Наука и нефть
Инжиниринговый центр МФТИ по полезным ископаемым — структура, цель которой — предложить индустрии эффективные и порой неожиданные решения множества разноплановых проблем. Гендиректор центра Тимур Тавберидзе — финансист по образованию с опытом работы в высокотехнологичных отраслях. Он пришел на Физтех, где его пригласили возглавить новый проект. Чем именно занимается центр, узнал корреспондент журнала «За науку».
Поиск баланса
В 2013 году в России в рамках специальной Федеральной программы на базе лучших вузов страны началось создание инжиниринговых центров. Основная идея проекта — реализовать научно-технический потенциал вузов через контакт с индустрией как в создании новых технологий, так и в подготовке научных кадров. Для этого нужно научиться разговаривать на всех языках: на языке науки, языке образования, языке бизнеса. МФТИ попал в линейку первой очереди проекта.
И сразу выявилась проблема в отсутствии связи между решениями, которые мог предложить Физтех, и вызовами, которые стояли перед нефтегазовой и металлургической отраслями. Наука и бизнес были друг от друга очень далеки и не находились в тесном диалоге. Инжиниринговому центру пришлось находить баланс между филигранным знанием физики, корректной математической постановкой задач и практическими решениями. Здесь нужно знать нюансы индустрии, понимать, как она работает, как дышит и думает, разговаривать на одном языке. Для этого потребовалось привлечь специалистов, имеющих опыт работы в эталонных компаниях индустрии, в основном американских: Schlumberger, Weatherford, Baker Hughes, Halliburton. Как выяснилось, там работает очень много экспертов с глубокой экспертизой в физике и математике. Они откликнулись на предложение вступить в проект на Физтехе.
«Мы взяли тем, что задачи, которые решаем, никогда не будут доступны в зрелой компании. Специалисты растут в десять раз быстрее, когда им дают возможность решать задачи, у которых нет тривиального решения. Мы беремся только за такие. Вызов, площадка, которую мы дали, — все это сработало», — рассказал Тимур Тавберидзе.
Курс на импортозамещение
Сегодня в фокусе внимания центра импортонезависимость и импортозамещение. Нефтедобыча предполагает повышение технологичности и сложности операций с каждым годом: «легкая» нефть заканчивается, и наступает пора трудноизвлекаемых ресурсов. К сожалению, эта сфера все еще во многом зависит от зарубежных технологий — при том, что доля трудноизвлекаемой нефти в структуре запасов России крайне важна и постоянно растет. Один из основных источников государственного дохода — поступление налога на добычу полезных ископаемых. Перед центром стояла задача — разработать современное ПО для планирования, сопровождения и повышения эффективности проведения работ по добыче трудноизвлекаемой нефти.
«Это индустриальный софт — симулятор, который необходим для планирования добычи трудноизвлекаемых углеводородов. Добывающие компании, выходя на новые лицензионные участки, зачастую не обладают детальной информацией о строении и свойствах залежей. Месторождение — это десятки и сотни квадратных километров. Нельзя на каждый метр пробурить скважину — дорого. Поэтому месторождения доизучаются частями, путем применения широкого комплекса исследований, — объясняет Тимур Тавберидзе. — Здесь приходят на помощь математика, физика, в какой-то части — химия. Чтобы результаты изучения свойств горных пород из нескольких скважин радиусом 10 см масштабировать на все месторождение, смоделировать проведение сложной технологической операции с учетом неоднородности пласта и корректно оценить ожидаемый эффект, нужны специальные симуляторы. В частности в области проектирования и сопровождения операции гидроразрыва пласта. Многие продвинутые IT-решения недоступны в России, потому что находятся под санкционными ограничениями. Нам нужно было создать решение индустриального и всероссийского масштаба, которое помогло бы нашим нефтяникам заниматься планированием такого рода деятельности».
Этот проект под названием «Кибер ГРП» финансирует Министерство науки и высшего образования совместно с компанией «Газпром нефть». Сейчас он находится на стадии бета-тестирования: профессиональные инженеры, специализирующиеся на технологических аспектах процесса ГРП, но не обладающие компетенциями в области создания софтовых решений, испытывают продукт и передают свои отзывы разработчикам.
Вместе с физтехами в команде разработчиков Сколковский институт технологий и Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН. С 2020 года продавать лицензии собираются не только в России, но и за рубежом.
Из медицины в петрофизику
Еще один амбициозный проект, который реализовали за время работы центра, — автоматизация исследования срезов породы (шлифов). Традиционно снимки шлифов сланцев, извлеченных при бурении, рассматриваются петрофизиками вручную: таким образом можно выявить состав зерен, количество цемента в породе и множество других характеристик. Интерпретируя эту информацию, далее определяют, на какой глубине находится нужная залежь и куда необходимо попасть при бурении скважины. Для этого петрофизики используют специальные трафареты, которые накладываются на изображение, и описывают картину субъективно.
Здесь возникает проблема сродни медицинской: если дать один и тот же снимок МРТ двум врачам, можно получить два разных мнения. Специалист в области добычи ресурсов также рассматривает срез породы исходя из своего опыта, и от заключения зависит подбор технологий бурения.
«Стояла задача повысить объективность экспертизы. В команде центра есть специалисты с опытом в реализации кейса по чтению снимков МРТ левого желудочка сердца: алгоритм должен был определить вероятность порока сердца на основании большого количества снимков. Мы посмотрели на снимки шлифов, и нам пришла идея: почему бы не сделать трансфер решений в медицине в петрофизику. И реализовали супер-веб-решение, к которому доступ возможен через «облако» практически с любого конца света. Сейчас оно на этапе тестирования. Это решение является альтернативным. Заключение все равно подписывает эксперт, но у него всегда есть еще одна точка зрения машины, которая анализирует гораздо большее количество переменных, находит скрытые паттерны. Для эксперта это страховка», — поясняет Тимур Тавберидзе.
И пришел Физтех
За пять лет работы центра выпущены три продукта, произведенных в рамках трех- и пятилетних контрактов с ведущими нефтегазовыми компаниями России.
«Мы пришли на рынок, где уже 30, 40, 50 лет работают наши конкуренты. Они начали заниматься нефтегазовым инжинирингом гораздо раньше, чем мы, — говорит Тимур Тавберидзе. — Также практически каждая нефтяная компания вертикально структурирована и интегрирована, внутри нее есть свои проектные институты, научные школы, даже корпоративные университеты, которые профессионально за деньги компании занимаются и подготовкой кадров, и созданием новых технологий, и внедрением этих технологий. И тут пришел Физтех: “Теперь на этом рынке есть мы”».
Началась кропотливая, сложная работа. Правильно позиционировать идею, правильно найти свою нишу, сделать это быстрее, чем конкуренты, разработать продукт, прийти к клиенту, убедить его, чтобы он купил продукт, внедрить его в текущие бизнес-процессы. Еще на старте нужно выделить свои сильные стороны и сфокусировать усилия на их реализации. Но даже при высокой конкуренции все возможно.
С 2014 года количество проектов, реализуемых Инжиниринговым центром с компаниями реального сектора, выросло с 28% до 82%
Свое образование
На базе центра создана кафедра моделирования и технологий разработки нефтяных месторождений и открыта магистерская программа «Science Engineering: моделирование нефтегазовых месторождений», на которую сейчас прошел уже третий набор. В формате совместных проектных групп магистранты работают вместе с сотрудниками нефтяных компаний. По окончании магистерской программы многие получают предложения о трудоустройстве, однако большинство выпускников от них отказываются и остаются в команде центра. По словам Тимура Тавберидзе, каждый год работы здесь повышает стоимость сотрудника в три раза, быстрее, чем год даже в самой крупной компании. Дело в многозадачности: внутри бизнес-структуры человек обычно получает небольшие задачи узкого профиля. В Инжиниринговом центре же постоянно приходится пробовать что-то новое.
Несмотря на смелость в выборе задач и новизну формата, центр не гонится за модными тенденциями. Например, часто приходится объяснять заказчику, почему к решению его проблем не нужно подключать машинное обучение. У него, как и у любого инструмента, есть своя область применения — относительно небольшой спектр задач, где такие методы уместны.
«Когда мы говорим о применении методов машинного обучения, два аспекта забываются, — говорит руководитель центра. — Первое, цифровизация предполагает изменение внутренних бизнес-процессов в компании, что является зачастую барьером и сводит на нет все сделанные инвестиции и усилия. Второе, инвестиции, ранее сделанные в IT-инфраструктуру, недостаточны для того, чтобы выбранные методы эффективно работали. Главный риск — неготовность IT-инфраструктуры к внедрению и применению такого рода алгоритмов и такого количества информационного потока. Поэтому мы не обещаем партнерам мгновенно решить их задачи с помощью каких-то модных технологий. В отличие от многих команд, которые заявляют о своих успехах, мы эти успехи подкрепляем конкретными результатами внедрения».
Команда
В коллективе центра не только ребята из МФТИ, в ней представлены научные школы практически со всей страны. Семен Буденный — руководитель департамента цифровых технологий, отвечает за все, что связано с цифровизацией, машинным обучением и нейронными сетями. Он окончил Новосибирский государственный университет и раньше работал во французской компании Total. Сейчас работает в центре и пишет диссертацию. Семёну интересна разносторонность задач, хочется присутствовать в разных индустриях и делать трансфер решений из одной в другую.
Александр Бочкарев окончил Физтех и дорос в компании Schlumberger до эксперта. В центре ему предложили возглавить направление инженерно-технического сервиса. Александр обладает как знаниями в области программирования, так и колоссальным опытом оказания сервисных услуг для нефтегазовых компаний. Дмитрий Митрушкин окончил физфак МГУ, а на Физтехе возглавляет команду разработчиков, занятую созданием софтовых решений. Раньше работал в Институте прикладной математики им. М. В. Келдыша и в одной из лучших «софтовых» компаний разработчиков софта. В центр пришел почти с момента основания, увидел возможности роста и задержался.
Химическую школу в Инжиниринговом центре представляет доктор химических наук Татьяна Марютина. Под ее руководством департамент технологий добычи и переработки металлоносных полезных ископаемых разрабатывает новые материалы для селективного выделения металлов из технологических растворов и для ликвидации последствий аварийных разливов нефти.
Сегодня центр открыт для всех желающих физтехов. У них есть возможность попробовать себя в задачах рыночного формата, не «улетая» с кампуса. Для новобранцев существуют тесты, проверяющие не только базовые знания, но и способность к нестандартным подходам. Ни одна из задач не имеет очевидного решения.