Итоги работы Научного центра мирового уровня «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты» в 2021 году
Казанский федеральный университет в 2020 году выиграл грант на создание научного центра мирового уровня «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты» по приоритетному направлению «Экологически чистая ресурсосберегающая энергетика, эффективное региональное использование недр и биоресурсов» в кооперации с Уфимским государственным нефтяным техническим университетом, Российским государственным университетом нефти и газа им. И.М.Губкина, Сколковским институтом науки и технологий.
Целями НЦМУ «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты» являются:
— проведение фундаментальных, поисковых и прикладных исследований в области геологии, геохимии и разработки залежей нефти с использованием современных физико-химических методов и сквозных технологий, создание экологичных, энергоэффективных и экономичных технологий прогнозирования, разведки, разработки, подготовки, транспортировки и переработки жидких углеводородов;
— реализация на этой основе новой парадигмы разработки месторождений на «поздней» стадии, увеличение коэффициента извлечения нефти на гигантских и крупных месторождениях до 0.65 — 0.7, увеличение извлекаемых запасов в 1.5 -2 раза, уменьшение себестоимости добычи на этих месторождениях до 1.5 — 1.8 раз;
— создание резервов извлекаемых запасов жидких углеводородов в новых регионах;
— распространение новых технологий путем подготовки и повышения квалификации специалистов.
Исследования НЦМУ «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты» ведутся по трем основным направлениям: первое – это разработка технологий поиска и разведки крупных месторождений нефти и газа. Перед учеными стоит задача, как сделать так, чтобы в России было много доступных запасов нефти и исследователи смогли планировать их освоение и экономику на десятки лет вперед. Второе направление — создание новой парадигмы разработки крупных месторождений, находящихся на «поздней» стадии разработки, где уже есть нефтепроводы, скважины, социальная инфраструктура, кадры, города и дороги. Эта нефть будет наиболее дешевой, поскольку отсутствуют вложения в инфраструктуру. Третье направление – добыча нетрадиционных запасов нефти (вязкая нефть, нефть плотных коллекторов) на имеющихся крупных месторождениях. Их добыча также рентабельна из-за наличия практически всей необходимой инфраструктуры.
«Данные направления являются важными для России, потому что бюджет нашей страны сегодня зависит от природных ресурсов. И ещё будет зависеть от них в ближайшие 40-50 лет. Несмотря на мощные тренды перехода к возобновляемой энергетике, эпоха нефти продолжается, — говорит проректор по направлениям нефтегазовых технологий, природопользования и наук о Земле, директор Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ Данис Нургалиев. – Россия обладает громадными запасами полезных ископаемых, и наша стратегическая задача – повышать эффективность поиска, разведки и добычи ресурсов. Поэтому проект сегодня актуален по всем трём направлениям».
В рамках первого направления НЦМУ «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты» учеными Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ был проведен большой объем работ, который включал как работу с нефтегазовыми компаниями, обработку спутниковых геофизических данных, оценку теплового потока в нефтегазоносных бассейнах, так и разработку новых программных комплексов для интерпретации геофизических и геоморфологических данных с целью увеличения надежности прогноза нефтеперспективности территорий.
«Большое внимание в этом году было уделено обработке спутниковых данных дистанционного зондирования Земли, цифровых моделей рельефа и морфометрическому анализу рельефа с использованием инструментов геоинформационных систем», — говорит старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Палеоклиматологии, палеоэкологии и палеомагнетизма» ИГиНГТ Диляра Кузина.
По ее словам, исследована информативность морфометрического анализа для оценки нефтеперспективности территорий. Показано, что морфометрический метод может быть применен для:
• поиска активных положительных локальных структур осадочного чехла и фундамента, перспективных на нефть и газ;
• реконструкции неотектонической истории территории исследования, определения числа этапов активизации тектонических процессов;
• создания региональных карт прогноза на нефтегазоперспективность новых территорий.
Показана информативность методик обработки данных дистанционного зондирования Земли и цифровых моделей рельефа для извлечения информации как о системах трещин, образованных в неотектонический период, так и о макротрещиноватости пород осадочного чехла в целом. Получены статистически значимые корреляции, показывающие связь фактора макротрещиноватости (макропроницаемости) с распределением месторождений (залежей) углеводородов в пространстве.
Большой объем работ проведен по созданию и заполнению базы данных нефтегазоносных бассейнов (НБ) России и мира. Кроме стандартных данных о НБ был сделан акцент на их нефтегазоносный потенциал, внимание уделялось элементам нефтегазоносных систем, их литолого-петрофизическим характеристикам, геохимическим параметрам и структурному плану. Данная БД в дальнейшем позволит охарактеризовать бассейн с точки зрения его УВ потенциала и предоставит некоторую базовую информацию для проведения бассейнового анализа.
Был проведен комплекс геофизических методов на территории Восточной Сибири, включающий высокоточную магниторазведку, электроразведку, гравиметрический и геодезический мониторинг. Также на этой территории были отобраны пробы подпочвенных отложений для геохимических изотопных исследований. Комплексный анализ всех полученных данных позволил выделить перспективные места для бурения скважин.
Разработан комплекс программного обеспечения для обработки и интерпретации данных наземных высокоточных грави- и магниторазведки. Методика обработки, реализованная в данном комплексе, основана на использовании «естественного» вейвлет-преобразования геопотенциальных полей. Подана заявка на регистрацию ЭВМ «Geological Surface Analysis (GSA)».
Подана заявка на изобретение «Способ прогноза залежей углеводородов». Способ относится к области прогноза месторождений углеводородов и может быть применен для локализации продуктивных участков и структур, выбора мест для бурения поисковых, разведочных и оценочных скважин.
В 2021 году была изучена структура земной коры Волго-Уральского региона в процессе решения прямой и обратной задачи гравиразведки.
«Построена актуальная трёхмерная модель земной коры Волго-Уралии, — говорит старший преподаватель кафедры разработки и эксплуатации месторождений трудноизвлекаемых углеводородов ИГиНГТ КФУ Игорь Огнев. — В ходе моделирования были использованы сейсмические данные о глубине границы раздела земная кора-мантия и поле силы тяжести, полученное в результате спутниковой гравиразведки. Вместе с тем применён относительно новый алгоритм решения обратной задачи гравиразведки – инверсия гравитационного поля с латерально изменяющимся контрастом плотности земная кора-мантия. При решении прямой задачи косвенно подтвердилась гипотеза о наличии уплотнённых пород в основании земной коры центральной части Волго-Уралии. Построенная модель будет использована для анализа распределения температуры в земной коре Волго-Уральского региона. Это позволит производить поиск месторождений углеводородов при моделировании нефтегазоносных систем».
В рамках работы по второму направлению НЦМУ «Рациональное освоение жидких углеводородов планеты» больших успехов ученые ИГиНГТ добились в области внедрения цифровых технологий в нефтегазовой отрасли. По словам лаборанта НЦМУ Зуфара Каюмова, с использованием сквозных технологий удалось автоматизировать процесс описания петрографических шлифов.
«Предлагаемая альтернатива традиционному подходу заключается в проведении анализа с использованием инструментов цифровой обработки изображений. Такой подход позволяет автоматизировать часть ручной работы и свести к минимуму субъективный фактор», — сказал Зуфар Каюмов.
В рамках проекта «Гиснейро» ученые ИГиНГТ работают над автоматизацией процессов обработки геофизических исследований скважин, анализа данных кернового материала и результатов испытаний в наклонно-направленных скважинах крупных и гигантских месторождений на поздней стадии разработки.
«Особенностью ПК «Гиснейро» является использование машинного обучения и статистических методов, которые определяют его основные преимущества при анализе данных: использование искусственного интеллекта позволяет заменить ручную обработку ГИС на машинную и существенно ускорить процесс создания цифровых моделей, также автоматизированное получение рекомендаций по оптимизации перфораций. Кроме того, платформа предполагает возможность разработки дополнительных модулей», — объясняет менеджер-проекта, петрофизик НОЦ «Моделирование» ТРИЗ Марат Валидов.
Еще одно из направлений по автоматизации, реализуемых в КФУ под эгидой НЦМУ, связано с разработкой программного комплекса для расчета оптимального положения устьев проектных скважин нефтегазовых залежей для размещения площадок кустового бурения.
Как отмечает инженер НЦМУ, один из разработчиков ПК Айрат Яруллин, применение данной методики позволит уже на этапе планирования определить ориентировочную стоимость работ при обустройстве скважин и куста в целом, а полученные результаты можно использовать при подготовке данных для формирования технических условий на проектирование, так как за счет алгоритмов оптимизации гарантирована минимизация общей стоимости проекта обустройства месторождения.
В рамках НЦМУ проводится разработка технологии «Псевдокерн», включающей методические основы, аппаратные решения, а также программные алгоритмы, позволяющие анализировать образцы шлама и с помощью современных методов лабораторных исследований и цифровых моделей получать информацию о породах без необходимости отбора керна.
Кроме того, ученые ИГиНГТ разработали автоматизированную технологию «Геоиндикатор», позволяющую определить источник обводнения или притока нефти в добывающих скважинах на основе геохимических методов исследования пластовых флюидов. Технология уже опробована в Республике Татарстан, Самарской и Оренбургской области.
В рамках НЦМУ в КФУ создается «Лаборатория моделирования цифровых двойников НОЦ «Моделирование ТРИЗ» в рамках сотрудничества с ООО «Газпромнефть НТЦ».
«Создание IT-платформ цифровой лаборатории по всему спектру производственных задач, от изучения свойств пласта до извлечения углеводородов – это одна из актуальных задач, стоящих перед компаниями, реализация которой позволит качественно расширить наши возможности в части рентабельного и безопасного освоения недр. Также стоит отметить, что образование лаборатории по моделированию цифровых двойников на базе Института геологии и нефтегазовых технологий – это уникальная возможность для студентов КФУ для приобретения опыта работы и компетенций в области решения таких индустриальных задач», — отметил заместитель директора по научной деятельности ИГиНГТ КФУ Владислав Судаков.
Одним из интересных проектов НЦМУ стала программа «Агрегатор неструктурированных геолого-промысловых данных». Эта программа обобщает разнородную информацию об объектах исследований недр. Разработка является общим проектом двух институтов – Института информационных технологий и интеллектуальных систем и Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ.
«Проект связан в первую очередь с текстовым анализом для сопровождающей при добыче нефти документации. Любая скважина имеет очень большое количество всевозможных описаний. Особенно старые месторождения могут «похвастаться» объемом собранной информации лишь на бумаге. «Агрегатор неструктурированных геолого-промысловых данных» позволяет перевести весь имеющийся архив в цифру и доработать интеллектуальные сервисы», – резюмировал старший научный сотрудник НИЛ изучения состояния и эволюции подземных резервуаров Денис Зуев.
Полным ходом в НЦМУ идет разработка технологии локализации остаточных запасов нефти геохимическими методами.
Так, планируется изучение пилотных блоков Арланского месторождения с целью внедрения новых технологий и улучшения нейросетевых алгоритмов.
«Сегодня мы делаем ставку на цифровые технологии в нефтегазовой отрасли. В этом направлении мы достигли определенных успехов, наши разработки эффективно используются в практике нефтегазодобывающих и сервисных компаний таких, как ПАО «Татнефть», подразделения ПАО «НК Роснефть», малых нефтяных компаний, ООО «ТНГ-Групп», ПАО «Газпром нефть», «Baker Hughes», «Petroleum Development Oman (PDO)», АО «Зарубежнефть», ООО «РИТЭК», СП «Волгадеминойл». В рамках НЦМУ мы ведем создание и внедрение новой парадигмы разработки месторождений, находящихся на поздней стадии. Здесь мы решаем целый пул актуальных задач с использованием сквозных технологий. Мы уверены, что эти разработки в ближайшее время будут использоваться многими компаниями, ведущими разработку крупных и гигантских месторождений. В том числе – нашими казахстанскими коллегами», – поделился Владислав Судаков, руководитель Центра моделирования трудноизвлекаемых запасов.
В 2021 году ученые НЦМУ продолжили цикл работ, посвященных изучению особенностей вытеснения нефти в цифровых моделях пористых сред. В частности был разработан программный комплекс для моделирования нефтевытеснения. Результаты исследований по данной тематике регулярно публиковались в журналах первого и второго квартиля. Работа носит прикладной характер и позволяет спрогнозировать и оптимизировать режим работы нефтяного коллектора с учетом анизотропии фильтрационных характеристик. В одной из последних работ ученые НЦМУ изучили влияние анизотропии фильтрационных свойств на вытеснение легкой (маловязкой) нефти при различных краевых эффектах смачивания и межфазных натяжениях. Результаты работ были опубликованы в Journal of Petroleum Science and Engineering .
«Анизотропия фильтрационных характеристик является присущей пористым средам особенностью. В анизотропных кернах фильтрационные характеристики зависят от направления прикладываемого перепада давления, стимулирующего движение флюида, а проницаемость является тензорной величиной. В случае если свойства керна во всех направлениях являются одинаковыми, то образец считается изотропным. Такие пористые среды уже были исследованы нами ранее», — сообщил доцент кафедры математических методов в геологии Тимур Закиров.
Для решения поставленной задачи учеными НЦМУ был разработан программный алгоритм, позволяющий генерировать цифровые модели пористых сред с необходимой анизотропией порового пространства. В работе представлены карты эффективности нефтевытеснения в координатах «угол смачивания – межфазное натяжения» для анизотропных сред. Было показано, что динамика добычи нефти в средах с так называемой «благоприятной» анизотропией имеет свои особенности и отличается крайне невысокими показателями эффективности вытеснения (около 20%) при заводнении гидрофобного коллектора. В свою очередь, «неблагоприятная» анизотропия, оказывает положительное влияние на коэффициент охвата, достигающего значений 50 – 60%.
Ещё одним важным треком представленной работы является разработка методики оценки динамики развития межфазного контакта «скелет – нагнетаемый флюид». Данная характеристика является необходимой информацией при разработке залежей углеводородов в случае подбора эффективного режима, например, закачки кислотных растворов. В работе построены карты удельной поверхности раздела «скелет – нагнетаемый флюид» в зависимости от краевого угла смачивания и межфазного натяжения, позволяющие определить наилучшие параметры разработки.
Огромная работа проведена в 2021 году по направлению повышения эффективности разработки нетрадиционных запасов углеводородов – свервязкой нефти, нефти плотных коллекторов.
В уходящем году лабораторная база НЦМУ «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты» была продемонстрирована главе Республики Татарстан Рустаму Минниханову. Особое внимание Р. Минниханова было уделено одной из уникальных установок Российской Федерации – комплексу оборудования Made in KFU.
В структуру Made in KFU входит «Труба горения» — оборудование, предназначенное для моделирования и проведения исследования процессов вытеснения нефти различными методами увеличения нефтеотдачи, а также оценки их применимости на месторождениях.
Активно продолжается поиск способов снижения экологического ущерба от добычи нефти, в том числе – способов безвредной для природы способов утилизации и использования попутного нефтяного газа. Плодотворной оказалась идея превращения попутного газа в гидрат – в твердую форму, подобную простому льду, которую можно легко транспортировать. Отличительное свойство гидратной технологии, созданной в лабораториях НЦМУ, заключается в создании нового промотора на основе природного сырья. Компонент показал высокую эффективность увеличения конверсии попутного нефтяного газа в гидратную форму, а также заметно сократил время данного процесса. Изобретение относится к химии природных соединений, а именно — к новому соединению на основе касторового масла, обладающему способностью интенсифицировать образование газовых гидратов. Стоит признать, что классические коммерческие реагенты значительно уступают созданным на основе природных материалов, поскольку обладают меньшей эффективностью и безопасностью для человека и окружающей среды.
«Новая технология позволит сохранить ценное сырье, поскольку попутный нефтяной газ содержит различные углеводороды, в первую очередь, метан. Следующая задача связана с тем, чтобы оказывать наименьшее влияние на окружающую среду, так как углеводородный газ, а также продукты его сгорания, являются парниковыми газами. Для решения данных задач современной нефтегазовой индустрии необходимы оптимальные технологии утилизации нефтяного газа», — сообщает Михаил Варфоломеев.
«Разрабатывая такого рода реагенты — промоторы или ингибиторы, мы можем научиться управлять процессами образования и разложения газовых гидратов. Это приблизит нас к повышению уровня утилизации ПНГ и его более эффективному использованию, а в обозримой перспективе и к разработке гидратных месторождений газа», — резюмирует старший научный сотрудник Роман Павельев.
Одним из приоритетов НЦМУ «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты» является создание инновационных технологий для работы в экстремальных условиях Севера. Гидратные технологии, разработанные учеными Казанского федерального университета, могут стать оперативным решением заявленного вызова. Часть из таковых была представлена в ходе работы онлайн-школы по вопросам газовых гидратов с международным участием. В научной онлайн-дискуссии приняли участие ученые Казанского федерального университета, Высшей национальной школы передовых технологий (Франция), Института неорганической химии им. А.В. Николаева, Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина, Сколковского института науки и технологий, Института криосферы Земли ТюмНЦ СО РАН, Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева.
Во втором полугодии ученые НЦМУ разработали новые методики тестирования трассеров для оценки нефтенасыщенности пласта. Данный проект имеет как научное, так и прикладное значение, т.к. подобного рода методики удобны для быстрого скрининг-теста и выбора более подходящего трассера для условий исследуемого месторождения в целях оценки остаточной нефтенасыщенности.
«До недавнего времени в России не было общей системы, объединяющей методологические принципы и принципы по интерпретации. Наша часть работы посвящена подбору трассерной композиции и комплексу физико-химического моделирования по закачке трассеров», — сообщил старший научный сотрудник НИЛ методов увеличения нефтеотдачи НЦМУ Александр Болотов.
«Идея основывается на определении коэффициента распределения трассеров с высоким давлением паров методиками газовой хроматографии с равновесным паром и ИК-спектрометрии» — пояснил Ранэль Галеев.
Без преувеличения Казанский федеральный университет можно назвать мировым лидером в области технологии «нефтепереработки под землей». Технология прошла опробование и находится на стадии промышленных испытаний.
Сегодня Казанский федеральный университет стал официальным поставщиком эффективных катализаторов на действующие месторождения. В конце 2021 года из Казани в порт Санкт-Петербурга отправилась новая опытная партия катализаторов, разработанная в лабораториях Казанского федерального университета для кубинской нефтяной компании CUPET. По результатам закачки в ноябре 2019 года на месторождении Бока де Харуко прирост добычи нефти составил 110 %. Продолжительность цикла возросла до 550 дней. Достигнуто паронефтяное отношение менее 3 т/т, дополнительная добыча нефти – 1340 тонн.
«Причем нет нужды в глубокой конверсии нефти, чтобы из высоковязкой нефти сразу бы образовался бензин под землей. В этом случае были бы потеряны компоненты нефти, из которых на НПЗ получают различные нефтепродукты, помимо бензина. На стадии нефтедобычи важен объем извлеченной нефти. А с это задачей катализатор успешно справляется», — дополнил ведущий научный сотрудник НИЛ «Внутрипластовое горение» Алексей Вахин.
По итогам многочисленных исследований были написаны диссертационные и кандидатские работы, первые в России по заявленным тематикам. Диссертационная работа молодого ученого КФУ стала первой в России по тематике переработки нефти на стадии её добычи, а также задала начало передовому проекту в области нефтехимии: ученые разработали уникальную технологию по подземной переработке нефти. Новая технология прошла успешные испытания на Кубе. Катализаторы, созданные в лабораториях Казанского федерального университета, позволяют переработать нефть непосредственно в пласте. Определенные результаты ученые опубликовали на главной странице Catalysts | An Open Access Journal from MDPI .
«В данной работе изучена стадийность формирования активной формы катализатора, представляющей собой наноразмерные частицы сульфида никеля. Сначала образуются наночастицы оксиды никеля, а затем в ходе контакта с высоковязкой нефтью, которая содержит много серы, происходит т.н. сульфидирование катализатора. Сульфиды металлов гораздо более активны, чем оксиды в процессах преобразования нефти», — пояснил младший научный сотрудник НИЛ «Внутрипластовое горение» Фирдавс Алиев.
В рамках этой работы получены десятки патентов и, конечно же, планируется продолжение на новых залежах, сообщают ученые НЦМУ.
В работу консорциума привлечены молодые ученые, в том числе из-за рубежа. НЦМУ обеспечил специалистов служебным жильем, соцпакетом и достойной зарплатой. С участием молодых специалистов проходили перспективные исследования, среди них гидроразрыв пласта. «Оживить» простаивающие скважины ученые предлагают за счет использования азотной кислоты — термогазохимическая технология путем выделения на месте особо горячих газов и кислоты обеспечит пласты постоянной проводимостью. Данным исследованием ученые обеспечивают снижение производственных рисков, таких как ухудшение структуры запасов нефти, возрастание доли запасов в слабопроницаемых коллекторах, требующих особого подхода. Подробности работы инновационной методики были опубликованы в OnePetro.
«Мы закачиваем два азотосодержащих вещества — селитра и нитрит натрия. При правильном подборе катализатора, в процессе реакции образуется диоксид азота. Растворившись в воде диоксид азота даёт плотную кислоту» — объяснил технику работы младший научный сотрудник НИЛ методов увеличения нефтеотдачи НЦМУ Резаи Кучи Моджтаба.
Увеличенный темп экономического развития сформировал к 2021 году устойчивый спрос на качественные материалы, такие как битум. Отвечая заданной тенденции, исследователи Научного центра мирового уровня получили два битума двумя разными методами, сравнив их эксплуатационные характеристики. Говоря о практическом применении, ученые НЦМУ рассмотрели возможность рационального использования тяжелой нефти, результаты работ были опубликованы в Scientific reports.
«Чтобы получить битум в виде полутвердого продукта, необходимо извлечь больше легких фракций из тяжелой нефти, а остатки можно рассмотреть как неокисленный битум. Поскольку тяжелая нефть содержит меньшее количество легких фракций, это простой и выгодный способ получения битума, следовательно, это позволяет рационально использовать тяжелую нефть наравне с легкой, которая, в свою очередь, требует различных процессов», — сообщил младший научный сотрудник НИЛ «Реологические и термохимические исследования» Ричард Джимасбе.
«Основное внимание ученые уделили использованию специально набитой окислительной колонны для увеличения поверхности контакта между исходным сырьем и закачиваемым сжатым воздухом с целью снижения производственных затрат с последующим сравнением окисленного и неокисленного битума, полученного паровой дистилляцией. Для оценки характеристик полученных продуктов отмечены такие методы, как проникновение иглы в битум для определения марки и жесткости битума с помощью пенетрометра», — объяснил младший научный сотрудник НИЛ «Реологические и термохимические исследования» Амин Мунтасер.
Кандидатская диссертация зарубежного исследователя наглядно подтвердила приоритет России на внутрипластовые катализаторы в 2021 году. Научный сотрудник НИЛ “Внутрипластовое горения” Амин Хельхаль представил результаты исследований кинетики окисления нефти в присутствии различных катализаторов.
«Изучена кинетика окисления нефти в присутствии различных катализаторов. Это позволяет подобрать оптимальный состав катализатора для повышения эффективности тепловых методов добычи тяжелой нефти. В ближайшие годы задача освоения нетрадиционных углеводородных ресурсов будет все более актуальной”, – сообщает научный сотрудник НИЛ “Внутрипластовое горения» Амин Хельхаль.
“Полученный массив данных имеет большой потенциал для продолжения исследований в выбранном направлении. Изученные в представленной работе катализаторы могут быть применены на практике в различных процессах добычи и переработки нефти”, – подтвердил руководитель НИЛ «Внутрипластовое горение» Алексей Вахин.
Одной из главных миссий научных центров мирового уровня является создание дополнительных образовательных программ для распространения новых технологий как в России, так и по всему миру, а также повышение квалификации кадров в компаниях, привлечение ученых мирового уровня. Данные задачи успешно выполняет Центр дополнительного образования, менеджмента качества и маркетинга (CdoGEO).
«Наш Центр вошел в состав НЦМУ и в рамках проекта разработал новые программы профессиональной переподготовки : «Гидродинамическое моделирование для оптимизации системы разработки месторождения, повышения нефтеотдачи и снижения затрат», «Бурение горизонтальных нефтяных и газовых скважин в осложненных условиях» и повышения квалификации: «Исследования карбонатных коллекторов: седиментология и вторичные изменения», «Применение катализаторов для добычи высоковязких нефтей», «Геолого-технологические исследования скважин», «Технология SAGD для добычи высоковязких нефтей», «Геомеханика (продвинутый курс)». Обучение по программам НЦМУ в 2021 году прошли 116 человек – это студенты СурГУ, сотрудники УГНТУ, ИГиНГТ, ФГАОУ ВО Национальный Исследовательский Томский Политехнический университет, специалисты Cupet (Куба), ЗАО «МиМГО», — говорит заместитель директора ИГиНГТ по маркетингу, директор Центра дополнительного образования, менеджмента качества и маркетинга (CdoGEO) Ильдус Чукмаров. — Примечательно, что 2021 год CdoGEO начал с программы НЦМУ, которую мы реализовали для специалистов компаний АО «ТомскНИПИнефть», ООО «ТННЦ», ПАО АНК «Башнефть», АО «ИГиРГИ», ООО «Башнефть-Петротест». Девиз CdoGEO «Мы объединяем возможности всех для успеха каждого» отлично дополняет главную концепцию НЦМУ, которая выражается в создании консорциумов. Благодаря этим кооперациям, в рамках НЦМУ формируется облако сотрудничества через сетевое взаимодействие. В 2021 году было заключено четыре сетевых договора: с ДПО «Учебно-научный центр «Геофизика», ООО «Газпром ВНИИГАЗ», ООО «СИ ТЕХНОЛОДЖИ», ООО «Миррико менеджмент».
В рамках проекта НЦМУ CdoGEO вышел на международный уровень и стал экспортером программ ДПО КФУ. За всю историю Центра были реализованы курсы для представителей 14 стран, в том числе для жителей 7 стран – в прошлом году. В январе 2022 г. по программе повышения квалификации «Практическое гидродинамическое моделирование» пройдут обучение граждане Республики Беларусь (производственное объединение «Белоруснефть»).
Кроме того, в 2022 году для сотрудников Cupet (Куба) будут реализованы программы НЦМУ «Технология SAGD для добычи высоковязких нефтей», «Геолого-технологические исследования скважин», «Геомеханика (продвинутый курс)».
Научные центры мирового уровня создаются в формате консорциума. Участниками НЦМУ «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты», помимо КФУ, являются: УГНТУ, РГУ им. И.М.Губкина, Сколковский институт науки и технологий.
За год работы НЦМУ учреждения сделали важные исследования и разработки.
Так, ученые РГУ нефти и газа им. Губкина разработали технологию получения поверхностно-активного вещества (ПАВ) на основе отечественного сырья для технологии щелочь-ПАВ-полимерного и ПАВ-полимерного заводнения применительно к зрелым объектам разработки нефтяных месторождений.
Как поясняют разработчики, технология ПАВ-щелочь-полимерного заводнения применяется на поздних стадиях разработки для доизвлечения остаточной нефти.
Важным компонентом технологии является поверхностно-активное вещество (ПАВ), которое при оптимальных параметрах образует солюбилизированную систему (микроэмульсию). За счет этого величина межфазного натяжения достигает сверхнизких значений, что способствует снижению остаточной нефтенасыщенности при вытеснении. Полимер добавляется в ASP раствор для повышения вязкости раствора, что делает замещение нефти более эффективным.
Ряд важных исследований в рамках НЦМУ провел Сколковский институт науки и технологий.
Во-первых, с целью развития ресурсной базы углеводородов в РФ за счет поиска и разведки месторождений углеводородов в труднодоступных регионах учеными Схолтеха разработан комплекс методов, позволяющих существенно повысить достоверность бассейновых моделей, использующихся для прогноза нефегазовой перспективности осадочных бассейнов. Комплекс методов включает новые технологии определения тепловых свойств горных пород в пластовых условиях, уникальные методы геотермохронологии, новые алгоритнмы палеореконструкции тепловой истории осадочных бассейнов, новые методы исследования композиционной кинетики и продуктов термического преобразования керогена осадочных пород в углеводороды.
Во-вторых, с целью разработки новых технологий гидроразрыва пласта для интенсификации добычи углеводородов на сложных месторождениях разработан первый в России экспериментальный стенд, позволяющий вести широкий спектр исследований и разработок в области геомеханики. Создана методика проведения экспериментов по ГРП, позволяющая детектировать распространение трещины ГРП акустическими методами. Впервые в РФ проведена серия экспериментов по лабораторному ГРП, в ходе которых изучено влияние скорости закачки и вязкости жидкости ГРП на распространение трещины ГРП.
В-третьих, с целью разработки новых методов увеличения нефтеотдачис учетом особенностей строения пустотного пространства пород создан экспериментальный стенд для изучения процессов фильтрации на PVT микрочипах, параметры которых на основании исследования пород коллекторов. Он позволяет проводить экспериментальное моделирование процессов фильтрации флюидов в пустотном низкопроницаемых, карбонатных нетрадиционных и других сложных породах.
SEM изображение микрофлюидного чипа
В-четвертых, с целью повышения эффективности разработки гидрофобных карбонатных коллекторовисследованы причины гидрофобности карбонатных коллекторов. Показано, что в основе данного явления лежит адсорбция органических кислот на поверхности карбонатного минерала, которая обеспечивает гидрофобность и, напротив, эффективное взаимодействие поверхности с углеводородами. Рассмотрены методы изменения смачиваемости с помощью химических реагентов для данных коллекторов.
В рамках НЦМУ ученые УГНТУ разработали промывочный переводник FlowMax, преимуществом которого является нулевое воздействие на продуктивный пласт. В процессе испытаний использование FlowMax в бурении скважин на западе штата Техас (США) помогло повысить эффективность транспортировки шлама и предотвратить его скопление в скважине, способствуя снижению эквивалентной циркуляционной плотности (ЭЦП).
Кроме того, сотрудники УГНТУ провели исследование, направленное на разработку и создание скважинного парогенератора на основе индукционных технологий. Устройство позволяет формировать пар непосредственно в продуктовом пласте, что способствует повышению энергоэффективности и снижению потерь энергии при тепловом воздействии на пласт. Технология открывает возможность разработки пластов с высоковязкой и битуминозной нефтью с залеганием более 500 м.
В августе 2021 года в Казани прошел Татарский нефтегазохимический форум, где ИГиНГТ совместно с РГУ им. Губкина, УГНТУ и Сколтехом впервые провели выставку в качестве научного центра мирового уровня. На стенде участники консорциума представили свои главные разработки.
Сегодня для работы с шельфовыми зонами при бурении с платформ в открытом море используются сложно-профильные скважины, с характерными для них отходами от вертикали. Ученые НЦМУ предположили, что эффективным средством для работы с экстремальными условиями севера могут стать не только роторно-управляемые системы и геонавигации, но и высококачественные материалы для изготовления бурильного инструмента, в частности легкосплавных бурильных труб.
«Они лёгкие, раза в три легче стальных. И ещё у данного сплава есть удивительное свойство – отсутствие порога хладноломкости. Это означает, что прочность новых труб возрастает со снижением температуры! Мы провели анализ работ по данной тематике и изучили технологии применения труб в суровых климатических условиях», — сообщила Алина Сафрайдер, сотрудница Уфимского государственного нефтяного технического университета.
В ходе выставки главе Республики Татарстан Рустаму Минниханову представили отечественный аналог сосуда Дьюара, предназначенный для длительного хранения веществ при повышенной или пониженной температуре.
«Сегодня в мире активное развитие получила технология сжиженного природного газа. Нам удалось разработать отечественную технологию, которая может быть использована как некое дополняющее решение для хранения, утилизации и транспортировки попутного нефтяного газа, метана и других углеводородных газов», — рассказал Михаил Варфоломеев.
«Здесь газовый гидрат находится в жидком азоте, так он сохраняет свой первоначальный вид. Образец может храниться достаточно долгое время, не теряя своих качеств, поддаваясь транспортировке, а также хранению», — дополнил Матвей Семенов, старший научный сотрудник НИЛ «Внутрипластовое горение».
Все чаще передовые технологии НЦМУ в области нефтедобычи наглядно подтверждают свою востребованность для масштабных применений за рубежом. На выставке также был представлен разработанный промывочный переводник FlowMax, который прошел опытно-промышленные испытания в Западном Техасе (США). От НЦМУ в испытаниях участвовали партнёры из Уфимского государственного нефтяного университета.
Новые технологии, разработанные учеными Научного центра мирового уровня «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты», решают перечень актуальных задач, стоящих перед нефтяными компаниями сегодня. За основу работы новых проектов «Геоиндикатор» и «Гиснейро» взяты искусственный интеллект и машинное и обучение. Так, «Геоиндикатор» позволяет определить источник обводнения, или притока нефти в добывающих скважинах на основе геохимических методов исследования пластовых флюидов, а современный программный комплекс «Гиснейро», предназначенный для автоматизации интерпретации геофизических исследований скважин (ГИС).
Представленные проекты удостоены высших наград: автоматизированная технология «Геоиндикатор» награждена дипломом 1 степени в номинации «Повышение нефтеотдачи пластов» на специализированной выставке Татарстанского нефтегазохимического форума -2021. Современный программный комплекс «Гиснейро» успешно зарекомендовал себя в компании ПАО «Татнефть» и отмечен дипломом Гран-При в номинации «Лучший проект в области геоинформационных систем, геодезии и картографии». Награду исследователи получили лично от Президента Республики Татарстан Рустама Минниханова.
Поддерживая интеллектуальное, открытое и результативное сотрудничество, ученые НЦМУ сгенерировали итоги и заявили о них на крупных международных мероприятиях. В их число вошли Международной нефтяной выставке и конференции в Абу-Даби (ADIPEC), IV Международной конференции «Термические методы увеличения нефтеотдачи: лабораторные исследования, моделирование и промысловые испытания» (ThEOR 2021), Ежегодной технической конференции и выставка SPE – ATCE в Дубае и во многих других.
Представленные в 2021 году проекты НЦМУ демонстрируют высокую востребованность. Для достижения поставленных целей ученые применили комплексный подход: для понимания причин и закономерностей геологических явлений, связанных с формированием ископаемого топлива, были использованы спутниковые технологии изучения земной коры для исследований процессов нефтеобразования и формирования оценки зрелости нефтеносных толщ. Также ученые работали с оцифровкой и переработкой данных старых месторождений и месторождений-гигантов, разведкой и доразведкой в данной области, геологическим мониторингом. Разработаны технологии работы с большими данными, которые позволяют найти подходы для рациональной добычи ресурса.
19 января в Казанском федеральном университете состоялось заседание Наблюдательного совета Научного центра мирового уровня «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты». Мероприятие прошло под председательством Президента Татарстана, председателя Наблюдательного совета НЦМУ Рустама Минниханова.
На заседании присутствовали члены Наблюдательного Совета и представители всех участников консорциума НЦМУ: врио ректора КФУ Дмитрий Таюрский, проректор по направлениям нефтегазовых технологий, природопользования и наук о Земле Данис Нургалиев, заведующий кафедрой технологии химических веществ для нефтяной и газовой промышленности РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина Михаил Силин, руководитель Центра добычи углеводородов Сколковского института науки и технологий Михаил Спасенных, академик Академии наук Республики Башкортостан, профессор Уфимского государственного нефтяного технического университета, председатель Ассоциации малых нефтяных компаний Башкортостана Рамиль Бахтизин, заместитель генерального директора – руководитель Центра компетенций технологического развития ТЭК ФГБУ «Российское энергетическое агентство» Олег Жданеев, директор Института нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН (ИНХС РАН), член-корреспондент РАН Антон Максимов, заместитель начальника управления научно-исследовательской деятельности Тимур Сафин, директор по науке ПАО «Газпром Нефть» Марс Хасанов (дистанционно).
Также в заседании дистанционно приняли участие коллеги из-за рубежа: профессор кафедры химической и нефтяной инженерии Университета Калгари (Канада) Сударшан Мехта, профессор Института геологических наук Свободного университета Берлина (Германия) Сергей Шапиро, первый вице-президент Национальной академии наук Азербайджана, директор Института нефти и газа Национальной академии наук Азербайджана Ибрагим Гулиев, президент Ближневосточного технического университета (Турция) Мустафа Кок, профессор Института наук о Земле Университета Лозанны (Швейцария) Юрий Подладчиков.
В ходе заседания участники обсудили работу НЦМУ за 2020-2021 годы, его фундаментальные результаты, новые технологии, разработанные учеными центра, и их практическая реализация в нефтегазовом секторе экономики.
С докладом по итогам реализации программы создания и развития НЦМУ за 2020-2021 годы выступил проректор по направлениям нефтегазовых технологий, природопользования и наук о Земле, директор Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ Данис Нургалиев.
Отчет был утвержден наблюдательным советом. Работа получила высокую оценку Председателя Наблюдательного Совета, Президента Республики Татарстан Рустама Минниханова, который выразил уверенность в том, что сегодняшнее заседание будет содействовать дальнейшему развитию научного направления, связанного с рациональным освоением природных запасов в Татарстане и других регионах страны, а также позволит повысить конкурентоспособность Научного центра среди ведущих мировых научных центров.
«Результаты исследований должны найти применение, в первую очередь, в отечественных нефтяных компаниях», – отметил Рустам Минниханов.
«Развитие научного центра мирового уровня «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты» позволит нашей стране стать лидером в области разработки и реализации новых технологии освоения нефтяных месторождений, а также сделает огромный вклад в обеспечение устойчивости нефтегазовой отрасли страны на ближайшие десятилетия, — заключил Данис Нургалиев.
