. Высокая стоимость нововведений и недостаток собственных денежных средств выступают решающими сдерживающими факторами для каждой четвёртой организации.
В свою очередь, использование вторичного сырья требует изменения технологической схемы, а также иных систем очистки, поскольку отходы не настолько чисты, как первичное сырьё, говорит доктор технических наук Владимир Коротаев. Использование попутного газа вместо чистого природного требует уже его подготовки и очистки. Соответственно, использование «зелёных» технологий — это всегда дополнительные технологические, а соответственно, и финансовые издержки.
«Очень важны и организационная культура и корпоративная политика. До сих пор не все придерживаются мнения, что климатическая повестка действительно актуальна, и многое зависит от установки руководства организации, а также культуры, в которой воспитаны кадры», — констатирует эксперт.
Наконец, по его мнению, значимым фактором является относительная доступность и дешевизна первичных ресурсов в России.
Кроме того, применение инновационных технологий затруднено масштабностью промышленности, считает Павел Илюшин. А именно количеством технологических объектов, оборудования, несовместимых информационных систем различных производителей, уже интегрированных в работу компаний.