Представьте, что вы хотите купить рис в магазине. Но продавец показывает вам только одну пылинку из целого мешка — и только по ее внешнему виду надо принять решение о покупке. Сложно? А можно ли по нескольким песчинкам горной породы решить, стоит ли вкладывать миллиарды рублей в разработку месторождения размером с целую европейскую страну? А вот это как раз реально! Такую технологию под названием "Цифровой керн" развивают ученые "Газпром нефти" вместе с научными партнерами.

Перед тем, как принять решение, стоит ли разрабатывать огромные территории, нефтяники с глубины в несколько километров достают драгоценный образец горной породы и отправляют его в лабораторию. Извлеченный экземпляр называется керном и может подсказать ученым, есть ли нефть в породе, сколько ее, как она расположена в микропорах, как ведет себя в различных условиях. А самое главное — что надо сделать, чтобы получить из пласта максимальное количество углеводородов. Можно сравнить керн с каплей крови, которая рассказывает врачу о состоянии здоровья всего организма.

Керн — это настоящая машина времени, которая может отправить вас на сотни миллионов лет назад, когда динозавров еще не было даже в проекте. Если посмотреть на его тонкие кусочки под микроскопом с увеличением в 1000 раз, то можно увидеть скрытую красоту! Только посмотрите это видео!

Разглядывать и тестировать керн бесконечно не получится. Это хрупкий материал, и от лабораторных испытаний (всего около 10) он быстро разрушается. А добыча каждого нового обходится в крупную сумму — миллионы рублей за образец. Ученые "Газпром нефти" вместе с научными партнерами из региональных вузов придумали технологию, которая помогает сделать керн вечным в цифровом пространстве. Она позволяет один раз создать трехмерную модель горной породы и проводить на этом виртуальном двойнике опыты быстро и, главное, бесконечно. Цифровой керн — это брат-близнец настоящего керна, только сильнее и круче, потому что он неуязвим и бессмертен.

Помимо того, что виртуальный двойник керна сохраняет навечно очень дорогой образец горной породы со всеми его внутренними трещинками и характеристиками, он еще позволяет моделировать непредсказуемые природные процессы. Ученые изучают тонкие взаимосвязи микропор и то, как по ним двигаются нефть, вода и газ. Если вам кажется, что это не очень сложно, то давайте послушаем настоящих ученых!

Владислав Крутько, руководитель проекта "Цифровой керн", ученый "Газпром нефти":

"Представьте, что вам нужно точно просчитать траектории всех волн в море, имея для тестов всего один стакан соленой воды. Похожие задачи мы решаем с помощью “цифрового керна”. Работа с таким цифровым двойником — это вершина вычислительной гидродинамики и молекулярной физики. Нужно на микроуровне одновременно учитывать тысячи параметров, их взаимосвязи в постоянно меняющихся условиях. Сложнее процессов в фундаментальных науках почти не существует"

Где место рождения технологии? "Газпром нефть" работает над этим проектом в сотрудничестве с группой российских вузов. Новосибирский государственный университет взял на себя сложнейшую часть работы, связанную с разработкой физико-математических моделей, уникального томографического оборудования и высокопроизводительных вычислений.

Представьте, что лед сможет отапливать дома и быть топливом для промышленных предприятий. Это не фантазия, а реальная технология превращения природного газа в замороженные кирпичики. У технологии большой потенциал для использования в удаленных населенных пунктах, куда брикеты голубого топлива могут привозить обычным транспортом. Разрабатывают эту технологию ученые из "Газпром нефти" вместе с научными партнерами из российских вузов.

Газовые гидраты – это кристаллы льда, внутри которых содержится природный газ. А еще это перспективное направление энергетики. Для появления газовых гидратов нужны определенные температура и давление. В природе они встречаются, например, в толще океанского дна и в вечномерзлых породах, но добывать их очень дорого. Искусственное производство газогидратов, их транспортировка и хранение — важная задача для российской науки.

Замороженный газ может стать достойной альтернативой традиционным углеводородам. Ледяные кирпичики можно легко доставить при помощи автомобильного, железнодорожного, морского транспорта туда, где невозможно проложить трубопроводы. Газогидраты очень "вместительные" — они сжимают объем газа в 170 раз и упрощают его перевозку. А чем они лучше сжиженного природного газа (СПГ)? Транспортировка СПГ требует специальной инфраструктуры и энергоемкого оборудования, которое способно поддерживать температуру в -160 градусов и нужное давление. А газогидраты можно перевозить при температуре всего ниже -5 и атмосферном давлении. Подойдет практически любой рефрижератор.

Чтобы газогидрат снова стал привычным газом, его нужно всего лишь подогреть. Представляете, если бы можно было так же привезти с собой горный воздух из отпуска и просто "распаковать" его дома! Но у газогидратов более важная миссия, которая может помочь людям решить несколько серьезных проблем. Вот что об этом говорит ученый, работающий над проектом "Твердый газ".

Наталия Прудовская, ученый-химик "Газпром нефти":

"Газогидраты помогут обеспечить теплом и электричеством людей в самых удаленных уголках нашей страны, куда протянуть магистральный газопровод невозможно. А еще потребителями этого "горящего льда" могут стать и промышленные предприятия, которые сейчас работают на мазуте или угле. Переход их производств на природный газ не потребует больших вложений, но поможет значительно снизить выбросы углекислого газа в атмосферу"

Основным партнером "Газпром нефти" в этом проекте является Казанский федеральный университет. Его сотрудники проводят лабораторные исследования и стендовые испытания, чтобы определить технические параметры для успешного образования и хранения газогидратов.

На огромной территории Западной Сибири, на глубине до семи километров, находятся колоссальные ресурсы древней нефти. Она начала образовываться около 540 миллионов лет назад, в эпоху палеозоя, когда динозавров еще и в помине не было. Проблема в том, что эту нефть так просто не добыть, потому что она… невидимая. Чтобы находить ее в толще пород, ученые "Газпром нефти" объединились с ведущими российскими вузами в проекте "Палеозой".

Почему нефть палеозоя трудно найти Нефть, которую прямо сейчас добывают на месторождениях, называют традиционной. Она зародилась в юрский период — время, когда планету населяли динозавры. Традиционная она, потому что ее давно научились находить и добывать. Эти запасы похожи на равномерный слой варенья, который впитался в мягкий пористый корж пирога.

Но не все пласты нефти лежат под землей так, чтобы их легко было найти. Самая "капризная" из них — палеозойская, которая формировалась, когда жили пра- прадедушки динозавров — трилобиты и аммониты (древние членистоногие и моллюски).

Палеозойская нефть не только залегает гораздо глубже обычной. Она еще и абсолютно не похожа на толстый равномерный пласт, который привыкли искать геологи. Эти запасы, как осколки разбившейся вазы, лежат на разных глубинах и практически невидимы для обычных методов поиска углеводородов.

Оцените сами, что проще: достать воду из колодца или собрать капельки росы, раскиданные по траве на большом лугу? Чтобы найти залежи палеозоя, ученым приходится превращаться в настоящих детективов! Усложняется процесс тем, что эта нефть прячется в породах, по плотности похожих на гранит. Здесь ученые используют до шести разных методов поиска одновременно и разрабатывают новые!

Зачем же нам такая нефть, если ее так сложно отыскать? Ученые прогнозируют, что в палеозойской породе находятся 26 миллиардов тонн углеводородов! Ровно во столько же сейчас оцениваются запасы ВСЕЙ нефти России. Это означает, что если мы сможем добывать палеозойскую, то просто удвоим наши резервы. Вызов для науки состоит как раз в том, чтобы подобрать ключи к поиску этой огромной ресурсной базы. Пока что нефтяники смогли разыскать всего 5 % от этого колоссального объема.

Ценность палеозойской нефти не только в увеличении запасов. Она может дать вторую жизнь зрелым месторождениям и городам, которые расположены рядом с ними. Дело в том, что там, где добывают традиционную нефть, есть потенциал найти и палеозойскую. В таком случае ее можно будет извлекать из недр, используя существующую инфраструктуру, не строя заново дороги, скважины и прочее оборудование.

Технологию по поиску палеозойских отложений можно будет также использовать для разведки других сложных запасов. Углеводороды времен трилобитов не единственная перспектива в отрасли, есть еще трудные месторождения, которые только предстоит освоить. Так что нефти хватит нам еще надолго. Какие еще возможности скрывает в себе проект, узнаем у ученого, который руководит проектом.

Павел Верещагин, руководитель проекта "Палеозой", ученый "Газпром нефти":

"“Палеозой” — многогранный проект, который станет ключом к открытию новых дверей. В будущем эту технологию можно будет применять в Восточной Сибири, где мы получим доступ к еще более древним пластам нефти, которые относятся к кембрийскому периоду. Помимо огромных нефтяных запасов, “Палеозой” также дает нам большие перспективы в области геотермальной энергетики и добычи других полезных ископаемых, таких как литий"

Воплощать в жизнь этот проект "Газпром нефти" помогают несколько вузов. Томский политехнический университет взял на себя расширенную область работ, связанную с геомеханикой, геохимией и моделированием. Вместе с научными сотрудниками вуза было спроектировано движение палеозойских отложений на протяжении 200 миллионов лет, чтобы спрогнозировать, как они выглядят в наше время. Сейчас эти прогнозы уже оцениваются на практике и дают весьма успешные результаты.