Как сообщает онлайн-журнал об энергетике «Энергия+», в тюменском центре «Геосфера» ученые раскрывают секреты камня, извлекают углеводороды из сверхплотных пород и реконструируют историю планеты. В этом учреждении анализируют керн — фрагменты пород, извлеченные из поисковых скважин на нефтегазовых промыслах. На сегодняшний день это основной способ получить прямые сведения о процессах в толще земли на километровых глубинах. Предлагаем отследить путь керна через центр и то, какие insights он дает экспертам на разных стадиях.
Керновые образцы доставляют с промыслового участка в специально оборудованных транспортных средствах с повышенной амортизацией подвески, исключающей лишние вибрации, либо помещенными в контейнеры с упругими материалами для дополнительной защиты структуры материала. Если речь идет о мерзлотных образцах, их заранее подвергают заморозке посредством азота в жидком состоянии, гарантирующем сохранение исходного состояния.
При поступлении в лабораторный комплекс начинается процедура очистки образцов от остатков жидкости, используемой при бурении. Это осуществляется бережно ручным способом, чтобы исключить риск повреждения внешнего вида и внутреннего строения керна.
Первоначальная оценка свойств керна производится в отдельном подразделении центра, где специалисты проводят визуальное исследование образца, применяют диагностическое оборудование и фиксируют важные характеристики, включая степень нефтяной пропитанности, пористость и механическую устойчивость. Полученная информация служит основой для понимания особенностей геологического состава и выработки стратегии разработки месторождения.
Следующим этапом является проведение компьютерной томографии керна. Для этого образец подвергается воздействию рентгеновского излучения, расположенного вертикально, подобно медицинскому обследованию организма. Изображения обрабатываются цифровым образом и выводятся на монитор, формируя электронную копию. По мере прохождения дальнейших этапов анализа цифровой прототип обогащается новыми сведениями, постепенно превращаясь в виртуального близнеца реального керна, пригодного для моделирования поведения пласта.
После стартовых тестов из керна вырезают мини-образцы в форме цилиндров или кубов. Их маркируют с помощью уникальной глобальной системы автоматизированной идентификации, которая применяет компьютерное зрение и специальные стойкие чернила — их формула разрабатывалась год, чтобы они не выцветали, не смывались в тестах и не блокировали поры.
Далее керну предстоит выбор пути. Один ведет в архив — гигантское помещение на 200 километров проб в длину, где климат-контроль предотвращает деформации и разрушения. Вместо персонала там действуют роботы-шаттлы: они размещают контейнеры в отсеках и извлекают по запросу для изучения.
Альтернативный маршрут — в специализированные лаборатории. Для уточнения свойств и проектирования добычных скважин керн направляют в геомеханический отдел. Там его подвергают нагрузкам на сжатие, растяжение, термостойкость. Флагманское устройство лаборатории воспроизводит подземные условия, имитируя естественную среду пробы.
Ранее нефть фонтанировала из-за давления в пластах, но теперь ее извлекают по крупицам из пор с помощью жидкостей и химикатов. Их оптимизируют в dedicated лаборатории: пробы насыщают флюидами и тестируют в симуляторах вытеснения. Тесты длятся от недель до месяцев в зависимости от параметров.
Для насыщения не подходит нефть, поднятая с керном, — ее свойства искажаются при подъеме. Поэтому в центре есть блок, где флюид разбирают на компоненты и реконструируют с подземными характеристиками. Это как алхимия: даже вода из пласта содержит более 30 элементов!
Для ускорения испытаний без полного расходования керновых материалов используют метод микрофлюидики. Сначала трехмерную модель керна конвертируют в двухмерную схему, затем переносят её на специальный микрочип, заливают жидкостью и исследуют процесс вытеснения специальными химическими веществами. Все операции проводятся в небольших объемах — миллилитрами, а длительность экспериментов измеряется несколькими часами или сутками.
«Скоро большинство составов для повышения нефтеотдачи будут оптимизировать именно таким методом», — утверждают сотрудники научно-исследовательского подразделения «Геосфера».
В перспективе ключевым инструментом станет цифровой керн. Физический образец превратится в вечный ресурс для бесчисленных виртуальных симуляций, пока оригинал хранится в архиве как раритет из земной летописи.
фото: hhttps://dvp.gazprom-neft.ru/projects/currents/3-proekt-issledovatelskiy-tsentr-geosfera/