Есть только НОЦ между прошлым и будущим
Что такое "цифровой двойник керна" и зачем он нужен Тюменской области?
В мае 2018 года президент РФ Владимир Путин подписал указ «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года». Правительству поручили «создать не менее 15 научно-образовательных центров (НОЦ) мирового уровня на основе интеграции университетов и научных организаций и их кооперации с организациями, действующими в реальном секторе экономики» – именно они станут базой для реализации нацпроекта «Наука». По пять НОЦ каждый год, начиная с 2019-го… Западно-Сибирская «матрешка», наш многосоставной регион (Тюменская область, Югра и Ямал), одним из первых приступил к выполнению поручения – в январе 2019 года губернаторы Александр Моор, Наталья Комарова и Дмитрий Артюхов обсудили будущий консорциум на высшем уровне.
Задачи НОЦа сформулированы и прописаны: обеспечение исследований и разработок мирового уровня; получение новых конкурентоспособных технологий и продуктов и их коммерциализация; подготовка кадров для решения крупных научно-технологических задач в интересах развития отраслей науки и технологий. Ясна и сверхзадача – помочь государству ответить на «большие вызовы» мира, то есть предложить прорывные для развития инновационной экономики страны идеи, поставить на финансовые рельсы лучшие результаты научных исследований. Нацпроект предусматривает вхождение России через пять с небольшим лет в список стран по удельному весу в общем количестве заявок на изобретения, проданных в мире по приоритетным областям научно-технологического развития.
Планируется, что Западно-Сибирский межрегиональный научно-образовательный центр (его включили в число первых пяти пилотов и освободили от участия в конкурсе) в своей работе охватит четыре огромных тематических блока: это «Арктика» (ресурсы и качество окружающей среды), «Нефть и газ» (цифровая трансформация индустрии), «Биологическая безопасность» (безопасность для человека, животного, растения) и «Образование» (развитие индивидуальных траекторий для каждого участника процесса). Для Западно-Сибирского НОЦа создадут такие структуры как центры по биобезопасности, технологического моделирования, системной инженерии, лабораторию по изучению Арктики и сеть исследовательских и наблюдательных полигонов для изучения рек Обь-Иртышского бассейна.
Нефтегазовый НОЦ формально курируют вице-премьер Татьяна Голикова, министр науки и высшего образования Михаил Котюков и помощник президента Андрей Фурсенко.
Лабораторный практикум высшего порядка
Создать цифровой керн – задание в рамках НОЦ для всех соучастников проекта. Что это такое? Зачем это нужно? Как это решается? За ответами идем к директору департамента научно-исследовательской деятельности Тюменского индустриального университета Павлу Евтину.
– Главное достоинство Западно-Сибирского межрегионального научно-образовательного центра – объединение усилий при решении задач как российского, так и мирового уровня. Ведь какому-то одному вузу, да даже подразделению РАН, да даже самим нефтегазовым компаниям это порой не под силу – отдельные исследования вести можно, а чтобы заняться темой комплексно, необходимо получить доступ к разным ресурсам, задействовать ученых университетов, специалистов предприятий, соседние регионы. Про конкретную загрузку говорить пока рано – в настоящее время идет так называемая ревизия возможностей всех приписанных проекту игроков, – комментирует Павел Владимирович.
Свой вклад в НОЦ ТИУ делает в том числе в виде лабораторно-производственного комплекса, собираемого в течение последних лет. Состоит он из геохимической лаборатории, лаборатории петрофизических исследований, лаборатории буровых и тампонажных растворов. А занимается изучением керна и делает попытки смоделировать его в цифровом виде, грубо говоря, оцифровать, залить данные в общую базу.
– Цифрового двойника керна в полном смысле этого термина пока ни у кого нет, но схема его получения понятна: надо всесторонне изучить образцы керна, понять, какая математическая модель наиболее адекватна для каждого, объединить модели в общую базу данных. Технически на это потребуется несколько лет, – объяснил директор департамента. – Нефть уже давно не фонтанирует. Она не хочет выходить из породы – ей, грубо говоря, и там хорошо. Но нам-то она нужна. Не зная характеристики породы, буровики не смогут подобрать наиболее эффективное оборудование и режимы бурения. А при буровых работах в такой ситуации самая затратная по средствам и времени процедура – спуск и подъем оборудования. Специалисты университетских лабораторий изучают керн, экспериментируют с растворами, чтобы на местах бурение происходило более быстро, с максимальным сохранением инструмента.
Доцент Михаил Заватский в геохимической лаборатории трудится с 1991 года, застал время ее перехода из-под крыла ЗапСибНИГНИ под крышу сначала Тюменского «нефтегаза», потом – Тюменского индустриального университета. Сейчас Михаил Дмитриевич – заведующий. Вместе с ним – два аспиранта, работающих над диссертациями. Команда из трех специалистов выполняет заказы газпромовских «дочек», Сибирского отделения РАН, которые не решаются в сервисных компаниях стандартными методами.
– Занимаемся первичными исследованиями керна – изучаем его на предмет углеводородного флюида, то есть нефти, газа, рассеянного органического вещества для прогноза нефтегазоносности территорий, осадочных бассейнов, горизонтов, – Михаил Дмитриевич, как и положено ученому, принялся сыпать терминами.
Доцент Михаил Заватский и аспирант Данил Кобылинский берутся за нестандартные решения предлагаемых компаниями проектов || Фото Юрия Комолова.
При Советском Союзе бурили неимоверно много, доставали километры керна, но когда страна развалилась, многие документы были утеряны. Теперь приходится заново изучать керн, но, чтобы не повторилась прежняя неприятная история, закладывать о каждом образце максимум информации (состав породы, ее возраст, макро и микроструктура, способность вмещать и отдавать в скважину нефть или газ…) в цифровом виде, структурировать ее, достойным образом хранить – чтобы при необходимости иметь возможность всегда к ней обратиться.
– Лабораторий, работающих с исходным материалом, в России не так много. И мы одни из них. Стартовое положение хорошее. Главная задача – получить адекватную первичную информацию. Если образцов породы недостаточно, всегда можно достать цифровую версию и рассмотреть ее в комплексе с другими геологическими данными, – рассказывает доцент.
Евтин подтверждает: Заватский и его команда умеют работать с первичкой по керну, а вот архитектура баз данных и программные решения по этой теме – задача других специалистов. НОЦ – это ресурс по объединению усилий разнопрофильных команд.
– Михаил Дмитриевич, а нефть-то с газом еще остались? – не могу не съязвить я.
– Да где-то еще и не трогали. Объектов на самом деле полно. Восточные районы ХМАО, Обь-Полуйское междуречье, а это примерно 40 тысяч квадратных километров территории, куда не ступала нога человека. Другое дело – нефть иная, не фонтанирует, требует особого подхода.
Как на космической станции
Следующая «остановка» в ТИУ – научно-учебная лаборатория исследования петрофизических свойств керна, которой примерно два года. Экскурсию ведет начальник лабораторно-производственного комплекса по нефтегазовому делу Константин Кусков.
– Когда пришло время организовать единый исследовательский центр, мы собрали оборудование с разных кафедр вуза, чтобы выстроить цикл работы с керном именно здесь. Что-то покупали в рамках гранта, что-то получали от компаний, – открывает карты Константин Викторович.
Фазовую проницаемость керна, например, проверяет огромная машина FDS-350 в «одежке» металлического цвета. Дверцу откроешь, а внутри – секции, стержни – нечто космическое все это. Стоит такая вещь очень и очень много. Приобретена на средства меценатов. Что еще есть? Лабораторный станок для выборки керна. Станок, который режет и шлифует образцы. Прибор для определения проницаемости по газу. Прибор для насыщения керна. Очиститель центрифужного типа. Магистранты и аспиранты, обученные работе на этом оборудовании, берутся за задания от компаний-партнеров. Это, отмечу, специальные нестандартные исследования.
– У вас тут так стерильно, складывается ощущение, что сюда никого не пускают…
– Пускаем , – улыбается Кусков. – Конечно, не всех, а только опытных ребят – магистрантов по геологии, морскому бурению, петрофизике, нефтехимии.
Индивидуально и оригинально
Приборы в лаборатории буровых и тампонажных растворов демонстрирует заведующий лабораторным отделением Игорь Садыков.
– Вот мы изучили керн, поняли, предположим, как создать его цифровой двойник… В этой лаборатории можем разработать специальную рецептуру буровых растворов, потренироваться на них, чтобы при настоящем бурении уже не происходило засорения оборудования, чтобы инструмент меньше изнашивался, – объясняет Игорь Рифгатович.
Заведующий лабораторным отделением Игорь Садыков показывает уникальные и не очень дешевые приборы || Фото Юрия Комолова.
Вискозиметры разного вида для определения вязкости при внутрискваженных условиях. Ультразвуковой анализатор для определения целостности и однородности тампонажного раствора. Камера набора прочности. Эта лаборатория оформилась примерно год назад. Комплектовалась оборудованием разного года выпуска, потому что приобрести все разом – однако накладно.
– У нас есть прибор, которых всего три в России. В общем, ничуть не хуже на уровне страны, – резюмирует Кусков.
Структура Западно-Сибирского НОЦ
Перефразирую слова директора департамента научно-исследовательской деятельности Евтина: в блоке НОЦа по цифровой трансформации нефтегазовой индустрии вклад и ТИУ с его опытом, разработками и уникальным по меркам Отечества лабораторно-производственным комплексом, и других вузов большой Западно-Сибирской «матрешки» непременно пригодится. Возможно, тут уместна старая пословица, что «один в поле не воин». Как подчеркнул в недавнем интервью министр науки и высшего образования Михаил Котюков, в начале 2020 года планируется провести заседание Совета научно-образовательных центров мирового уровня, на котором обсудят, что уже удалось сделать. В зависимости от того, достигнуты заявленные результаты или нет, Совет либо подтвердит государственную поддержку, либо рекомендует исключить регион из списка НОЦ. Подождем результатов ревизии и первых шагов в совместных исследованиях тюменских, ямальских и югорских участников. За проект лично отвечают три губернатора. НОЦ реализуется под их авторитет.
Читайте также:
В мае 2018 года президент РФ Владимир Путин подписал указ «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года». Правительству поручили «создать не менее 15 научно-образовательных центров (НОЦ) мирового уровня на основе интеграции университетов и научных организаций и их кооперации с организациями, действующими в реальном секторе экономики» – именно они станут базой для реализации нацпроекта «Наука». По пять НОЦ каждый год, начиная с 2019-го… Западно-Сибирская «матрешка», наш многосоставной регион (Тюменская область, Югра и Ямал), одним из первых приступил к выполнению поручения – в январе 2019 года губернаторы Александр Моор, Наталья Комарова и Дмитрий Артюхов обсудили будущий консорциум на высшем уровне.
Задачи НОЦа сформулированы и прописаны: обеспечение исследований и разработок мирового уровня; получение новых конкурентоспособных технологий и продуктов и их коммерциализация; подготовка кадров для решения крупных научно-технологических задач в интересах развития отраслей науки и технологий. Ясна и сверхзадача – помочь государству ответить на «большие вызовы» мира, то есть предложить прорывные для развития инновационной экономики страны идеи, поставить на финансовые рельсы лучшие результаты научных исследований. Нацпроект предусматривает вхождение России через пять с небольшим лет в список стран по удельному весу в общем количестве заявок на изобретения, проданных в мире по приоритетным областям научно-технологического развития.
Планируется, что Западно-Сибирский межрегиональный научно-образовательный центр (его включили в число первых пяти пилотов и освободили от участия в конкурсе) в своей работе охватит четыре огромных тематических блока: это «Арктика» (ресурсы и качество окружающей среды), «Нефть и газ» (цифровая трансформация индустрии), «Биологическая безопасность» (безопасность для человека, животного, растения) и «Образование» (развитие индивидуальных траекторий для каждого участника процесса). Для Западно-Сибирского НОЦа создадут такие структуры как центры по биобезопасности, технологического моделирования, системной инженерии, лабораторию по изучению Арктики и сеть исследовательских и наблюдательных полигонов для изучения рек Обь-Иртышского бассейна.
Нефтегазовый НОЦ формально курируют вице-премьер Татьяна Голикова, министр науки и высшего образования Михаил Котюков и помощник президента Андрей Фурсенко.
Лабораторный практикум высшего порядка
Создать цифровой керн – задание в рамках НОЦ для всех соучастников проекта. Что это такое? Зачем это нужно? Как это решается? За ответами идем к директору департамента научно-исследовательской деятельности Тюменского индустриального университета Павлу Евтину.
– Главное достоинство Западно-Сибирского межрегионального научно-образовательного центра – объединение усилий при решении задач как российского, так и мирового уровня. Ведь какому-то одному вузу, да даже подразделению РАН, да даже самим нефтегазовым компаниям это порой не под силу – отдельные исследования вести можно, а чтобы заняться темой комплексно, необходимо получить доступ к разным ресурсам, задействовать ученых университетов, специалистов предприятий, соседние регионы. Про конкретную загрузку говорить пока рано – в настоящее время идет так называемая ревизия возможностей всех приписанных проекту игроков, – комментирует Павел Владимирович.
Свой вклад в НОЦ ТИУ делает в том числе в виде лабораторно-производственного комплекса, собираемого в течение последних лет. Состоит он из геохимической лаборатории, лаборатории петрофизических исследований, лаборатории буровых и тампонажных растворов. А занимается изучением керна и делает попытки смоделировать его в цифровом виде, грубо говоря, оцифровать, залить данные в общую базу.
– Цифрового двойника керна в полном смысле этого термина пока ни у кого нет, но схема его получения понятна: надо всесторонне изучить образцы керна, понять, какая математическая модель наиболее адекватна для каждого, объединить модели в общую базу данных. Технически на это потребуется несколько лет, – объяснил директор департамента. – Нефть уже давно не фонтанирует. Она не хочет выходить из породы – ей, грубо говоря, и там хорошо. Но нам-то она нужна. Не зная характеристики породы, буровики не смогут подобрать наиболее эффективное оборудование и режимы бурения. А при буровых работах в такой ситуации самая затратная по средствам и времени процедура – спуск и подъем оборудования. Специалисты университетских лабораторий изучают керн, экспериментируют с растворами, чтобы на местах бурение происходило более быстро, с максимальным сохранением инструмента.
Доцент Михаил Заватский в геохимической лаборатории трудится с 1991 года, застал время ее перехода из-под крыла ЗапСибНИГНИ под крышу сначала Тюменского «нефтегаза», потом – Тюменского индустриального университета. Сейчас Михаил Дмитриевич – заведующий. Вместе с ним – два аспиранта, работающих над диссертациями. Команда из трех специалистов выполняет заказы газпромовских «дочек», Сибирского отделения РАН, которые не решаются в сервисных компаниях стандартными методами.
– Занимаемся первичными исследованиями керна – изучаем его на предмет углеводородного флюида, то есть нефти, газа, рассеянного органического вещества для прогноза нефтегазоносности территорий, осадочных бассейнов, горизонтов, – Михаил Дмитриевич, как и положено ученому, принялся сыпать терминами.
Доцент Михаил Заватский и аспирант Данил Кобылинский берутся за нестандартные решения предлагаемых компаниями проектов || Фото Юрия Комолова.
При Советском Союзе бурили неимоверно много, доставали километры керна, но когда страна развалилась, многие документы были утеряны. Теперь приходится заново изучать керн, но, чтобы не повторилась прежняя неприятная история, закладывать о каждом образце максимум информации (состав породы, ее возраст, макро и микроструктура, способность вмещать и отдавать в скважину нефть или газ…) в цифровом виде, структурировать ее, достойным образом хранить – чтобы при необходимости иметь возможность всегда к ней обратиться.
– Лабораторий, работающих с исходным материалом, в России не так много. И мы одни из них. Стартовое положение хорошее. Главная задача – получить адекватную первичную информацию. Если образцов породы недостаточно, всегда можно достать цифровую версию и рассмотреть ее в комплексе с другими геологическими данными, – рассказывает доцент.
Евтин подтверждает: Заватский и его команда умеют работать с первичкой по керну, а вот архитектура баз данных и программные решения по этой теме – задача других специалистов. НОЦ – это ресурс по объединению усилий разнопрофильных команд.
– Михаил Дмитриевич, а нефть-то с газом еще остались? – не могу не съязвить я.
– Да где-то еще и не трогали. Объектов на самом деле полно. Восточные районы ХМАО, Обь-Полуйское междуречье, а это примерно 40 тысяч квадратных километров территории, куда не ступала нога человека. Другое дело – нефть иная, не фонтанирует, требует особого подхода.
Как на космической станции
Следующая «остановка» в ТИУ – научно-учебная лаборатория исследования петрофизических свойств керна, которой примерно два года. Экскурсию ведет начальник лабораторно-производственного комплекса по нефтегазовому делу Константин Кусков.
– Когда пришло время организовать единый исследовательский центр, мы собрали оборудование с разных кафедр вуза, чтобы выстроить цикл работы с керном именно здесь. Что-то покупали в рамках гранта, что-то получали от компаний, – открывает карты Константин Викторович.
Фазовую проницаемость керна, например, проверяет огромная машина FDS-350 в «одежке» металлического цвета. Дверцу откроешь, а внутри – секции, стержни – нечто космическое все это. Стоит такая вещь очень и очень много. Приобретена на средства меценатов. Что еще есть? Лабораторный станок для выборки керна. Станок, который режет и шлифует образцы. Прибор для определения проницаемости по газу. Прибор для насыщения керна. Очиститель центрифужного типа. Магистранты и аспиранты, обученные работе на этом оборудовании, берутся за задания от компаний-партнеров. Это, отмечу, специальные нестандартные исследования.
– У вас тут так стерильно, складывается ощущение, что сюда никого не пускают…
– Пускаем , – улыбается Кусков. – Конечно, не всех, а только опытных ребят – магистрантов по геологии, морскому бурению, петрофизике, нефтехимии.
Индивидуально и оригинально
Приборы в лаборатории буровых и тампонажных растворов демонстрирует заведующий лабораторным отделением Игорь Садыков.
– Вот мы изучили керн, поняли, предположим, как создать его цифровой двойник… В этой лаборатории можем разработать специальную рецептуру буровых растворов, потренироваться на них, чтобы при настоящем бурении уже не происходило засорения оборудования, чтобы инструмент меньше изнашивался, – объясняет Игорь Рифгатович.
Заведующий лабораторным отделением Игорь Садыков показывает уникальные и не очень дешевые приборы || Фото Юрия Комолова.
Вискозиметры разного вида для определения вязкости при внутрискваженных условиях. Ультразвуковой анализатор для определения целостности и однородности тампонажного раствора. Камера набора прочности. Эта лаборатория оформилась примерно год назад. Комплектовалась оборудованием разного года выпуска, потому что приобрести все разом – однако накладно.
– У нас есть прибор, которых всего три в России. В общем, ничуть не хуже на уровне страны, – резюмирует Кусков.
Структура Западно-Сибирского НОЦ
Перефразирую слова директора департамента научно-исследовательской деятельности Евтина: в блоке НОЦа по цифровой трансформации нефтегазовой индустрии вклад и ТИУ с его опытом, разработками и уникальным по меркам Отечества лабораторно-производственным комплексом, и других вузов большой Западно-Сибирской «матрешки» непременно пригодится. Возможно, тут уместна старая пословица, что «один в поле не воин». Как подчеркнул в недавнем интервью министр науки и высшего образования Михаил Котюков, в начале 2020 года планируется провести заседание Совета научно-образовательных центров мирового уровня, на котором обсудят, что уже удалось сделать. В зависимости от того, достигнуты заявленные результаты или нет, Совет либо подтвердит государственную поддержку, либо рекомендует исключить регион из списка НОЦ. Подождем результатов ревизии и первых шагов в совместных исследованиях тюменских, ямальских и югорских участников. За проект лично отвечают три губернатора. НОЦ реализуется под их авторитет.
Читайте также: