На заседании Президиума РАН доклад о достижениях Сибирского отделения РАН в области моделирования цифрового керна сделал заместитель председателя СО РАН по комплексному развитию доктор физико-математических наук Сергей Валерьевич Головин.
Он отметил, что решаемые в рамках проекта задачи прежде всего связаны с разработкой трудноизвлекаемых запасов нефти, но также могут применяться к развитию химических методов увеличения нефтеотдачи, а также геологическому хранению СО2.
«Мы стремимся определить фильтрационно-емкостные свойства низкопроницаемых коллекторов, оценить эффективность агентов газовых и химических методов увеличения нефтеотдачи, спрогнозировать геомеханические характеристики керна для акустики и сейсмики, а также определить воздействие закачки СО2 на механические и фильтрационно-емкостные свойства пород», — пояснил Сергей Головин.
Заказчиком и координатором работ выступил Научно-технический центр «Газпром нефти», а для выполнения этих работ создана большая кооперация, состоящая из нескольких университетов, в числе которых Новосибирский государственный и Сибирский федеральный университеты, Сколтех, Университет «Сириус», и сибирских НИИ. Финансирование идет как по линии госбюджета, так и за счет средств «Газпром нефти».
«Начинается всё с создания цифровой модели керна, здесь применяется высокоразрешающее томографирование, то есть построение образа керна с разрешением порядка единиц микрометров. Затем для того, чтобы увидеть наноканалы, так называемую субмикронную пористость, используется электронная сканирующая микроскопия с фокусированным ионным пучком. Далее следует определение минерального состава — как методом электронной сканирующей микроскопии, так и масштабированием этих данных на весь керн с помощью современных подходов работы с образами (нейросети и другие методы машинного обучения). Этой тематикой, а также тематикой по валидации и калибровке модели, то есть созданием лабораторных установок, на которых мы можем воспроизводить явления в керне, занимается команда из Сколтеха, — рассказал Сергей Головин. — Основной и довольно большой объем работы — это вычислительная гидродинамика, то есть моделирование одно-, двух-, трехфазных течений в поровом пространстве. Для решения этой задачи работает большая кооперация: НГУ и СФУ, а также Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН и Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН. Используются самые разные численные методы и подходы к моделированию. Исследования по молекулярной динамике, которые позволяют оценить воздействие закачки газов и химических веществ на масштабе пор, делаются коллективом новой лаборатории в Университете “Сириус”. Оценку петрофизических свойств: упругости, удельного электрического сопротивления, эффектов пороупругости, геохимических параметров, ведут наши коллеги из Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН».
Сергей Головин подчеркнул, что вся эта работа идет на протяжении трех лет, и ученые уже близки к тому, чтобы создать реальные инструменты, которые будут использоваться на практике для анализа очень низкопроницаемых горных пород. В плане есть и технологический блок, и создание методик и алгоритмов, и полученные в результате исследований профессиональные компетенции.
«Еще одно направление, которое у нас появилось с нынешнего года и которое мы только начали развивать — это использование синхротронного излучения для анализа процессов на микроуровне, то есть на уровне порового пространства, — добавил Сергей Головин. — Здесь мы ориентируемся на то, чтобы в 2024 году, когда будет построен ЦКП “Сибирский кольцевой источник фотонов”, выйти уже с готовыми методиками и готовыми инструментами для анализа этих динамических процессов. Здесь нас интересуют и динамические процессы фильтрации, и механика разрушения керна, и минерализация керна, и построение томографического образа, включающего и поровое пространство, и минерализацию».
«Наука в Сибири»
