Специалисты «ТННЦ» разрабатывают технологию будущего "Цифровой керн"

Тюмень. ООО «Тюменский нефтяной научный центр» (ТННЦ) занимает лидирующую позицию в разработке отечественных методик изучения керна. Над созданием комплексной инновационной технологии, повышающей эффективность лабораторных исследований, работают специалисты ТННЦ.

Исследователи керна и флюидов нередко сталкиваются с отсутствием технологических возможностей лабораторного оборудования и комплектующих, способных выдержать требуемые давление, температуру, контакт с исследуемыми жидкостями. Зачастую традиционные технологии не позволяют провести сравнение различных агентов вытеснения в одинаковых условиях, так как любое однократное воздействие на модель пласта приводит к изменению его свойств и нарушению принципа подобия, что особенно характерно для коллекторов с трудноизвлекаемыми запасами (рисунок 1).

Рисунок 1 – Ограничения при проведении лабораторных исследований керна

Цифровой керн – это комплексная технология изучения породы с помощью математического моделирования физических свойств объекта и протекающих в нем процессов на уровне пустотного пространства (рисунок 2). Основной целью технологии является получение комплекса петрофизических свойств образца горной породы и расчет фильтрационных характеристик. Такие данные возможно получить методами математического моделирования на основе 3D снимков по результатам микротомографии.

Рисунок 2 – Моделирование физических свойств и пустотного пространства образца керна

В технологии Цифрового керна (ТЦК) можно выделить три блока: реконструкция горной породы («Реконструкция»), расчет физических процессов («Процессы»), ремасштабирование результатов на следующий уровень («Ремасштабирование»).

«Мы пришли к пониманию, что сегодня в России наиболее продвинута ТЦК в блоке «Реконструкция горной породы». Она занимает до 95% от общего объема работ. Пока используется только пористость и связность. Трудности вызывают отсутствие понимания учета влияния анизотропии, смачиваемости на изучаемые цифровые процессы фильтрации. Детальное моделирование минералогического состава выполняется в ограниченных объемах. Существенным ограничением технологии для РФ является отсутствие «Базы аналогов», а также отсутствие законченных и реализованных проектов по ТЦК в целом», - пояснил эксперт по петрофизическим исследованиям ТННЦ Ян Гильманов.

Блок «Процессы», по мнению эксперта, достаточно хорошо развит. Созданы различные математические алгоритмы для описания одно- и многофазных течений жидкостей в поровой среде.

Однако, существует проблема состоятельности численного решения уравнений, описывающих процессы на микроуровне. Дополнительные трудности возникают при выборе программного обеспечения для математических расчетов. На рынке представлено большое количество коммерческих программ: Pergeos, Math2Market, Simpleware, Dassault System и другие. Проблема заключается в том, что они имеют различный и иногда ограниченный функционал. Другой непростой задачей является организация IT инфраструктуры для технологии «Цифровой керн». Сложности связаны с определением параметров оборудования, его конфигурации и программной составляющей.

Рисунок 3 – Описание процесса выполнения технологии «Цифровой керн» в ПО «Simula»

Одним из самых сложных блоков специалисты считают «Ремасштабирование»: он менее изучен, нет устойчивых и подтвержденных практикой решений.

«Например, за рубежом под эгидой австралийского университета 13 компаний объединились в Digital Core Consortium. Целью консорциума является совершенствование технологии DRP для изучения керна ТРИЗ. Также можно выделить еще ряд зарубежных компаний, которые осуществляют услуги в области цифрового керна, - отметил Ян Гильманов. - В России единой площадки для развития ТЦК нет. Ряд университетов, сервисных и нефтегазовых компаний проводят работы с использованием микротомографии и начинают собственные разработки по направлению цифрового керна».

Рисунок 4 – Экспертная оценка развития услуг по направлению цифровой керн

Активно ведутся работы по разработке ТЦК и в периметре ПАО «НК «Роснефть». В 2020 году запущен ЦИП-150 «Разработка технологий создания цифрового керна для решения актуальных задач освоения месторождений углеводородов», рассчитанный на шесть лет. В стадии выполнения находится первый договор ЦИП-150. Дочерние общества совместно с КНИПИ инициировали научно-исследовательские работы по тематикам, использующим технологии цифровых исследований керна (микротомография, растровая электронная микроскопия FIB/SEM) для березовской свиты, пластов ачимовских отложений. Как отметил Ян Гильманов, в рамках программы уже выполнен большой объем работы.

Опыт, полученный в ходе реализации проекта и научно-исследовательских работ, позволит сформировать у специалистов компании компетенции в области ТЦК и создать передовую инновационную и, что немаловажно, отечественную технологию цифрового керна.

«На текущей стадии развития технологию «Цифровой керн» стоит рассматривать как дополнительный инструмент к традиционным исследованиям породы. В перспективе ТЦК будет основой для создания наукоемких и прорывных решений в области повышения нефтегазоотдачи, а также позволит существенно расширить возможности интерпретации результатов лабораторных исследований керна», - подытожил Ян Гильманов.