НИТУ «МИСиС» разрабатывает уникальное программное обеспечение для высокоточного определения перспективных нефтегазовых месторождений

Геологоразведка – традиционно высокозатратная статья расходов для добывающих компаний (газовых, нефтяных, угольных и др.). При работе с обычными месторождениями её доля в структуре бюджета на организацию промысла доходит до 80%, а в случае добычи газа из угольных и сланцевых пластов она ещё выше. Столь высокая цена объяснима: эксперты на месте изучают огромные территории и пласты недр. Опыт США и Канады – современных лидеров по работе со сланцевыми месторождениями – наглядно демонстрирует проблему корректного определения места разработки: зачастую производительность газовой скважины при изначально высоком уровне характеризуется быстрым спадом.

«Наша работа призвана сделать геологоразведку по-настоящему высокоточным и в то же время экономичным инструментом добывающей отрасли: ведь часть работ вскоре, мы надеемся, будет проводиться виртуально - полученные «в полях» данные будут заноситься в программу, которая на выходе даст прогностическую модель: эти недра перспективные, здесь есть риски быстрого истощения, а здесь перспектив нет вовсе», – пояснила Елена Коссович.

По словам учёного, в основу метода высокоточной оценки заложено многомасштабное моделирование процессов фильтрации в пористых гидрогенных структурах, каковыми и являются земные недра. Современные математические методы многомасштабного усреднения – это инструмент, который позволяет строить прогнозные оценки поведения сложных неоднородных макросистем по их микро- и нанохарактеристикам при воздействиях различной физической природы. Другими словами, газоносность породы определяется не только наличием в ней полостей, пор и трещин макро-масштабов, но и особенностями ее структуры на микро- и наноуровнях.

«Многомасштабное усреднение основано на выделении характерного структурного фрагмента материала (ячейки периодичности), имеющего конечную размерность, оценке некоторых свойств ячеек периодичности (например, модуля Юнга и т.п.), выборе физической и математической моделей, описывающих поведение ячейки при конкретном воздействии (например, сорбции или фильтрации газа, механическом нагружении, тепловом воздействии и т.д.). На основе усреднения свойств ячейки строится модель поведения системы в целом», – сказала Елена Коссович.

На данном этапе методы многомасштабного усреднения были использованы для моделирования сложных процессов фильтрации газа в сланцах, и на основе проведенных расчетов было показано, что процессы их газоотдачи во многом зависят от структуры органических включений, размеры которых составляют всего десятки и сотни нанометров. Для оценки механических свойств углей научной группой была разработана методика извлечения истинных значений модулей упругости микрокомпонентов углей (по данным их наноиндентирования), основанная на решении контактных задач системы образец-подложка.

В ближайшее время работа Елены Коссович будет направлена на комплексирование различных математических подходов для описания поведения геоматериалов на разных масштабных уровнях, что позволит прогнозировать многие явления, в том числе негативные, при добыче и переработке минерального сырья, повышая, таким образом, безопасность добычи.

Международная программа «Post doc research» – это привлечение для научной работы в вузы молодых учёных со степенями «PhD» либо «кандидат наук» и международным опытом работы. НИТУ «МИСиС» был первым российским университетом, который в 2013 году запустил пилотный проект по привлечению постдоков.

На Западе институт постдокторнатуры давно получил заслуженное признание научного сообщества. Его основные цели – повышение квалификации начинающих учёных, использование их в качестве активного кадрового резерва. Срок, в течение которого учёный может сотрудничать с университетом по контракту Post doc research, обычно не превышает трёх лет. После его окончания постдок, как правило, ищет себе другое место работы или возвращается в свою страну, если он приглашён из-за границы по временной визе.