Российские геологи автоматизировали анализ руды с помощью ИИ: новый сервис от тюменских ученых

С использованием цифровых средств ученые из различных институтов значительно улучшили методы работы с геологическими данными. Недавно специалисты научного центра в Тюмени, который сотрудничает с одной из ведущих нефтяных компаний России, создали и внедрили уникальный сервис для автоматизации анализа литологических описаний керна с применением искусственного интеллекта.

Литология - это сектор геологии, изучающий состав, структуру, происхождение и изменение осадочных пород. Специализированное средство "ЛитоТекст" автоматически определяет в текстах геологических отчетов 16 физических характеристик керна: тип породы, оттенок, насыщенность, текстуру, зернистость, трещиноватость, вид пустот и т.д. Эти параметры обнаруживаются с применением обширной языковой модели, созданной специально для литологов. Средство используется как для обработки новых данных, так и для проверки точности описаний, уже имеющихся в базе данных: в настоящее время в информационной системе научного учреждения хранится цифровая информация об исследованиях 52 км керна. По словам разработчиков, использование искусственного интеллекта уменьшает роль человеческого фактора, снижает вероятность ошибок и, что самое важное, ускоряет анализ информации в 5-7 раз.

Различные цифровые инструменты также применяются в Центре исследования пластовых систем "Геосфера", который недавно открыла в Тюмени другая компания по добыче. Это первый в России автоматизированный лабораторный комплекс площадью 12,5 тыс. кв.м. Он включает две основные части. Первая - хранилище керна, способное вместить 200 тыс. п.м. материала. Вся работа, начиная от маркировки и размещения коробов с керном на стеллажах и заканчивая доставкой требуемых образцов в лабораторию, полностью автоматизирована - все операции выполняются роботами. Вторая часть включает около 20 лабораторий, оснащенных современным оборудованием. Более 160 единиц оборудования здесь - практически все отечественного производства, при этом некоторые установки специально разработаны по заказу тюменского центра.

По сути, цифровизированы все этапы работы с керном. Сначала образцы материала из месторождений - цилиндры диаметром 100 мм - загружаются в макротомограф для создания около 1,5 тыс. снимков, после чего проводятся прочие первичные исследования для записи основных геомеханических свойств породы и их дигитализации. Затем продолжаются исследования как натурных образцов, так и их цифровых аналогов, причем цифровая копия образца со временем становится все более детальной.

В традиционных исследованиях ценный материал подвергается разрушению: его обрабатывают, компрессируют, подвергают агрессивным средам, насыщают флюидами и прочее. Электронный дубликат можно использовать многократно, при этом скорость проведения исследований увеличивается в 5-10 раз. По мнению руководителя подразделения по технологическому развитию разведки и добычи Алексея Вашкевича, можно проводить сотни и даже тысячи цифровых экспериментов, отбирать наилучшие и воплощать их в реальном мире для верификации результатов. Это не только ускоряет процесс, но и значительно уменьшает его стоимость: традиционные эксперименты иногда занимают до полугода, и весь этот срок дорогостоящее оборудование будет занято лишь одной задачей.

Ученые утверждают, что результаты в цифровом виде являются достоверными. Например, в центре проводится испытание передовой технологии исследования керна с использованием чипов. Суть процесса заключается в том, что трехмерное сканирование породы конвертируется в двухмерный формат и наносится на специальную пластиночку. По словам директора исследовательского центра Ленара Шакирзянова, такой чип воспроизводит все основные характеристики натурного образца и позволяет проводить те же физические эксперименты, что и с кусочком керна, только значительно быстрее и дешевле. Специалисты уверены, что будущее за этой технологией: в скором времени основная часть исследований будет проводиться именно на чипах, а обычное оборудование будет лишь подтверждать результаты. В настоящее время инновация находится на стадии промышленного тестирования, и совпадение результатов некоторых экспериментов превышает 95 процентов.

Еще один важный аспект: разрешение даже современных приборов подходит к техническому пределу, и в случае изучения свойств пород с ультранизкой проницаемостью, например, баженовской свиты, такая погрешность может быть критичной. Цифровые исследования устраняют эту проблему путем обработки больших объемов данных.

Кроме того, цифровые дубликаты создаются не только для образцов, но и для всего эксперимента в целом: его можно анализировать несколько раз, а также на основе больших данных строить математические модели и прогнозировать поведение новых месторождений. Таким образом, создание и изучение дубликатов на глобальном уровне позволяет моделировать геологические процессы под землей и выбирать оптимальные методы для разработки конкретных месторождений. В первую очередь речь идет о запасах "трудной нефти", разработке экономически эффективных методов добычи которой стремятся все компании нефтяной отрасли сегодня.