Зри в керн

Керновый материал всегда являлся ценнейшим источником геологической информации. Поэтому нефтяные компании — лидеры отрасли — строят многофункциональные центры, где кернохранилища соседствуют с ультрасовременными лабораторными комплексами для всестороннего изучения образцов керна. Один из наиболее масштабных проектов реализует в Перми ЛУКОЙЛ.

Фото: Предоставлено «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг»

300 погонных километров керна

Уникальный научно-исследовательский кластер откроется в 2023 году. Его главной задачей станет обеспечение нефтегазодобывающих компаний, входящих в группу ЛУКОЙЛ, достоверной геологической информацией о свойствах горных пород и пластовых флюидов для повышения эффективности поиска, разведки и добычи нефти и газа. Строительство ведется на одной площадке с Пермским национальным исследовательским политехническим университетом (ПНИПУ) и научным центром (НОЦ) «Рациональное недропользование».

Новый Центр исследования керна и пластовых флюидов (ЦИКиПФ) ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» - это единый комплекс, включающий административно-лабораторный корпус и корпус для хранения и первичной обработки керна (кернохранилище). Площадь административно-лабораторного корпуса ЦИКиПФ составит почти 4,5 тыс. м?, здесь будут располагаться новейшие исследовательские лаборатории, кабинеты персонала, конференц-зал. Площадь здания кернохранилища — около 2 тыс. м?, в нем можно будет разместить 300 погонных километров керна, что в два раза превышает параметры старого кернохранилища в Кунгуре, рассчитанного на 150 погонных километров. На момент открытия кернохранилище ЛУКОЙЛа в Перми станет одним из крупнейших в России.

Глоссарий

Керн — образец породы цилиндрической формы, полученный из скважины при ее бурении с помощью керноотборника. В результате проведения лабораторных исследований на керне можно определить фильтрационно-емкостные свойства пласта: пористость, проницаемость, нефте- и газонасыщенность и таким образом узнать, насколько велики в данном месторождении запасы нефти и газа и как наиболее эффективно их добыть.

Пластовые флюиды — нефть, газ, пластовые воды — содержатся в порах, кавернах и трещинах горной породы-коллектора.

«Объективная причина для строительства нового центра в Перми — необходимость увеличения лабораторных площадей для развития новых компетенций. Кроме того, старое кернохранилище в Кунгуре уже заполнено на 95% и, по оценкам специалистов, при существующих темпах лабораторных исследований уже в 2025 году места для хранения образцов не останется. Мы решили не дожидаться этого момента и заранее подготовиться: когда новое здание введут в эксплуатацию, потребность в хранении керна будет обеспечена до 2044 года»,— поясняет Алексей Бондаренко, начальник Центра исследования керна и пластовых флюидов ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг».

Восьмиметровые стеллажи

В кернохранилище в Перми высота стеллажей для хранения образцов будет достигать восьми метров, что на три метра выше, чем в хранилище в Кунгуре. Для того чтобы размещать керновый материал на верхних ярусах, будет применяться специальное подъемно-транспортное оборудование.

Для выкладки, реконструкции колонки керна и маркировки предусмотрены оснащенные стоками для нефти столы. На них керн фотографируют в дневном и ультрафиолетовом свете, определяют профильную газопроницаемость, проводят спектральный гамма-каротаж (регистрацию изменения гамма-излучения) и делают его послойное литологическое описание. Завершающий этап — отбор образцов для стандартных и специальных исследований в лабораториях.

В административно-лабораторном корпусе разместят более 300 единиц инновационного лабораторного оборудования с возможностью управления онлайн. В корпусе предусмотрен видеоконтроль рабочего процесса, а для анализа и обработки результатов исследований задействуют нейронные сети.

Судьба месторождения

Фото: Предоставлено «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг»

Исследования керна являются одним из ключевых этапов разработки месторождения и позволяют выделить породы-коллекторы. «Горные породы способны вмещать нефть, газ и отдавать их при определенных условиях, и все это можно определить в лабораториях. В частности, результаты лабораторных исследований керна применяются для подсчета запасов, при подготовке проектной документации по месторождению. И, что самое главное, керн — это первоисточник, прямая геологическая информация»,— поясняет Алексей Бондаренко.

Особенное значение проведение лабораторных испытаний приобретает при разработке и добыче трудноизвлекаемых запасов нефти, так называемых ТрИЗов. Специалисты центра совместно со Сколковским институтом науки и технологии разработали более 30 узкоспециальных методик лабораторных исследований по изучению керна доманиковой формации.

«Мы изучаем нефть, определяем ее свойства. К примеру, нефть может содержать сероводород, который будет "подъедать" железо. Это означает, что при проектировании трубо- и нефтепроводов необходимо выбрать нужную марку металла. Или бывает, что горная порода обладает большим количеством порового пространства, фильтрационные каналы хорошо соединяются между собой, но вязкость нефти не позволяет добывать ее легкими способами — фонтанным или с помощью насосов. Тогда необходимо применение специальных технологий. И перед тем, как начать их использовать, проводится апробация на керне»,— рассказывает Алексей Бондаренко.

Содружество геологов и математиков

Структурные подразделения Центра исследования керна и пластовых флюидов ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» расположены в Перми, Когалыме, Кунгуре и Волгограде. В ЦИКиПФ трудятся более 300 высококвалифицированных специалистов и ученых — геологов, геофизиков, петрографов, химиков.

За последние годы в ЦИКиПФ активно развиваются новые компетенции по наиболее актуальным направлениям нефтегазовой отрасли: декарбонизация, разработка месторождений высоковязких нефтей, изучение пород-коллекторов с учетом особенностей поверхностных свойств пород, геохимические исследования, трудноизвлекаемые запасы нефти, «цифровой керн».

Например, в ЦИКиПФ было создано специализированное направление по разработке новых методов увеличения нефтеотдачи при добыче тяжелых сверхвязких нефтей на уникальных месторождениях Республики Коми: Ярегского и пермо-карбоновой залежи Усинского месторождения. Результаты исследований на керне уже применяются на практике.

Богатый опыт сотрудников геохимического отдела ЦИКиПФ и наличие современного оборудования позволили за последние несколько лет развить и совершенно новое направление по исследованию техногенных продуктов. Сегодня можно определить природу и состав различного рода отложений, технологических скважинных жидкостей и загрязнений исходя из полученных данных, выдавать рекомендации по их удалению или предотвращению. Эта работа продолжится и в лабораториях нового центра в Перми.

«Цифровой керн»

Эффективность любой современной компании напрямую зависит от цифровизации процессов. Для «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» одним из перспективных направлений развития является использование технологии «Цифровой керн». Она позволяет воссоздавать трехмерную микроструктуру керна на основе результатов томографии и других источников геологической информации и моделировать фильтрационные процессы, протекающие в пласте на микроуровне, используя совокупность выбранных математических моделей.

«Внедрение технологии "Цифровой керн" целесообразно в качестве дополнения к основным физическим лабораторным исследованиям и обеспечивает быстрый, эффективный способ моделирования свойств породы»,— считает Алексей Бондаренко.

Перспективными для применения данной технологии являются исследования шельфовых месторождений Каспийского и Балтийского морей. В отличие от бурения на суше, шельфовые месторождения из-за технических сложностей характеризуются незначительными объемами поисково-разведочного бурения. Как следствие, обеспеченность керновым материалом низкая, что может осложнить качественное прогнозирование параметров разработки.

«Важно отметить, что для применения технологии "Цифровой керн" первоначально необходимо провести исследования на реальном керне, определить все его параметры. После этого на основе полученных данных при помощи специального программного обеспечения можно построить цифровую модель и начать моделировать различные фильтрационные процессы. Говорить о полной замене лабораторных исследований керна на его цифровой формат нельзя»,— говорит Алексей Бондаренко.

Кадровый потенциал

Фото: Предоставлено «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг»

Цифровые технологии активно применяются при подготовке молодых кадров. «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» уже много лет успешно реализует совместные проекты по повышению эффективности разработки нефтяных и газовых месторождений региона с Пермским национальным исследовательским политехническим университетом (ПНИПУ). Новой вехой в истории этого сотрудничества станет открытие в Когалыме в 2023 году комплекса зданий образовательного центра ПНИПУ. В нем разместится филиал Пермского политеха, в котором будут обучаться более 380 будущих специалистов нефтегазовой отрасли.

По словам Алексея Бондаренко, ряд профильных дисциплин студенты будут изучать при участии сотрудников ЦИКиПФ. Рассматривается вариант увеличения доли практических занятий по предметам, касающимся специфики центра, что позволит погрузиться в производственные процессы, сократит период профессиональной адаптации новых специалистов топливно-энергетического комплекса страны.