​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.
    2081
  • 22/01/2021

    Учёные Института молекулярной биологии РАН проведут виртуальные экскурсии по своим лабораториям

    ​​​Одним из крупнейших российских институтов, занимающихся исследованиями для медицины, является Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН. При поддержке РНФ здесь создают уникальные линии мышей, которые позволяют моделировать болезни иммунной системы и раковые заболевания человека, а также отрабатывать в них новые концепции терапии.
    723
  • 18/05/2021

    Заседание Президиума РАН 18.05.2021

    18 мая прошло онлайн-заседание Президиума РАН. Главная тема – «Современное состояние и перспективы развития квантовых технологий в Российской Федерации». Докладчик: академик РАН Геннадий Яковлевич Красников.
    898
  • 10/03/2020

    Заседание президиума РАН 10 марта: прямая трансляция

    ​10 марта проходит очередное заседание президиума Российской академии наук. В повестке дня актуальные темы. С докладом "Острая респираторная коронавирусная инфекция: ситуация и профилактические меры" выступает академик Геннадий Онищенко.
    1453
  • 13/12/2019

    В РАН прошел совет по Стратегии научно-технического развития РФ

    ​В Академии наук прошел совет по приоритетному направлению Стратегии научно-технического развития РФ: «Переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников, способов транспортировки и хранения энергии».
    2110
  • 22/06/2021

    Заседание президиума РАН: прямая трансляция

     Сегодня очередное заседание президиума РАН прошло в Президентском зале по адресу Ленинский проспект 32А. Заседание началось с доклада директора Института российской истории РАН доктора исторических наук Юрия Петрова «Великая Отечественная война и советское общество», посвященного 80-й годовщине трагического события.
    6035
  • 17/03/2021

    Развитие региональной науки ученые РАН обсудили в Госдуме РФ

     16 марта в Государственной Думе РФ прошли слушания по региональной науке. Академики, член-корреспонденты РАН и другие ученые приняли участие в обсуждении, присоединившись к встрече в режиме онлайн.
    388
  • 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.
    1082
  • 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.
    3009
  • 20/03/2017

    Александр Макаров: Академия должна стать полезной для страны

    Знакомим с кандидатами в президенты Российской академии наук. 22 марта состоятся выборы президента Российской академии наук. Свой взгляд на роль РАН в жизни страны высказывает кандидат в президенты академии, директор Института молекулярной биологии им.
    2506