Small data и гауссовы поля: как математика помогает добывать нефть

Математики СПбГУ совместно со специалистами Научно-технического центра «Газпром нефти» разработали систему, которая позволяет с более высокой точностью обнаружить нефтеносные пласты для бурения скважин.

Математики СПбГУ занимаются созданием новых алгоритмов спектрального геологического моделирования нефтеносных пластов, спроектированных для скважин произвольной формы. Ученые создали математический аппарат, позволяющий воспроизводить наиболее вероятное строение пласта по довольно скудным скважинным данным. Алгоритмы, с которыми работают математики, постоянно ими оптимизируются и адаптируются для конкретных месторождений с помощью разработанной специально для этих целей программы.

Математически задача по моделированию пласта по скудным данным на скважинах сродни восстановлению фотографии по 50 пикселям. Сейчас все говорят об анализе данных — big data — это популярный термин. Проект смотрит дальше: как добывать информацию из малого количества данных — это еще только набирающее обороты направление small data.

Руководитель проекта, куратор по взаимоотношениям с индустрией Междисциплинарной исследовательской лаборатории имени П. Л. Чебышёва, профессор СПбГУ Сергей Тихомиров

«Разработанные в сотрудничестве с СПбГУ алгоритмы и программные модули позволили "Газпром нефти" создать новый цифровой продукт. За счет более точного моделирования целевых пластов, осуществляемого в режиме реального времени, программа позволяет существенно повысить эффективность бурения высокотехнологичных скважин. Успешное применение нового продукта на месторождениях компании позволяет нам высоко оценивать перспективу его коммерциализации на внешнем рынке», — уверен директор по технологическому развитию «Газпром нефти» Алексей Вашкевич.

На данный момент в проекте задействованы около десяти сотрудников Междисциплинарной исследовательской лаборатории имени П. Л. Чебышёва и факультета математики и компьютерных наук СПбГУ. Вместе с профессорами и научными сотрудниками в работу вовлечены аспиранты и студенты факультета. Отметим, что этот проект — не единственная их совместная работа с Научно-техническим центром «Газпром нефти». Всего в различных совместных с компанией проектах задействовано более 30 научных сотрудников лаборатории и студентов-математиков.

Задачи геологического моделирования различными способами решаются во всем мире. В лаборатории имени Чебышёва имеется огромный научный опыт в области гауссовских полей и спектрального метода, мы являемся одними из мировых лидеров в этой теме, что позволяет нам создавать уникальный продукт.

Профессор СПбГУ Сергей Тихомиров

«Научное сотрудничество лаборатории Чебышёва и Научно-технического центра "Газпром нефти" не ограничивается проектом, связанным со спектральным моделированием. Так, у нас есть совместный проект по выбору оптимальных методов увеличения нефтеотдачи, в котором мы ведем работы как по анализу и созданию физико-математических моделей, так и по математическому сопровождению и интерпретации полевых и лабораторных экспериментов. Недавно проект по спектральному моделированию начал развиваться в область квантовых вычислений — это, можно сказать, хайп будущего», — отметил Сергей Тихомиров.

Отметим, что СПбГУ и Научно-технический центр «Газпром нефти» сотрудничают не первый год, в том числе по направлениям, связанным с нефтегазовым делом, математикой и IT, экономикой, менеджментом и управлением персоналом. Ученые и студенты Университета с 2017 года участвовали в работе 30 совместных научных проектов с Научно-техническим центром «Газпром нефти». Кроме того, СПбГУ совместно с компанией реализует программу магистратуры «Геологическое сопровождение разработки месторождений углеводородов» по направлению «Нефтегазовое дело». Студенты Санкт-Петербургского университета регулярно проходят практики и стажировки на предприятии с возможностью дальнейшего трудоустройства.