Керн в цифре: новая разработка ТННЦ

Тюмень. В Тюменском нефтяном научном центре (институт научно-проектного блока компании «Роснефть») разработан и внедрен уникальный комплекс «РН-Цифровой керн». Проект нацелен на изучение свойств горных пород и пластовых флюидов.

Программный комплекс «РН-Цифровой керн» разработан специалистами ТННЦ совместно с негосударственным фондом «Иннопрактика». Новое программное обеспечение не имеет аналогов в России. Отметим, что и в мире такие разработки также единичны.

«ТННЦ на протяжении нескольких лет уверенно следует тренду на автоматизацию и цифровизацию. Сегодня мы создаем большое количество прототипов программных решений, чтобы быстрее, сильнее, мощнее стартовать в последующие годы», - отметил генеральный директор ТННЦ Андрей Аржиловский.

В основе инновационного программного продукта - идея создания цифрового двойника или виртуальной модели керна (образца горной породы). Свойства горных пород и пластовых флюидов изучает Центр исследований керна ТННЦ. В его кернохранилище собрана настоящая «каменная библиотека»: общая протяженность материала превышает 175 км. За 15 лет работы здесь изучено более 1 млн образцов керна с месторождений от Волги и Урала до Сахалина.

Керн служит для тюменских исследователей основным источником информации о геологическом строении недр. Его изучают различными методами: от самых простых – измерения электрического сопротивления, акустического прозвучивания, до сложнейших - ядерно-магнитного резонанса, рентгеновской томографии и дифрактометрии.

Программный комплекс «РН-Цифровой керн» позволяет создавать виртуальную модель горных пород, используя уникальные алгоритмы и методы, ранее не применявшиеся в коммерческом программном обеспечении. На основе данных микротомографии создается цифровая модель керна, с помощью которой можно исследовать горные породы.

«При помощи компьютерного томографа мы получаем трехмерные снимки высокого разрешения, позволяющие понять характер горной породы и построить математическую модель. Благодаря полученным данным, у специалистов появляется возможность точно определить физические, механические, фильтрационные характеристики горных пород, сравнить, как повлияют на породу различные вытесняющие жидкости, используемые при добыче», - рассказал старший эксперт ТННЦ, доктор технических наук Сергей Степанов.

Полученная при помощи цифрового двойника керна информация служит для поиска и обоснования наиболее эффективных технологий разработки месторождений. Модель, создаваемая программой «РН-Цифровой керн», обладает высокой детализацией и точностью.

По словам Сергея Степанова, технология требует значительных вычислительных ресурсов. Проницаемость горной породы определяется по так называемой воксельной модели: пустотное пространство и зерна породы «прочитываются» с точностью до 1 микрона.

«Описание миллиметрового кубика керна стандартными методами занимает порой несколько дней. Наши специалисты занялись поисками новых методов моделирования, чтобы сократить расчеты до нескольких часов и даже минут. Тем не менее, мы не исключаем использование воксельных моделей, поскольку только оно позволяет изучать сложные процессы, например, многофазное течение при различных химических реакциях или при изменении температуры. Поэтому в нашем программном комплексе предусмотрено несколько вариантов моделирования, в том числе с использованием методов, не имеющих мировых аналогов», – отметил Сергей Степанов.

Исследования в «цифре», в отличие от лабораторных, дают возможность изучать один и тот же образец многократно, задавая любые условия. В экспериментах на реальном образце однократное воздействие приводит к изменению его свойств.

Сегодня «РН-Цифровой керн» используется как дополнительный инструмент лабораторных исследований и работает с традиционными высокопроницаемыми горными породами. В планах его функционал будет расширен для работы с трудноизвлекаемыми запасами.

Применение методов цифрового моделирования в лабораторных исследованиях позволяет оперативно и с высокой точностью определять содержание и характер углеводородов в пласте, интенсифицировать работу скважин и продлить продуктивную жизнь месторождений.

«Благодаря развитию цифровых технологий в центре значительно увеличилась скорость вычислений и массив используемых данных, а в разработанных программах есть первые элементы искусственного интеллекта и нейронных сетей. Все это в комплексе позволяет ученым подобрать для буровых и добывающих предприятий Роснефти наиболее эффективные инженерные технологии, а также заглянуть в будущее разработки месторождений, предложив оптимальный вариант их освоения для увеличения объема извлекаемых запасов», - подчеркнул Андрей Аржиловский.

ООО «Тюменский нефтяной научный центр» (ТННЦ) - один из крупнейших региональных центров в области геологии и разработки нефтяных, газоконденсатных и газовых месторождений. Основные направления - исследования керна и пластовых флюидов, обработка и интерпретация данных сейсморазведки, петрофизическое и геологическое моделирование, управление запасами, проектирование и мониторинг разработки месторождений, сопровождение бурения скважин.

Фото: «Тюменский нефтяной научный центр»