Ученые научили ИИ считать капли в нанопорах, что увеличит эффективность нефтедобычи
Коллектив ученых из Центра вычислительной физики МФТИ с коллегами разработали алгоритм PANDA-NN, автоматизирующий расчет контактного угла в системе жидкость-жидкость-твердое тело. Этот подход упрощает расчет и повышает воспроизводимость исследований смачивания в наномасштабе. Алгоритм особенно полезен для оптимизации нефте- и газодобычи.
Результаты опубликованы в журнале Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects.
Краевой угол смачивания, или контактный угол,— это количественный параметр, характеризующий взаимодействие между средами и определяющий поверхностные явления в системе этих сред, например капиллярное давление, проницаемость. Он важен при моделировании течения жидкости в пористых средах.Точные значения угла смачиваемости позволяют создавать надежные модели течения флюидов, оптимизирующие процессы нефтедобычи, газа и других полезных ископаемых.
Традиционное моделирование контактного угла основывается на построении границы раздела между двумя средами с последующей аппроксимацией. Такой подход позволяет достаточно точно определить контактный угол, но требует ручной настройки важных параметров, таких как порог плотности, размер сетки для построения плотностного профиля или тип аппроксимации. Подгонка этих параметров может приводить к ошибке в определении величины угла смачиваемости и ухудшать воспроизводимость результатов.
Авторы работы представили усовершенствованный алгоритм определения контактного угла по одномерным профилям: PANDA-NN. В отличие от предыдущей версии PANDA в нем используется машинное обучение для автоматического определения формы границы раздела между двумя фазами в нанопорах, такие как капля, пончик, червь, рулет и перфорация. Нейронная сеть автоматически определяет тип границы и подбирает подходящую математическую модель для анализа профиля плотности на основе данных молекулярного моделирования.
«Наш алгоритм в предыдущей версии PANDA рассчитывал угол смачивания по профилю плотности жидкости, зная форму ее капли. В новой версии это не нужно — форму капли определяет нейросеть, она же выбирает подходящее уравнение для аппроксимации профиля»,— пояснил Илья Копаничук, старший научный сотрудник Центра вычислительной физики МФТИ.
Также в PANDA-NN добавлен дополнительный параметр — толщина смачивающего слоя — тонкого слоя жидкости, прилегающего к твердой подложке. Учет этого слоя позволяет минимизировать ошибку в определении функции плотностного профиля. Алгоритм PANDA-NN стабилен и дает воспроизводимые результаты, которые совпадают с экспериментальными данными с точностью до 5%, что намного лучше предыдущего метода PANDA (13%) и классического метода circle fit (10%). Однако для сложных поверхностей раздела, таких как червь, отклонения от экспериментальных значений превышают точность 5%, что требует тщательного выбора состава системы.
Автоматизация PANDA-NN позволяет проводить массовые расчеты углов смачивания при различных типах жидкостей и подложек, размерах пор и температурах. Это делает метод перспективным для оптимизации нефте- и газодобычи, где точные модели течения флюидов помогают повысить эффективность.
«Наш алгоритм не требует участия человека в расчетах или калибровки гиперпараметров под каждую систему — все уже настроено. К тому же он автоматически учитывает толщину адсорбционной пленки, чего не умеет ни один из конкурирующих алгоритмов»,— отметил Илья Копаничук
«Разработанный нами алгоритм PANDA-NN позволяет с высокой степенью автоматизации определять краевые углы смачивания в нанопористых структурах. Это открывает новые возможности для моделирования процессов фильтрации и вытеснения флюидов, в том числе в задачах нефтедобычи и анализа капиллярных эффектов в породах-коллекторах»,— дополнил Алексей Семенчук, младший научный сотрудник Центра вычислительной физики МФТИ.
На данный момент алгоритм работает только для систем жидкость—жидкость—твердое тело, а для систем жидкость—пар—твердое тело уже требуется доработка учета переменного объема капли. В будущем авторы планируют доработать алгоритм и разработать приложения для его активного применения.
В работе участвовали ученые из Центра вычислительной физики МФТИ, Объединенного института высоких температур РАН, Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики», Института физики Земли имени О. Ю. Шмидта РАН и AIRI.
Telegram 
Дзен 
VK Хотя сам факт наличия непонятных объектов на снимках, которые американские астронавты сделали на Луне, известен давно, десятилетиями их списывали на химические дефекты светочувствительной эмульсии фотопленки или блики света в линзах камер. Новая публикация на сайте Пентагона признает их реально существующими объектами, хотя и не делает выводов о их природе.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно