Исследователи из Института гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН создают стимулятор для математического моделирования гидроразрыва пласта, который удешевит извлечение ископаемых и сможет вытеснить с российского рынка зарубежные аналоги.
«Сланцевая революция, из-за которой снизились цены на нефть и газ — следствие развития двух основных технологий, одна из которых — гидроразрыв. Идея состоит в том, что нефтесобирающий пласт достаточно хорошо виден по горизонтали, и если мы хотим добыть то, что там содержится, необходимо пробурить горизонтальные скважины вдоль него. Однако здесь необходимо увеличить поверхность, с которой мы будем собирать нефть. Для этого делается гидроразрыв, то есть в скважину под большим давлением закачивается жидкость, разрывает породу, появляется огромная трещина, которая и служит тем источником, откуда будет протекать нефть. Чтобы она не закрылась, нужно её закрепить, а именно — закачать в неё песок, так называемый пропант», — рассказывает врио директора ИГиЛ СО РАН, доктор физико-математических наук Сергей Валерьевич Головин.
Перед учёными стоит задача смоделировать этот процесс. Дело в том, что каждая операция гидроразрыва — это очень дорогая процедура, она стоит миллионы долларов, и чтобы не промахнуться, нужно предварительно её описать, разработать сценарий, определить, в каком порядке будут закачиваться различные компоненты. Всё это требует значительных вычислений. Раньше подобная деятельность была во много замкнута на западные сервисные компании, которые предлагали свои услуги на российском рынке, и фактически не развивалась у нас в стране. Поэтому одна из первых задач импортозамещения —создание симулятора гидроразрыва плата.
«Мы умеем моделировать все стадии этого процесса: инициацию трещины, её раскрытие под действием закачиваемой жидкости, продвижение пропанта, влияние его на перераспределение давления в жидкости и так далее. Всё это нужно для того, чтобы в конечном итоге заранее можно было сказать, получится ли у нас трещина нужных размеров или нет, как сделать так, чтобы она образовалась, как оптимизировать эти процессы», — говорит Сергей Головин.
При этом, по ходу научных исследований возникают новые находки: те эффекты, которые учёные ИГиЛ СО РАН видели в других областях, оказались существенными здесь. «Если, закачивая жидкости с разными вязкостями, той, у которой она больше, вытеснять жидкость меньшей вязкости, тогда граница раздела между ними будет устойчивая, прямая и красивая. А если наоборот, последней выталкивать первую, то разовьётся неустойчивость. Выяснилось, что этот эффект можно учитывать при создании новой технологии», — комментирует Сергей Валерьевич.
«Наука в Сибири»
Фото: Диана Хомякова
