Экспертно-аналитическая платформа как развитие современного стандарта работы науки и бизнеса

Введение

В условиях быстроменяющегося энергетического сектора при проведении аналитических работ, оценке перспектив развития нового актива, поиске подходящего месторождения-аналога специалистам необходим быстрый и удобный доступ к структурированной информации. Источников информации множество: новостные ленты, отчеты, интернет-ресурсы компаний и научных институтов, фонды, научные статьи, онлайн и оффлайн-библиотеки и многие другие источники. Зачастую информация в них организована по разным направлениям и критериям ранжирования, что затрудняет ее систематизацию для решения собственных задач. Большинство источников геологической информации, существующих на сегодняшний день, не способны оперативно ответить на конкретные запросы геолога, разработчика, аналитика или менеджера компании, но при этом являются уникальной неструктурированной базой данных, с которой можно и нужно тщательно работать.

Информация особенно ценна на начальных этапах развития проекта, когда большинство входных параметров неизвестно, при этом требуется создать геологическую модель месторождения, выбрать схему разработки и оценить экономику проекта. Полные и достоверные данные о месторождении появляются лишь к концу его эксплуатации (рис. 1). Цена ошибки, допущенной на начальном этапе, может быть значительной. Для снижения рисков и неопределенностей зачастую применяется метод поиска аналогов. Но как правильно подобрать похожий объект и обосновать его применимость? Как выделить ключевые параметры, учитывая их многообразие, среди которых могут быть положение объекта в недрах, его свойства и изменения в ходе геологической истории, а также особенности добычи углеводородов и другие факторы.

Для качественного выбора геологического аналога и решения сопутствующих задач необходимо структурировать и систематизировать данные из различных источников, уделяя особое внимание их географической (пространственной) увязке. Важно детально изучить сам объект и определить набор параметров, по которым будет проводиться сравнение с потенциальным близнецом (эталоном). Обычно команде специалистов приходится выполнять эти задачи вручную, оперативно и повторяя их для каждого нового проекта, что требует значительных ресурсов. Для упрощения процесса необходима помощь искусственного интеллекта. Однако, чтобы обучить машину, нужна структурированная база данных, которую может подготовить только специалист, объединив все данные в едином цифровом пространстве.

Для решения этих проблем и удобства рядового пользователя мы создали отечественную экспертно-аналитическую платформу со встроенными инструментами машинного обучения, в которой собрали и продолжаем собирать структурированные данные по нефтегазовому сектору.

1. Актуальность создания отечественной аналитической платформы геологических данных

Платформы изначально создавалась авторами для объединения собственных геологических, геохимических, геофизических и промысловых данных, накопленных за десятилетия работы кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета и Института перспективных исследований нефти и газа МГУ имени М.В. Ломоносова (Карпушин и др., 2024; Ступаковаи др., 2020). Существующие решения не удовлетворяли запросы сотрудников и требовалась разработка собственной независимой системы для быстрого поиска, фильтрации и визуализации данных на карте. Благодаря совместной работе геологов, математиков и программистов идея переросла в платформу MyGeoMap, которой уже сегодня может пользоваться каждый желающий. В настоящее время эта платформа замещает многие зарубежные программные продукты для сбора и систематизации геологической информации и обеспечивает работу с данными по целому ряду направлений поиска и разведки месторождений нефти и газа. Решение этой задачи становится особенно актуальным после резкого ухода с российского рынка крупных иностранных поставщиков глобальных геологических данных.

2. Разработка современного стандарта баз данных

В основу разработанной коллективом авторов онлайн платформы легли следующие принципы:

• Независимость. Платформа должна быть независима от операционных систем, сторонних производителей и крупного игрока на энергетическом рынке. Это позволяет пользователям работать с любого устройства через браузер. Независимость от сторонних производителей обеспечивает возможность функционирование платформы без ограничений, связанных с санкциями, а самостоятельный статус позволяет проводить объективную и взвешенную аналитику.
• Простота использования. Возможность одновременной многопользовательской работы и интуитивно понятный дружественный интерфейс для поиска, фильтрации и анализа данных, включая статистику и интерактивные графики.
• Надежность и возможность масштабирования пространственных данных. Структура данных и связи между ними должны быть универсальны и адаптированы под отечественный и международный стандарты. Все данные тщательно проверяются и верифицируются нашими специалистами.
• Точная географическая привязка объектов на карте. Каждый объект имеет пространственную и атрибутивную информацию, а также взаимосвязь с другими объектами. Все объекты должны отображаться на карте через своеобразный современный «светостол», позволяя исследователю объединять данные разных лет и источников в едином цифровом пространстве.
• Администрирование доступа. Доступ к данным регулируется на уровне объектов, пользователей и групп, обеспечивая безопасность и конфиденциальность, а также предотвращая дублирование данных. При этом отдельные пользователи или группы пользователей должны иметь возможность делиться информацией между собой. Такая функция полезна, например, для организации «комнат данных» или внутрикорпоративного хранения информации, доступной только для конкретных отделов, департаментов или определенных группы пользователей.
• Расширение возможностей. Дополнительные полезные инструменты (приложения) являются частью платформы, которые могут работать как самостоятельно, так и быть связаны с базой данных платформы по API. На сегодняшний день уже разработано более десяти таких инструментов (Ступакова и др., 2023г; Шевченко и др., 2024).

Платформа была опубликована для широкого круга пользователей несколько лет назад и доступна по адресу в сети интернет: https://mygeomap.ru/. На момент написания статьи на платформе зарегистрировано более тысячи пользователей, которым, в зависимости от прав доступа, доступно более одного миллиона геологических объектов по всему миру. Необходимо отметить, что пользователи платформы представляют собой специализированное экспертное сообщество, потенциал которого только предстоит раскрыть.

Для реализации платформы были доработаны и внедрены современные технологий векторной графики (WebGL), позволяющие выводить через современный браузер не только интерактивные карты, но и визуализировать данные геофизических исследований скважин (каротаж) (Сахнюк и др., 2022) и даже сетки 3D модели с построением сечений (разрезов) (рис. 2). При проектировании базы данных учтена возможность применения инструментов машинного обучения (Антонов и др., 2024), что уже было протестировано в рамках грантовых работ по поиску геологических аналогов. Платформа МуGeoMap зарегистрирована в государственном реестре программ для ЭВМ (свидетельство о регистрации программы для ЭВМ в Роспатенте № 2020663567 и № 2023663346).

3. Поиск региональной и локальной информации и оценка активов в любой точке земного шара

При оценке нового актива или лицензионного блока перед участием в тендере/ аукционе возникает множество неизвестных параметров, влияющих на инвестиционное решение: объем запасов, уровни добычи, экономика проекта и другие характеристики. Можно разделить эту задачу на два этапа: быструю и детальную оценку.

Быстрая оценка проектов (в зарубежной литературе встречается понятие «project screening») – то ключевой этап, формирующий портфель проектов и направлений, соответствующих стратегии компании, и отсеивающий неперспективные проекты, на которые не стоит тратить время. Этот этап требует от специалистов постоянного отслеживания и анализа большого массива разрозненной информации на разных языках, ее структурирование, согласование оценок и рисков с экспертами и оформление выводов в корпоративном формате для принятия стратегических решений руководством. В среднем одна оценка проекта этого этапа занимает несколько недель, а решение запускать проект на вторую стадию или забраковать его напрямую зависит от количества найденной информации. Именно недостаток информации на этом этапе принятия решения снижает конкурентоспособность компаний, как на внутреннем, так и на международном рынках.

Используя структурированные данные платформы MyGeoMap, можно за несколько часов проанализировать и оценить лицензионные участки или концессии, например, в России, Египте или Гайане, чтобы определить, какие из них подходят для детального изучения, а какие не соответствуют текущему бизнес-плану. Для удобства сравнения можно накладывать собственные карты или материалы контрагентов на данные платформы, используя её как интерактивный «светостол».

Детальная оценка проекта – второй этап, предполагающий работу с первичными материалами, полученными от организатора «комнаты данных» или других источников. На этой стадии «продавец» предоставляет «покупателю» или «инвестору» детализированный пакет данных, включающий как исходную информацию, так и результаты её интерпретации. «Комната данных» может быть организована в различных форматах. Один из распространенных вариантов – это организация всего процесса оценки актива на стороне «покупателя» с предоставлением материалов и программного обеспечения. В таком варианте платформа MyGeoMap может быть полезна, как «продавцу» для организации собственно «комнаты данных», так и для «покупателя» или «инвестора», чьи эксперты могут получить дополнительный доступ к региональным данным, месторождениям – аналогам, а также использовать все онлайн-инструменты.

Для решения задач поиска информации и оценки активов по миру авторами на платформе MyGeoMap был разработан следующий инструментарий.

• Для регионального исследования собрана информация по более чем тысяче осадочных бассейнов, для которых сделаны описания и основные выжимки, облегчающие оперативный анализ, включая основные нефтегазоносные комплексы, ключевые исторические и современные открытия, литолого-стратиграфические, тектонические и другие особенности строения региона.
• Собрана и структурирована база данные геологической и геолого-промысловой информации по залежам и скважинам для более чем 26 тысяч месторождений по всему миру.
• Создана библиотека данных, предоставляющая доступ к исходным материалам для углубленного самостоятельного изучения.
• Создана база карт с геопривязкой для оперативного и точного определения местоположения искомого объекта в региональном плане. Для геопривзяки разработан внутренний инструмент, позволяющий в онлайн режиме через веб-браузер увязывать между собой любые карты и растровые изображения (рис. 3).
• Собраны геологические разрезы, местоположение которых выведено на региональную карту и разработан инструмент, который позволяет пользователям задавать произвольные линии и отображать принципиальные разрезы глубинного строения земли по всей территории Российской Федерации.
• Разработаны инструменты оперативной аналитики для анализа осадочных бассейнов, месторождений и их ресурсной базы, лицензионных участков и недропользователей, результатов аукционов и многое другое.
• Проработана система атрибутов для каждого объекта, необходимая для быстрого поиска и фильтрации объектов по параметрам (тип флюида, геологический возраст залежи, размер запасов и другое).
• Для оценки актива создан встроенный инструмент подсчета запасов/ресурсов вероятностным методом (метод Monte-Carlo), позволяющий посчитать объемы актива с возможностью применения геологических рисков (рис. 4).
• Собрана доступная информация об основных нефтегазотранспортных системах для оценки расстояния от объекта до точки транспортировки добываемой продукции.

Собранные региональные и локальные данные ценны при их постоянном обновлении и сопоставлении старых и новых материалов. Особенно полезны материалы и результаты масштабных региональных работ 60–80-х годов, которые, в сочетании с современными данными и концепциями, могут способствовать новым открытиям. Онлайн-аналитика в едином цифровом пространстве ускоряет обработку информации, устраняя необходимость использования несовместимого программного обеспечения, различных форматов и конвертации данных, что часто приводит к ошибкам и отнимает у исследователя время и ресурсы.

4. Поиск геологических аналогов

Поиск месторождения-аналога для эталонного объекта часто требует значительных усилий и времени, зависящих от сложности геологического строения и детальности изучения. Результат может быть субъективным и зависеть от человеческого фактора, а ключевые связи могут быть упущены. В качестве месторождений-аналогов специалистами, как правило, используются близлежащие к эталонному месторождению объекты, но географическая близость не всегда гарантирует схожесть свойств. При этом разновозрастные залежи разных нефтегазоносных бассейнов могут иметь схожие параметры, но редко учитываются из-за удаленности или недостатка информации, когда исследователь может банально не знать о наличии параметров, пригодных для сравнения. Систематизация этих параметров позволяет сравнивать месторождения даже при наличии лишь части данных.

При построении системы поиска месторождений – аналогов в MyGeoMap использована классификация, где базовые критерии нефтегазоносности и их характеристики упорядочены по генезису (Ступакова и др., 2023б, 2023в), а залежь рассматривается как самостоятельный объект, имеющий более 150 качественных и числовых параметров. Разработана система хранения данных, позволяющая вручную подбирать месторождения-аналоги с гибкой настройкой фильтров и комбинированием параметров. Результатом является выбор аналога с визуализацией сходимости данных через гистограммы или другие графики (рис. 5). В дальнейшем к разработанной системе хранения информации были применены методы машинного обучения для автоматического поиска аналогов.

Основная идея автоматизированного поиска месторождений-аналогов – применение методов кластеризации данных. Этот метод машинного обучения без учителя, который группирует объекты по схожим признакам, выделяя кластеры, где объекты имеют общие характеристики. Однако для улучшения точности кластеризации, необходимо подготовить данные. На этом этапе использовались методы машинного обучения с учителем. Таким образом, только объединив серию алгоритмов, включая методы машинного обучения с учителем и без, позволило достигнуть значимых результатов.

В итоге нами разработаны два сценария подбора месторождений-аналогов: первый – ручной подбор аналогов через систему фильтров с настраиваемыми параметрами, второй – автоматический поиск с использованием машинного обучения.

5. Сопутствующие задачи

Платформа MyGeoMap позволяет решать задачи, связанные не только с поиском и разведкой месторождений нефти и газа, но и в других сферах, где в технологическом процессе важна информация о геологических объектах и их интеграции. Потребность в использовании единой информационной системы может возникать при поиске твердых полезных ископаемых, выборе участков для размещения объектов безуглеродной энергетики, для решения инфраструктурных, логистических, туристических и иных задач.

Так, например, на платформе MyGeoMap из различных источников были собраны основные предприятия по миру, которые являются источниками техногенных выбросов углекислого газа, а также данные по сжиганию попутного газа на факелах месторождений и нефтеперерабатывающих комплексов (Ступакова и др., 2023а). Предприятия классифицированы, что позволяет анализировать выбросы по отраслям, оценивать экологические проекты и создавать предпосылки для развития региональных хабов сбора и захоронения CO2. Также на платформе представлена информация о действующих проектах по закачке углекислого газа в геологические объекты разного типа (Корзун и др., 2023). Таких проектов в мире насчитывается уже более ста, и они могут служить аналогами для выбора природного объекта на территории Российской Федерации.

Платформа также выполняет социальную функцию, способствуя развитию туризма. Геологические объекты, такие как вулканы, пещеры, водопады, вместе с геологической картой и трекером геолокации мобильного телефона, делают туристические маршруты более увлекательными, стимулируют создание новых и служат целям развития национальной туристической отрасли.

Единая цифровая платформа объединяет задачи из различных сфер – экономики, экологии, туризма и промышленности, открывая возможности для создания новых уникальных направлений и видов деятельности.

Заключение

Современные вызовы и скорости обмена информации для принятия решений требуют передовых инструментов и структурированных данных. Платформа MyGeoMap представляет собой обширный банк внутренних и внешних данных, с большим набором библиотек и инструментов. Эти данные и инструменты в едином цифровом пространстве существенно облегчают решение конкретных задач в различных направлениях деятельности. Возможность применения методов машинного обучения, внедрение современных технологий от кластеризации до больших языковых моделей позволяют быстро и качественно найти ответ, используя инструменты платформы. Индивидуальный подход, при котором каждая компания может дополнительно использовать собственные данные и модели, делает платформу гибкой и востребованной.

Опыт создания платформы показал, что данных должно быть много, они должны быть глобальными, региональными, зональными и локальными, а инструменты обработки данных должны постоянно совершенствоваться с возможностью применения всех типов искусственного интеллекта, приносящими результат, адаптированный под индивидуальные запросы. Платформа MyGeoMap – уникальный проект, который уже сегодня решает целый ряд интересных и важных задач не только для поиска и разведки месторождений нефти и газа, но и для других направлений экономического развития, где геология играет ключевую роль.

Использование разработанных технологий MyGeoMap по созданию и наполнению баз данных позволило частично протестировать эффективность решений по Арктическим бассейнам в рамках работ по госбюджетной теме АААА-А16-116033010095-1.