Российские вузы проводят научно-исследовательские работы и создают новые разработки, которые позволяют повысить эффективность компаний нефтегазового сектора и импортозаместить зарубежные решения. Многие из них реализуются при поддержке предприятий НГС.

Эффективность ТРИЗ

Новосибирский государственный университет является головной организацией консорциума, выигравшего грант на 210 млн рублей для развития методик цифрового керна — инновационного инструмента, который поможет нефтяной отрасли России повысить эффективность добычи трудноизвлекаемых запасов нефти и газа. Исследования будут вестись с использованием новейшего синхротрона «Сибирский кольцевой источник фотонов» (СКИФ), расположенного в наукограде Кольцово.

Современная добыча все чаще сталкивается с так называемыми трудноизвлекаемыми запасами, спрятанными в геологических породах с крайне низкой проницаемостью. Ключевую роль здесь играет исследование керна — образцов пород глубинных слоев, отобранных при бурении скважин.

Ключевым элементом проекта является использование синхротронного излучения — мощного источника рентгеновских лучей, который позволяет «просвечивать» непрозрачные объекты с высокой скоростью и детальностью. В отличие от обычных лабораторных рентгеновских установок, синхротрон дает на порядки более интенсивный и сфокусированный пучок. ЦКП «СКИФ», который сейчас готовится к запуску, станет одной из самых современных установок такого рода в мире.

«СКИФ дает возможность наблюдать микроскопические процессы внутри породы в режиме реального времени. Это настоящая революция в геологических и нефтяных исследованиях», — отметил директор Научно-образовательного центра «Газпромнефть — НГУ», профессор РАН Сергей ГОЛОВИН.

ПО для геологоразведки

Программный комплекс нового поколения для интерпретации геоинформации и построения цифровых моделей в сфере геологоразведки и разработки месторождений углеводородов создадут Новосибирский государственный университет (НГУ) и «БурСервис». Пилотная версия нового ПО, готовая для внедрения на рынок, появится уже к концу 2025 года.

Разрабатываемый программный комплекс будет не просто сопоставим с западными аналогами, считающимися отраслевым стандартом, но и будет превосходить их по ряду параметров. В частности, реализуются лучшие практики из опыта российских и зарубежных компаний, в том числе на основе машинного обучения. Продукт будет создаваться на базе архитектуры, спроектированной разработчиками НГУ.

«Это редкий случай в практике российских университетов, когда вуз и частный бизнес договариваются о совместном развитии крупного программного комплекса и его продвижении в отрасль. Это пример того, как научная разработка в области геолого-геофизического моделирования месторождений углеводородов после соответствующей доработки и адаптации находит дальнейшее развитие и внедряется в реальный сектор экономики», — прокомментировал директор Передовой инженерной школы НГУ Сергей ГОЛОВИН.

Добыча сланцевого газа

Методика ученых повысит качество добычи сланцевого газа. Он находится не в свободных подземных пустотах, как в обычных месторождениях, а глубоко внутри особо плотных горных пород — сланцев. Чтобы его извлечь, в пласте искусственно создают дополнительные трещины, используя технологию гидроразрыва.

Однако сланцевые породы отличаются сложной и непредсказуемой структурой, сильной слоистостью и хрупкостью. Поэтому важно заранее изучить, как материал поведет себя во время такой операции и в каких именно зонах ее проведение будет наиболее эффективно.

Ученые Пермского Политеха и Китайского университета нефти и газа разработали метод, который на основе детализированных трехмерных цифровых моделей керна позволяет спрогнозировать успешность гидроразрыва пласта в глубоких слоях сланцевых месторождений.

«Правильность прогнозирования модели мы оценили на практике в условиях сланцевого газового месторождения в Китае», — поделился директор Когалымского филиала ПНИПУ, к. т. н. Владимир ПОПЛЫГИН.

По словам исследователей, в России такая разработка может быть полезна при добыче углеводородов из Баженовской Доманиковой свиты на Урале и в Западной Сибири — комплексы нефтематеринских пород, которые характеризуются низкой проницаемостью пластов.

Методика ученых Пермского Политеха и Китайского университета позволяет повысить уровень добычи газа на основе реальных данных без дорогостоящих лабораторных исследований. Модель, предсказывающая успешность гидроразрыва пласта, повысит его эффективность, а также сократит время и затраты на подготовку и проведение операции.

Изучение керна

Ученые Томского политехнического университета совместно со специалистами Томского научно-исследовательского института нефти и газа усовершенствовали мезотомограф для изучения внутренней структуры образцов горных пород (керна). Устройство оснастили новым источником излучения, улучшили мехатронные системы и обновили программное обеспечение. Это позволит томографу получать в два раза больше полезной информации об исследуемых образцах и обрабатывать данные за считанные секунды. Анализ модели помогает геологам понять, как будет происходить трансфер нефти, воды и газа через пласт и какие технологии добычи рациональнее всего использовать на конкретном месторождении.

«Нам удалось существенно усовершенствовать мезотомограф для задач «ТомскНИПИнефть». Ключевая особенность новой версии оборудования заключается в том, что теперь на нем можно проводить исследования как полноразмерных образцов керна, так и стандартных. При этом разрешение для исследований керна было увеличено вдвое, что позволит получать более точные характеристики исследуемых образцов. Это стало возможным благодаря использованию нового источника и улучшению мехатронных систем», — отмечает проректор по науке и стратегическим проектам ТПУ Алексей ГОГОЛЕВ.

Прогноз нефтеотдачи

Ученые Центра Хериот-Ватт Томского политехнического университета применили алгоритмы машинного обучения для прогнозирования массы хранения CO₂ (углекислого газа) и объема добычи нефти. По сравнению с традиционными методами алгоритмы помогли сделать процесс прогнозирования менее трудо- и времязатратным. Также в ТПУ провели сравнительный анализ четырех различных алгоритмов и выявили самый точный из них.

Исследование, проведенное учеными ТПУ вместе с коллегами, помогает устранить существующие пробелы в проектах, связанных с использованием методов машинного обучения в моделировании процессов CO₂ -EOR.

Сократить энергорасходы

Ученые Пермского Политеха придумали, как сократить потребление электроэнергии при добыче нефти.

Более 65% нефтедобывающих скважин эксплуатируются штанговыми насосными установками. Однако в условиях роста обводнения породы и истощения месторождений они затрачивают большое количество электроэнергии для эффективной выкачки ресурсов. Поэтому сейчас остро стоит вопрос оптимизации работы установок, чтобы снизить энергопотребление при прежнем уровне добычи нефти. Ученые Пермского Политеха разработали инновационный способ балансировки станка-качалки — ключевого элемента нефтяного насоса. Методика позволит на 7% снизить энергопотребление и на 10% — нагрузку на двигатель, что значительно сократит эксплуатационные затраты и продлит срок службы оборудования.

Внешний вид испытательного стенда

Поглотитель нефтепродуктов

Эффективный поглотитель нефтепродуктов с поверхности почвы и воды разработали ученые НИУ «МЭИ» и ОИВТ РАН. Экспериментально доказана возможность активации сорбционных свойств таблеток верхового торфа при обработке низкотемпературной плазмой. Плазменные условия создавались при атмосферном давлении высокочастотным индукционным плазмотроном с использованием аргона в качестве плазмообразующего газа. Рабочая частота плазмотрона составляет 27,12 ± 0,27 МГц.

«Уже сейчас мы можем сказать, что нефтеемкость торфяных таблеток, обработанных в высокочастотном плазмотроне, увеличивается в два раза за счет изменения структуры волокон торфа. Благодаря такому методу происходит частичное изменение гидрофильности на гидрофобность, что увеличивает поглотительную способность таблеток торфа и позволяет удерживать нефтепродукт», — отметил ректор НИУ «МЭИ» Николай РОГАЛЕВ.