Физики из России помогут нефтяникам добывать больше нефти
Ученые из РАН, МГУ и ряда зарубежных организаций создали новый алгоритм для просчета поведения нефти внутри горных пород, что позволит дольше и больше эксплуатировать новые месторождения углеводородов. Общее описание и принципы его работы были опубликованы в журнале Computers and Geosciences.
"С помощью оптимизации нашего собственного кода, написанного на языке С++, и нехитрой параллелизации с помощью технологии OpenMP мы достигли очень хороших ускорений, и благодаря применяемым методам, пусть и дедовским, но очень эффективным, у нас получилось сделать то, чего невозможно достичь существующими методами прямого моделирования",? заявил Кирилл Герке, физик из Института динамики геосфер РАН в Москве.
Многие крупнейшие месторождения нефти, открытые в СССР и в странах Запада в середине столетия, сегодня содержат огромные запасы углеводородов, которые стали фактически недоступными для человечества из-за неправильной стратегии их эксплуатации. Как правило, жидкость, выкачиваемая нефтяными вышками из подобных скважин, почти полностью состоит из воды, а не топлива, что резко уменьшает рентабельность этих месторождений-ветеранов.
Подобных проблем, как отмечают Герке и его коллеги, можно было бы избежать, если бы нефтедобывающие компании просчитывали то, как будет меняться поведение скважины со временем, и учитывали ее физические свойства в своей работе. В таком случае нефтяникам удалось бы извлечь не 20%, а больше половины нефти из Самотлора и других крупнейших месторождений России, США и других стран с большими запасами нефти.
За последние два десятилетия российские и зарубежные IT-компании создали массу инструментов для реализации этой задачи, однако у всех них имеется один общий недостаток. Они требуют огромных вычислительных ресурсов для того, чтобы точно просчитать то, как взаимодействия между закачиваемой водой, газами и нефтью будут влиять на движение жидкостей через поры в породах месторождения.
Российские физики смогли заметно ускорить решение этой задачи и радикально уменьшить количество вычислительных ресурсов, необходимых для ее просчета, обратившись к математической идее, которую советские ученые разработали еще в 50 годах прошлого века, одной из вариаций метода конечных разностей.
Как пишут Герке и его коллеги, их алгоритм разбивает компьютерную модель месторождения или сегмента недр Земли на так называемые воксели, своеобразные трехмерные пиксели, не требуя ее предварительного разрезания на сетку из блоков, напоминающую по форме оригинальный пласт. Каждый из этих "пикселей" обладает своими собственными физическими свойствами, которые влияют на течение нефти и других жидкостей через них, что упрощает расчеты и позволяет проводить их параллельно.
Работу этого алгоритма ученые проверили на образцах нефтеносных пород, извлеченных из нефтяного пласта, залегающего в окрестностях Тюмени. Как показали эти эксперименты, разработка физиков из России справляется с этой задачей ненамного хуже классических алгоритмов, но при этом требует в разы меньше вычислительных ресурсов.
Как считают ученые, кроме нефтяников, эта программа будет полезна инженерам-геологам, гидрогеологам, петрофизикам, почвоведам и всем, кому может понадобиться определение проницаемости пористых сред. Программа была опубликована в открытом виде в глобальной сети, и ее может скачать любой желающий.
