Сегодня - 14.11.2019

Виртуальная нефтедобыча

01 сентября 2015
 
Восточная Сибирь хранит огромные запасы углеводородов. Добыть их непросто — специфический грунт, труднодоступные районы… Чтобы избежать потерь времени, финансов и техники, необходимо просчитать все возможные риски, построив всеобъемлющие математические модели. Существенный вклад в этом направлении могут внести ученые Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН.
 
Ленские столбы
 
В этом специалистам поможет грант Российского научного фонда. Он обеспечит финансирование в размере 8 миллионов рублей в год в течение трех лет с возможностью продления поддержки. Руководитель проекта доктор физико-математических наук Юрий Миронович Лаевский отмечает, что конкурс РНФ заинтересовал его своими необычными условиями: нужно не только собрать новую команду, но и привлечь иногородних молодых кандидатов наук, защитившихся не ранее января 2012 года. Причем работать они должны не дистанционно, а на протяжении всех трех лет жить в новосибирском Академгородке и развивать исследования в созданном с нуля коллективе. Эта широко применяемая на западе форма привлечения молодежи (формирование постдоковских позиций) в России реализуется впервые. Всего в группе, руководимой Юрием Мироновичем, десять человек, семь из которых — молодые специалисты. 
 
В рамках гранта ученые планируют решить довольно широкий набор задач. Научная цель номер один — разработать новые вычислительные методы и алгоритмы, которые можно применять при создании трехмерных моделей нефтяных пластов. Речь идет о процессах фильтрации так называемых двухфазных жидкостей (вода-нефть) в трещиновато-пористых средах с достаточно сложной внутренней геометрией. При этом следует учитывать специфику районов вечной мерзлоты, связанную с таянием льда, изменением структуры пласта и со специфическими требованиями к обустройству скважин. В перспективе полученные модели можно использовать для технологических решений при добыче углеводородов в районах Крайнего Севера. С математической точки зрения перед учеными стоит задача с фазовыми переходами, описывающими процессы превращения льда в воду и обратно. Последнее особенно важно при моделировании процессов искусственного замораживания грунта, чтобы обеспечить надежную работу оборудования.
 
Юрий Лаевский— Проблема привлечения молодых кандидатов наук к работе над проектом оказалась совершенно нетривиальной, — рассказывает Юрий Миронович. — Им предстоит увольнение с основного места работы в другом регионе, переезд в Новосибирск с получением временной регистрации, устройство в ИВМиМГ СО РАН, причем только на период исследований по проекту. Здесь мы вспомнили про наших якутских коллег из Северо-восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. Там есть хорошо организованный молодежный коллектив, активно работающий в области моделирования процессов фильтрации с учетом криолитозоны и имеющий большой опыт высокопроизводительных вычислений на суперЭВМ. Вместе с научными руководителями этой группы мы быстро подобрали трех способных ребят, согласившихся с такими условиями. Отмечу, что задачи проекта были поставлены с учетом научных интересов приглашенных специалистов, то есть мы не столько подбирали команду под тему проекта, а скорее наоборот — сформулировали цели исследований под коллектив.   
 
По словам Юрия Мироновича, одним из результатов гранта будет создание некоммерческого научного комплекса программ для суперЭВМ, в котором реализуются алгоритмические находки ИВМиМГ. Этот софт может стать основой для сотрудничества с технологами-нефтяниками при разработке новых месторождений, например, в районах Восточной Сибири. Ученые будут ориентироваться не только на оборудование Сибирского суперкомпьютерного центра, но и на кластер «Ариан Кузьмин» — суперЭВМ Северо-восточного федерального университета. 
 
Хватит ли вычислительных ресурсов для подобных программ? Юрий Миронович утверждает, что сейчас не так много вычислительных моделей, которые использовали бы все мощности ССКЦ, и для запланированных исследований их вполне достаточно.
 
Разумеется, подобные работы невозможно выполнить без определенного научного задела. Сейчас в ИВМиМГ СО РАН объявлена масштабная программа «Вычислительная Арктика» (http://www.sbras.info/news/sibirskie-uchenye-sozdadut-virtualnuyu-arktiku). Речь идет о том, чтобы с использованием суперЭВМ разработать компьютерные модели районов Крайнего Севера и Арктической зоны во всех аспектах — климат, литосфера, различные технологические процессы (в том числе, нефтедобыча), экономика и социальная сфера и т.д. Исследования по заявленной в проекте тематике проводились в институте и раньше, но сейчас у ученых появляется возможность продолжить их на новом уровне финансирования. 
 
В лаборатории математических задач химии, которой руководит Юрий Миронович, эти задачи решались при поддержке РАН и Российского фонда фундаментальных исследований. В последние годы ученые активно сотрудничали с Институтом нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука, успешно проводя совместные исследования по интеграционным программам СО РАН и междисциплинарным грантам РФФИ. Несколько обособленной, но важной частью проекта является моделирование внутрипластового горения. Развитие физических основ этого явления и его численное моделирование стало результатом многолетнего сотрудничества с Институтом химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН. Значительной компонентой являются и задачи «общего назначения», такие как параллельные алгоритмы вычислительной алгебры, развитие средств распараллеливания на высокопроизводительных кластерах. В этом направлении у ученых также накоплен солидный опыт, во многом благодаря продолжающемуся тесному сотрудничеству с корпорацией Intel. 
 
Для РНФ ключевым показателем успеха является публикация результатов исследований в рецензируемых изданиях, входящих в ведущие мировые базы цитирования (Web of Science и SCOPUS), презентация результатов в виде докладов на конференциях различного уровня. Но не это главное. Юрий Миронович Лаевский говорит, что для него важнейший итог проекта состоит не только в получении новых научных результатов, и уж тем более, не в количестве статей, а в налаживании эффективной работы молодежного коллектива, объединяющего две разные школы – новосибирскую и якутскую — и в организации продуктивного сотрудничества между ИВМиМГ СО РАН и СВФУ. 
 
Павел Красин
 
Фотографии предоставлены Ю.М. Лаевским
 
Голосов еще нет
Поделись с друзьями: 
 

comments powered by HyperComments

Система Orphus