​Группа ученых Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН разрабатывает новые вычислительные методы и алгоритмы для создания трехмерных моделей нефтяных пластов с учетом специфики районов вечной мерзлоты. Это поможет снизить риски - финансовые, временные и технические - при разработке нефтяных и газовых месторождений в Восточной Сибири


Работы ведутся по проекту, финансируемому Российским научным фондом (РНФ) в рамках конкурса на получение грантов для проведения исследований с привлечением молодых кандидатов наук из других регионов. Фактически благодаря этому конкурсу в России впервые началось формирование широко используемого на Западе способа привлечения молодежи к научным исследованиям - создания постдоковских позиций. О том, что это такое и какие задачи стоят перед учеными, читателям "Честного слова" рассказал руководитель проекта, доктор физико-математических наук, профессор Юрий Миронович Лаевский.


Грант РНФ обеспечит финансирование проекта по разработке новых вычислительных моделей нефтяных месторождений Крайнего Севера и Арктики и создание на их основе высокопроизводительного программного обеспечения на суперЭВМ. За три года ученые получат 24 миллиона рублей.


Привлечь молодых ученых из других регионов

- Юрий Миронович, расскажите о проекте. Ваши разработки относятся к фундаментальным исследованиям или имеют конкретную практическую направленность?


- Все гранты РНФ, в том числе и наш, призваны поддержать фундаментальные исследования. Но они не могут висеть в воздухе. Поэтому в данном случае речь идет о моделировании процессов, происходящих в нефтяном производстве, повышении отдачи в эксплуатации нефтяных пластов в сложных регионах криолитозоны. Насколько они выльются в конкретные разработки? Если на это откликнутся технологи, реальный сектор, мы, конечно же, им поможем выстроить технологические цепочки, предложим какие-то методы, алгоритмы, расчеты.


Впрочем, меня проект привлек не "модной" проблематикой, связанной с Крайним Севером и Арктикой, а возможностью создания эффективно работающего молодежного коллектива на основе открытия в нашем институте постдоковских позиций. На Западе это широко распространенная форма привлечения молодежи к актуальным научным исследованиям. Но там никто не держится за конкретное место: ученые свободно переезжают из одного города в другой, меняя университеты и команды, тем самым увеличивая свои знания, опыт. Для них главное - работа.


У нас многое связано с жильем. Но нам тоже нужно привлекать молодежь на перспективные разработки. Это ведь и приток свежих идей, и способность создавать компьютерные программы на самом современном уровне, да и собственные разработки вести - это ведь уже кандидаты наук. И благодаря таким грантам у нас, не только в Академгородке, но и в России, впервые целевым образом создаются подобные позиции.


- В чем особенность условий получения этого гранта?

- В проект необходимо привлечь 50 процентов молодежи (сейчас это возраст ученых до 39 лет). У нас из десяти человек их семеро: четверо из ИВМиМГ СО РАН и трое из Якутска. Ведь есть еще одно важнейшее условие: в создаваемом под проект коллективе должно быть два кандидата наук, защитившихся не ранее 2012 года и постоянно проживающих и работающих в другом регионе. Ради участия в проекте они должны переехать в Новосибирск и устроиться работать в наш институт на постоянной основе. Причем в условиях особо прописано, что Москва и Санкт-Петербург исключены из конкурса. Туда и так на два-три года поедут с удовольствием. Задача стоит привлечь молодежь именно в региональные научные организации.

Первый российский опыт

- Откуда приехали ваши специалисты? Как они здесь обустроились?

- Это три молодых математика из Северо-Восточного федерального университета имени М. К. Аммосова. Двое прямиком из Якутии, а Мария Васильева до сентября работала несколько месяцев в мощнейшем коллективе по моделированию фильтрационных процессов в Техасе. Мы им сняли здесь квартиру, обеспечили переезд. То, что эти молодые люди поработают у нас, будет, в том числе, способствовать развитию сотрудничества между нашим институтом и СВФУ.


- Чем вас привлекли ученые именно СВФУ?

- Во-первых, связи с ними у нас давно налажены. Для всех это отличный шанс объединения усилий и возможность создания одной из самых эффективных групп в нашей стране по моделированию процессов нефтедобычи в условиях вечной мерзлоты. Во-вторых, они отлично разбираются в специфике криолитозоны.

 

Наш проект ориентирован как раз на районы Крайнего Севера. Ведь запасы углеводородов в Восточной Сибири гигантские. Но нефть там очень дорогая из-за очевидной сложности ее извлечения. Поэтому так важно развивать новые технологии, ориентированные на северную специфику.


- На ваш взгляд, почему эти молодые люди все бросили и согласились участвовать в проекте?

- У нас они работают в новом коллективе, с новой проблематикой, отличной от той, в которой они варились дома. Будут, конечно же, публикации. К тому же работа в больших проектах - это всегда развитие. Всякий человек должен найти себе интересное занятие, не только ради зарабатывания денег. Очень важно для человека, чтобы было дело, которому хочется служить. У молодых участников проекта зарплата выросла самым существенным образом. И, наконец, они вовсе "не все бросили" - - проблематика проекта тесно связана с задачами, которыми молодые кандидаты наук занимались в Якутске. В процессе работы по проекту будут осуществляться тесные контакты с коллективом, в котором ребята работали раньше. Для поддержания этих контактов они будут достаточно часто ездить домой.

 


Как добывать нефть в криолитозоне


- Какие задачи команде предстоит решить?


- Общая цель - создание высокопроизводительных вычислительных средств, обеспечивающих более ясное представление о процессах, происходящих в нефтяных пластах в районах Крайнего Севера и Северо-Восточной Сибири.  Центральная задача - построить новые модели фильтрации многофазной жидкости в трещиновато-пористых средах с учетом таяния грунтового льда в окрестности нагнетательных и добывающих скважин.


Ведь что такое пласт? Это не просто пористая среда. Это так называемые трещиновато-пористые среды. Как их промоделировать? Необходимо организовать вычисление характеристик потоков вытесняющей фазы (воды) и вытесняемой фазы (нефти) с учетом существенной гетерогенности пласта, когда поведение потоков в трещинах и порах принципиально разное. Все это нужно смоделировать в трехмерной постановке, близкой к реальности, при наличии нагнетательных и добывающих скважин, самым существенным образом влияющих на состояние грунтового льда.


В рамках таких постановок мы разрабатываем вычислительный комплекс на основе новых моделей, которым требуются новые алгоритмы, более эффективные с точки зрения их реализации современнми высокопроизводительными суперЭВМ.


Есть и сопутствующие задачи. Это, конечно, специфика, накладываемая криолитозоной. Когда мы говорим о зоне вечной мерзлоты, ясно, что мы имеем в виду различные тепловые процессы: нагрев скважинного оборудования, прогрев пласта в окрестности скважин и, как следствие, фазовые переходы - превращение грунтового льда в воду. Последнее приводит, в свою очередь, к изменению структуры скважин. И одна из целей создаваемого программного комплекса - спрогнозировать возникновение данных ситуаций с целью принятия определенных технологических решений.


Еще один класс задач касается внутрипластового горения. Суть процесса заключается в закачивании в пласт окислителя или горючего газа, образующего с парами нефти горючую смесь, которая поджигается, и очаг горения распространяется по пласту, и, как результат, облегчается извлечение легких фракций нефти. Данный процесс может быть рассмотрен в рамках хорошо известного в физике горения явления - фильтрационного горения газа (ФГГ), механизм которого был детально изучен и описан в начале 80-х годов прошлого века при моем непосредственном участии. Построение количественно адекватных вычислительных моделей этого явления сталкивается со значительными трудностями из-за гигантской разномасштабности элементарных физических процессов, составляющих суть ФГГ.


Ну и, конечно, в рамках проекта осуществляются исследования по разработке новых алгоритмов, имеющих универсальный характер использования. В частности, речь идет о параллельных алгоритмах решения огромных систем линейных алгебраических уравнений с порядка миллиарда и более неизвестных. Именно к таким задачам сводятся современные трехмерные модели нефтяных месторождений.


Здесь мы вплотную подходим к вопросу о создании комплекса программ для современных многоядерных суперЭВМ. В частности, будем добиваться эффективной работы создаваемых алгоритмов не только на кластере Сибирского суперкомпьютерного центра, функционирующего как подразделение ИВМиМГ СО РАН, но и на кластере "Ариан Кузьмин" в СВФУ имени М. К. Аммосова. Здесь уже речь идет не просто о контактах с бывшими коллегами наших новых сотрудников, а о тесном взаимодействии, направленном на реализацию основных целей проекта.


Так что мы будем заниматься решением этого круга задач и объединять их в программный комплект вычислительных средств с какими-то своими интерфейсами, с инструкциями, сопроводительной документацией. Уверен, это будет неплохая платформа для решения прикладных технологических задач.


Работа по старинке или инновации?

-Насколько сейчас это необходимо нефтяной промышленности?


- Каким образом работают нефтяные добывающие компании на Западе? Они работают в тесном контакте с учеными. Например, в Total имеются большие собственные подразделения, обеспечивающие "науку". Функционирование знаменитой Schlumberger (одна из ведущих сервисных нефтяных компаний нефтегазовой отрасли, в структуру которой входит подразделение Schlumberger Information Solutions, предлагающее программные продукты для геологоразведки и добычи. - Прим. ред) целиком основано на научных исследованиях и программных разработках.


Список можно продолжить. На Западе нефтедобывающие компании не боятся тратить деньги на научные исследования. У нас в стране капитализм молодой. Нефтедобытчики пытаются максимизировать прибыль, но мало кто вкладывается в науку. В основном, к ученым обращаются тогда, когда нужно решение достаточно конкретных актуальных задач, например моделирование гидроразрыва. А вкладывать деньги в развитие фундаментальной науки, которая только лишь, может быть, поспособствует решению конкретных технологических проблем, они еще не очень хотят.

- А когда проект будет готов, это заинтересует нефтяников?

- Даже если им скажут: "Ребята, берите бесплатно", есть опасения, что в ответ прозвучит: "Да ладно, мы как-нибудь по старинке". Нефти-то еще много... Люди консервативны по своей природе и не хотят перемен.


- Оцените потенциал созданного коллектива.

- Думаю, у нас получился совершенно необычный молодой коллектив, на базе которого можно будет создать вполне конкурентоспособную команду в области моделирования нефтяных месторождений с использованием суперЭВМ. Конечно, этому будет способствовать учет региональной специфики - вечной мерзлоты. Если все пойдет, как я планирую, то главное, чего удастся добиться к окончанию проекта, будет не столько математические результаты, статьи в рецензируемых журналах, программный высокопроизводительный комплекс, сколько работоспособный творческий коллектив.


После завершения проекта, если фонд сочтет его перспективным, финансирование, возможно, будет продолжено. Ребята из Якутска смогут остаться в Академгородке и продолжить работу в институте, а может быть, вернутся домой в Якутск. Кстати, в СВФУ они по-прежнему работают в качестве совместителей. Надеюсь, что работа в любом случае не прекратится: новые аспиранты появятся, мы их тоже подключим к проекту. Так что для меня важно создать дружный коллектив, обеспечивающий тесное творческое содружество с молодыми исследователями и их руководителями из СВФУ имени М. К. Аммосова.


Ирина РОМАНЮК, "ЧЕСТНОЕ СЛОВО"

Похожие новости

  • 31/12/2017

    Топ-10 исследований российских ученых 2017 года по версии РНФ

    Около 35 тысяч российских ученых проводили и проводят фундаментальные исследования при поддержке Российского научного фонда (РНФ). Ежемесячно в российских и зарубежных СМИ выходят десятки новостей об их достижениях.
    1832
  • 06/07/2017

    РНФ подвел итоги первых конкурсов президентской программы

    По результатам первых трех конкурсов Президентской программы поддержано 504 инициативных проекта молодых ученых размером 1,5-2 миллиона рублей ежегодно, 239 молодежных научных групп с финансированием в 3-5 миллионов рублей и 31 лаборатория с финансированием со стороны Фонда в 30 миллионов рублей и софинансированием бизнеса или учредителя в 2 миллиона.
    3310
  • 17/10/2017

    Глава РНФ Александр Хлунов о новых и старых грантах

    Как будут продлевать гранты Российского научного фонда (РНФ), выданные в 2015 году, как изменились требования к молодым ученым, будут ли к экспертизе привлекаться специалисты из-за рубежа, какую роль в оценке заявок на гранты играет и будет играть автоматика, будет ли усиливаться влияние наукометрии и отменят ли бумажные заявки на гранты, в интервью Indicator.
    709
  • 18/11/2015

    Академик Георгий Георгиев: Что губит российскую науку и как с этим бороться. Часть I

    ​​​Введение: основные типы науки. В качестве введения хочу перечислить основные типы науки. Можно различать (1) большую науку, (2) фундаментальную, (3) фундаментальную социально ориентированную (поисковую?) и (4) прикладную науку.
    1879
  • 15/06/2015

    Может ли быть успешным проект ФАНО—РНФ?

    ФАНО и РНФ должны служить науке, а не управлять ею. Их назначение — создать новую основу организации отечественной науки. Но пока эта пара похожа скорее на щипцы для дробления и перемалыванияРоссийская наука серьезно ослаблена.
    1228
  • 25/08/2016

    РНФ: критерии отбора

    ​Заместитель генерального директора Российского научного фонда (РНФ) Юрий Симачёв поделился с редакцией портала «Экспир» приоритетными направлениями исследований, которые поддерживает фонд, и критериями отбора проектов.
    2226
  • 17/03/2017

    Сибирские физики создадут точнейшие атомные часы

    Ученые из Института лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирского государственного университета и из Новосибирского государственного технического университета разработали сверхстабильный лазер для атомных часов, который позволит российским физикам создать устройства для измерения времени, не уступающие в точности западным аналогам, говорится в статье, опубликованной в Journal of Physics: Conf.
    1576
  • 21/06/2018

    Как проекты РФФИ трансформируют реальность

    Словосочетание «фундаментальная наука» вызывает мысли о чем-то очень туманном и абстрактном? Томские ученые уже давно опровергли эти стереотипы в сотрудничестве с Российским фондом фундаментальных исследований.
    546
  • 19/12/2016

    Бюджет науки оскудевает

    Государственная Дума приняла бюджет России на 2017 год и плановый период 2018-2019 годов. В прессе его именуют "консервативным", "антисоциальным" и просто "никаким". В любом случае, это не бюджет развития, и ничего хорошего науке он явно не сулит.
    2667
  • 03/12/2016

    Как гранты помогают научной молодежи

    ​В последнюю декаду ноября в Институте органической химии им. Н.Д.Зелинского было много гостей - ведущих ученых Отечества. Причем, в основном, не убеленные сединами, хотя и такие встречались, но большей частью молодые - грантодержатели Российского научного фонда.
    1474