В САЕ "ЭкоНефть" КФУ приступили к созданию
математической модели процессов в нефтяных пластах. В 2017 году сразу
несколько научных коллективов САЕ "ЭкоНефть" вошли в число победителей
Президентской программы Российского научного фонда.
Обладателями гранта
тогда стали и ученые НИЛ "Высокопроизводительные распределенные
системы", предложившие на конкурс проект по повышению эффективности
добычи высоковязкой нефти "Математическое моделирование многофазной
многокомпонентной неизотермической фильтрации в деформируемых пористых
средах".
Напомним, в рамках проекта предполагается сначала
создание математической модели, а уже потом целого программного
комплекса на ее основе. На данный момент в НИЛ "Высокопроизводительные
распределенные системы" завершают подготовительный этап, в ходе которого
удалось определить наиболее перспективный вектор для исследований. По
словам руководителя проекта, кандидата физико-математических наук,
старшего научного сотрудника научно-исследовательской лаборатории
"Высокопроизводительные распределенные системы" КФУ Эдуарда Храмченкова,
математическое моделирование процессов в нефтяных пластах сейчас
активно изучается, и многие ученые уже пытаются решить эти задачи,
используя разные методы.
"Набор уравнений примерно похож, но есть
нюансы: мы учитываем влияние деформации пористой среды на ее
проницаемость и фильтрационные свойства. Когда вовлекаются несколько
процессов и они взаимосвязаны, происходит тепловое расширение, вещество
течет быстрее, изменяется состояние механической среды, появляются
деформации, в трещиноватых средах - трещины. Основная сложность
направления заключается в том, как правильно связать и учесть эти
процессы в уравнениях", - поделился ученый.
В Казанском
университете решением задачи о течении жидкостей в пористых средах с
учетом переменных температур занимаются еще с 50-х годов прошлого
столетия, когда были открыты нефтяные месторождения и потребовалось
моделирование. Постепенно изучались однофазное течение жидкости, потом
двух-, трехфазное, с химическими эффектами. Сегодня идет поиск так
называемой thermal-, hydromechanical-, chemical-coupled модели, которая
объединила бы в себе химические, тепловые, механические процессы, то
есть все эффекты в одной. Каждый процесс описывается своим набором
уравнений, задача состоит в том, как эти уравнения связать с учетом
подхода ученых КФУ.
Исследования математических моделей сегодня
ведутся в двух направлениях: промышленном, которое занимается
моделированием конкретных нефтяных, геотермальных источников, и научном,
то есть построением универсальной модели и программного комплекса,
который будет ее реализовывать. Именно этим и занимаются молодые ученые,
хотя и не исключают, что в дальнейшем возможно практическое применение
программного комплекса. Самым актуальным для Татарстана является
построение модели при сложном процессе SAGD-методе парогравитационного
дренажа. Адекватная математическая модель в таком случае позволит
сократить издержки на его проведение, просчитать наиболее оптимальные
стратегии применения.
Первыми значимыми результатами ученые
готовы поделиться спустя полгода: именно тогда будет построена
математическая модель, после этого ученых ждет наиболее сложный этап
исследования - построение численной схемы. По словам руководителя
проекта, сложности носят математический характер, так как модель
нелинейная, уравнения зависят друг от друга, необходима их корректная
постановка. Расчеты будут вестись, в том числе, на
высокопроизводительном кластере Казанского университета. После этого
готовую численную схему нужно будет запрограммировать. В результате
ученые представят программный продукт, предназначенный для расчетов:
научный код будет принимать конфигурацию пласта, его свойства и выдавать
данные для средств визуализации.
Это именно
математически-программистская задача: построить модель, численную схему,
запрограммировать ее и рассчитать. По словам Эдуарда Храмченкова,
экспериментальных исследований пока не планируется, но в дальнейшем для
параметрического наполнения и верификации необходимы будут и усилия
геологов.
Ученые КФУ планируют повысить эффективность добычи нефти с помощью уравненийРоссийский научный фонд (рнф.рф), 9.01.2018