По информации онлайн-журнала об энергетике «Энергия+», люди уже покорили космос и опустились в морские бездны, но глубже четырех километров под землю никто не проникал. Единственным способом разгадать загадки подземного мира остается керн — фрагмент горной породы. О методах, с помощью которых специалисты раскрывают его тайны, делится Павел Рехачев, руководитель управления комплексных исследований керна в тюменском центре «Геосфера».
Аналогия керна с губкой и его значимость
Керн — это цилиндрический кусок горной породы, получаемый в процессе бурения. По своей структуре он похож на губку: плотная основа с внутренними пустотами, в которых накапливаются углеводороды, включая нефть, газ или газоконденсат.
Этот образец является единственным непосредственным источником сведений о подземных пластах. Благодаря ему определяют основные характеристики пород, образующих залежи. «Для нас, ученых, керн — геологическая летопись Земли», — подчеркивает Павел Рехачев. Многие нефтяные месторождения сформировались 300–400 миллионов лет назад, в период динозавров. В керне обнаруживают окаменелости микроорганизмов, таких как фораминиферы, остракоды и конодонты, а также членистоногих. По их возрасту определяют последовательность слоев, что позволяет предсказывать наличие углеводородов в районе.
Методика извлечения и сохранения керна
Керн извлекают во время бурения разведочных или добывающих скважин. В пробуренную шахту опускают специальную трубу, куда попадает порода. Затем устройство отсекает столбик длиной примерно девять метров и поднимает его на поверхность. Ключевой аспект — сведение к минимуму воздействия изменений давления и температуры, чтобы образец остался неповрежденным.
Для доставки в центр «Геосфера» используют материалы, поглощающие вибрации, и транспорт с усиленной амортизацией. В хранилище керна поддерживают идеальный микроклимат с контролем влажности и температуры. Перемещение образцов автоматизировано: роботы-шаттлы размещают их на стеллажах высотой до 15 метров.
Роль томографии в анализе керна
В лабораториях «Геосферы» изучение начинается с компьютерной томографии. Этот метод помогает оценить состояние керна, проанализировать его поры и спланировать последующие этапы исследований.
Томография способствует формированию цифровой базы керновых материалов. С ее помощью создают цифровой двойник — виртуальную копию для изучения порового пространства и моделирования процессов в залежи.
Микротомография обеспечивает модель с высоким разрешением, которая применяется в микрофлюидных тестах. Цифровую структуру переносят на пластинку из кремния и стекла с каналами, напоминающую чип. Каждая такая реплика точно повторяет поры настоящей породы.
Каждый керн уникален и существует в одном экземпляре. Физические эксперименты с давлением, температурой и химическими веществами могут его повредить. Цифровые двойники и микрофлюидика дают возможность проводить неограниченное число виртуальных испытаний, сохраняя оригинал.
При этом физический керн продолжают хранить: он служит неоценимым архивом для будущих ученых, изучающих эволюцию планеты.