Начинается...

Уникальное программное обеспечение для высокоточного определения перспективных нефтегазовых месторождений

Уникальное программное обеспечение для высокоточного определения перспективных нефтегазовых месторождений

Группа ученых НИТУ «МИСиС» разрабатывает уникальные математические алгоритмы для программного обеспечения, которое позволит автоматизировать оценку перспективности газовых и нефтяных месторождений в пластах пористых неоднородных структур (углей, сланцев), вполовину снижая стоимость поисковых работ и затраты времени на них, а также предупреждать возникновение аварийных ситуаций, в т. ч. выбросы газа, при разработке месторождений.

Первые результаты работы презентовала участник программы postdoc research НИТУ «МИСиС» – Елена Коссович.

Коссович Елена – Ph.D. (прикладная математика), кандидат физико-математических наук. Победитель открытого международного конкурса на получение грантов НИТУ «МИСиС» для поддержки приглашения докторантов и молодых ученых с опытом международной работы. В 2007 году окончила Саратовский университет им. Н. Г. Чернышевского, в 2011 году – Brunel university (Лондон, Великобритания), где и получила степень Ph.D.

Геологоразведка – традиционно высокозатратная статья расходов для добывающих компаний (газовых, нефтяных, угольных и др.). При работе с обычными месторождениями ее доля в структуре бюджета на организацию промысла доходит до 80%, а в случае добычи газа из угольных и сланцевых пластов она еще выше. Столь высокая цена объяснима: эксперты на месте изучают огромные территории и пласты недр. Опыт США и Канады – современных лидеров по работе со сланцевыми месторождениями – наглядно демонстрирует проблему корректного определения места разработки: зачастую производительность газовой скважины при изначально высоком уровне характеризуется быстрым спадом.

«Наша работа призвана сделать геологоразведку по-настоящему высокоточным и в то же время экономичным инструментом добывающей отрасли: ведь часть работ вскоре, мы надеемся, будет проводиться виртуально – полученные «в полях» данные будут заноситься в программу, которая на выходе даст прогностическую модель: эти недра перспективные, здесь есть риски быстрого истощения, а здесь перспектив нет вовсе», – пояснила Елена Коссович.

По словам ученого, в основу метода высокоточной оценки заложено многомасштабное моделирование процессов фильтрации в пористых гидрогенных структурах, каковыми и являются земные недра. Современные математические методы многомасштабного усреднения – это инструмент, который позволяет строить прогнозные оценки поведения сложных неоднородных макросистем по их микро- и нанохарактеристикам при воздействиях различной физической природы. Другими словами, газоносность породы определяется не только наличием в ней полостей, пор и трещин макро масштабов, но и особенностями ее структуры на микро- и наноуровнях.

«Многомасштабное усреднение основано на выделении характерного структурного фрагмента материала (ячейки периодичности), имеющего конечную размерность, оценке некоторых свойств ячеек периодичности (например, модуля Юнга и т.п.), выборе физической и математической моделей, описывающих поведение ячейки при конкретном воздействии (например, сорбции или фильтрации газа, механическом нагружении, тепловом воздействии и т. д.). На основе усреднения свойств ячейки строится модель поведения системы в целом», – сказала Елена Коссович.

На данном этапе методы многомасштабного усреднения были использованы для моделирования сложных процессов фильтрации газа в сланцах, и на основе проведенных расчетов было показано, что процессы их газоотдачи во многом зависят от структуры органических включений, размеры которых составляют всего десятки и сотни нанометров. Для оценки механических свойств углей научной группой была разработана методика извлечения истинных значений модулей упругости микрокомпонентов углей (по данным их наноиндентирования), основанная на решении контактных задач системы образец-подложка.

В ближайшее время работа Елены Коссович будет направлена на комплексирование различных математических подходов для описания поведения геоматериалов на разных масштабных уровнях, что позволит прогнозировать многие явления, в том числе негативные, при добыче и переработке минерального сырья, повышая, таким образом, безопасность добычи.

Международная программа «Post doc research» – это привлечение для научной работы в вузы молодых ученых со степенями «PhD» либо «кандидат наук» и международным опытом работы. НИТУ «МИСиС» был первым российским университетом, который в 2013 году запустил пилотный проект по привлечению постдоков.

На Западе институт постдокторнатуры давно получил заслуженное признание научного сообщества. Его основные цели – повышение квалификации начинающих ученых, использование их в качестве активного кадрового резерва. Срок, в течение которого ученый может сотрудничать с университетом по контракту Post doc research, обычно не превышает трех лет. После его окончания постдок, как правило, ищет себе другое место работы или возвращается в свою страну, если он приглашен из-за границы по временной визе.

Научное направление работы в НИТУ «МИСиС» – моделирование физических процессов в неоднородных пористых материалах на основе современных методов многомасштабного усреднения. Область научных интересов – механика деформируемого твердого тела, гидромеханика, биомеханика, молекулярное моделирование, молекулярная механика, гибридное мультимасштабное моделирование.

К основным научным достижения Елены Коссович можно отнести построение новой гибридной многомасштабной молекулярно-динамической модели, описывающей структурные и механические свойства композитных материалов на основе хитина и хитозана. Также ею построены асимптотические приближенные модели, описывающие распространение краевых и интерфейсных волн в тонких пластинах.

Читайте также:

ВЫПУСК 4/2022



Читать онлайн