​Необычная компьютерная программа использует довольно простую основу, созданную в 1956 году, но при этом может то, что недоступно более сложным современным алгоритмам.

Ученые из Института динамики геосфер, Института физики Земли, Почвенного института РАН и МГУ имени М.В. Ломоносова при помощи коллег из Австралии и Саудовской Аравии создали алгоритм для расчета проницаемости горных пород по их трехмерным изображениям. Программа поможет нефтяникам выбирать наиболее эффективные схемы разработки месторождений, получая намного больше углеводородов из скважин. Соответствующая статья опубликована в журнале Computers and Geosciences. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).

В большинстве случаев извлечь нефть полностью из месторождения невозможно - значительная ее часть остается "запертой" в малопроницаемых частях горных пород. Однако если закачать в этот пласт специальную "толкающую" жидкость, газ или их смесь, то можно "выдавить" из того же месторождения заметно больше углеводородов, иногда даже в несколько раз. Особенно актуально это для так называемой "сланцевой нефти", запертой в наименее проницаемых породах. Этот вид месторождений в последнее время разрабатывают все чаще - сперва в США, а теперь, с начала 2018 года, и в России (Баженовская свита).

Чтобы "выдавливать" нефть оптимальными способами, при наилучшем давлении, наименьшем возможном расходе "выталкивающей" жидкости и так далее, нужно максимально точно рассчитать, как конкретные породы данного месторождения будут реагировать на тот или иной вид "толкающих" соединений под определенным давлением.

Обычно для изучения образцов породы (керна), извлеченных из пробуренной скважины, используют лабораторные методы. Такие исследования занимают несколько месяцев, дороги и не очень практичны. Поэтому все большее развитие получают технологии цифрового моделирования поведения пород в скважине. Они имитируют горную породу, а затем фильтрацию через нее "толкающей" жидкости или газа.

Плюс этого подхода в том, что расчет требует гораздо меньше времени, чем извлечение и анализ реального керна в лаборатории. Кроме того, для одного образца при цифровом моделировании можно воспроизвести несколько сценариев закачки жидкости, выбрав оптимальный. В лаборатории же каждый тест разрушает взятый образец и использовать альтернативную тактику воздействия на него не получится.

В модели авторов новой работы абсолютную проницаемость пород определяют, решая уравнение Стокса в трехмерной воксельной (воксель - объемный аналог пикселя) геометрии. При этом получают поле скоростей течения в пористых средах и тем самым выясняют их фильтрационные характеристики. А компьютерный алгоритм позволяет численно описать сложные процессы, происходящие при фильтрации в масштабе пор.

Обычно в современном цифровом моделировании используются сложные программы и алгоритмы расчетов. Для них требуются суперкомпьютеры и значительные затраты времени. Однако в итоге такие вычисления сами становятся слишком сложными и требующими дорого оборудования. Поэтому авторы статьи пошли другим путем - они использовали численную схему, разработанную советскими математиками еще в 1956 году. Она послужила фундаментом для создания свободно распространяемого программного пакета, способного рассчитать проницаемость различных горных пород на основе их трехмерных изображений, полученных с помощью рентгеновской томографии кернов.

Новый алгоритм на порядок эффективнее существующих сегодня программ для суперкомпьютеров (в плане соотношения вычислительных усилий и результата). При этом потери в точности решения у него минимальны. Для расчетов можно использовать обычный компьютер и даже ноутбук, что позволит делать их прямо "в поле", без визитов в далекие лаборатории.

Авторы уже провели курс для всех желающих, в рамках которого учили пользоваться своей программой представителей добывающих компаний и ученых, работающих в областях, близких к добыче ископаемых. Кроме нефтяников, программный пакет будет полезен геологам, петрофизикам и почвоведам.

Похожие новости

  • 01/06/2016

    В РАН разработали новую карту сейсмической активности России

    В Российской академии наук (РАН) разработали новую карту сейсмической активности регионов России. ​Однако пока карта не принята, поскольку нет легитимного государственного органа, уполномоченного узаконивать в качестве нормативного документа результаты работ по общему сейсмическому районированию.
    1106
  • 26/02/2018

    Грантополучатели РНФ рассказали работникам нефтегазовой индустрии о своих разработках

    Методы повышения количества добываемых в России углеводородов, разрабатываемые при поддержке РНФ, легли в основу курса лекций в рамках международной геолого-геофизической конференции «Современные технологии изучения и освоения недр Евразии» GeoEurasia 2018, которая прошла в Москве в феврале.
    132
  • 23/03/2016

    Академик Асеев: «Появляются проблески надежды»

    ​Председатель Сибирского отделения академик Александр Леонидович Асеев на Общем собрании РАН прокомментировал несколько актуальных вопросов, связанных с текущим состоянием российской научной сферы. - Главный итог двух лет реформы: наука (по крайней мере, академическая) никакого импульса к развитию не получила.
    2096
  • 10/08/2016

    В ФАНО РФ начала работу группа по развитию инновационной деятельности научных организаций

    В рамках первого заседания Рабочей группы по развитию инновационной деятельности подведомственных ФАНО России научных организаций был представлен проект план работы рабочей группы и предложения по концепции развития инновационного потенциала.
    1271
  • 01/02/2017

    Геоинформационная система «Чертежи Русского государства XVI-XVII вв.»

    Геоинформационная система "Чертежи Русского государства XVI-XVII вв." открывает широкому кругу пользователей возможности ознакомления с корпусом древнейших русских картографических источников XVI – XVII вв.
    1188
  • 02/02/2017

    Российской науке не хватает ресурсов и новизны

    Только 7% российских научных проектов соответствуют мировому уровню, а многие и вовсе не представляют научной новизны — такие данные выявила всесторонняя экспертиза, проведенная в 2016 году под руководством экспертного совета РАН.
    1380
  • 05/12/2017

    Российские ученые создали цифровую модель почв

    ​Российские ученые из Института динамики геосфер, Института физики Земли и Почвенного института РАН вместе с коллегами из Австралийского государственного объединения научных и прикладных исследований предложили новый метод структурного (комплексного) анализа почвы: они интегрировали изображения различного масштаба в единую цифровую модель.
    260
  • 18/11/2017

    Глава РНФ Александр Хлунов возглавил рабочую группу Совета при Президенте РФ по науке и образованию

    17 ноября Владимир Путин внес изменения в положение и состав Совета при Президенте Российской Федерации по науке и образованию. Об этом говорится в документах, размещенных на официальном интернет-портале правовой информации.
    510
  • 22/10/2015

    Государство стимулирует науку

    ​Сегодня в МГУ пройдет II Конгресс "Инновационная практика: наука плюс бизнес"О ЧЕМ намерены дискутировать на площадке II Конгресса "Инновационная практика: наука плюс бизнес" ученые и предприниматели? За последние годы в российской науке наметился целый ряд позитивных трендов.
    1215
  • 08/06/2017

    Объявлены лауреаты Госпремии 2016 года за выдающиеся достижения в области науки и технологий

    ​​Объявлены лауреаты Государственной премии Российской Федерации 2016 года за выдающиеся достижения в области науки и технологий. Указ об этом опубликован на официальном сайте Президента РФ. Госпремию вручат нефтяникам, врачам и астрофизикам​.
    1058