• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
28.07.2022
Сколтех
340

Популярная модель теплопроводности горных пород оказалась ненадежной

❋ 4.5

Ученые из Сколтеха, основываясь на полученных экспериментальных данных и опыте моделирования, протестировали популярную теоретическую модель теплопроводности горных пород, которая широко используется при поисках, разведке и разработке нефтегазовых и геотермальных месторождений, а также при захоронении радиоактивных отходов. Они пришли к выводу, что она ненадежна и описали способ ее усовершенствования.

Популярная модель теплопроводности горных пород оказалась ненадежной / ©Getty images / Автор: Никита Тарасов

Результаты исследования опубликованы в журнале Geothermics. Горные породы — сложная для изучения и моделирования среда с разнообразным составом и строением, отражающим условия ее формирования на протяжении миллионов лет. Изучать свойства пород гораздо труднее чем, например, промышленных материалов, из-за естественной неоднородности и особенностей строения пород. Ситуация осложняется тем, что образцов для экспериментов в научно-исследовательских институтах хронически не хватает.

Неудивительно, что для теоретического моделирования свойств горных пород используют приближения, чрезмерно упрощающие их строение и свойства. В результате страдает качество исходных данных и надежность разных видов моделирования, которыми пользуются нефтяники, создатели геотермальных электростанций, объектов захоронения радиоактивных отходов и другие специалисты, нуждающиеся в надежных данных о тепловом режиме недр.

Сейчас применяемые подходы к получению прогнозных данных о теплопроводности пород основаны на использовании упрощенных, недостаточно корректных теоретических моделей, пренебрегающих многообразием факторов, влияющих на данное свойство пород.

В результате расхождение оценок теплопроводности по различным теоретическим моделям может достигать сотен процентов. В своей статье в журнале Geothermics исследователи Сколтеха и их коллеги доказывают, что самая популярная модель теплопроводности также весьма ненадежна, особенно в случае пористых пород.

Уникальная лазерная установка, обеспечивающая неразрушающие бесконтактные профильные прецизионные измерения теплофизических свойств образцов пород разных форм и размеров с высокой производительностью / ©Евгений Попов и другие / IOP Conference Series: Earth and Environmental Science

«Мы проанализировали корректность наиболее часто используемой теоретической модели теплопроводности горных пород, выявили серьезные погрешности в результатах ее применения и описали путь для совершенствования теоретического моделирования теплопроводности, — рассказывает один из авторов исследования, профессор Сколтеха Юрий Попов.

— Исследования основывались на опыте теоретических работ Сколтеха и результатах обширного теплофизического эксперимента, включавшего неразрушающие прецизионные измерения теплофизических свойств пород на уникальных по представительности коллекциях образцов при помощи разработанной нами уникальной аппаратуры. Исследованы 1750 образцов пород разных регионов — ценнейший природный материал, полученный от промышленных партнеров института благодаря тесному сотрудничеству с ними».

Некорректность прежней модели теплопроводности пористых пород связана с чрезмерным упрощением этой среды, когда учитывали лишь теплопроводность слагающих породу компонент и их объемные доли, пренебрегая особенностями строения. Отчасти такая ситуация сложилась потому, что получение надежных экспериментальных данных по теплопроводности осадочных пород для проверки корректности модели до недавнего времени было серьезной проблемой.

Это привело к тому, что прежние данные о теплопроводности пород, полученные традиционными экспериментальными и теоретическими методами и приводимые в существующих справочниках и базах данных, в большинстве случаев требуют тщательной ревизии. Отсутствие строгого контроля качества данных по теплопроводности привело к ошибочным оценкам диапазонов ее пространственно-временных изменений, что вызвало серьезные проблемы при использовании современных термогидродинамических симуляторов (программного обеспечения).

«Часто на практике надежными данными по теплопроводности просто пренебрегают: одни считают, что ошибка в значениях всегда слабо влияет на результаты расчета, другие уверены, что про теплопроводность пород известно все и ее легко можно рассчитать, а третьи просто используют значения, заданные по умолчанию в симуляторах.

Ранее мы показали, что, например, при прогнозировании добычи тяжелой нефти отсутствие корректных данных по теплофизическим свойствам может приводить к погрешностям в многие десятки процентов при прогнозе добычи, что стало неприятным сюрпризом для многих специалистов. Надежность прогноза добычи можно существенно повысить внедрением предлагаемых усовершенствований при моделировании теплопроводности, используемом в симуляторах», — отмечает ведущий научный сотрудник Сколтеха Евгений Чехонин.

«Предложенный путь для повышения качества теоретического моделирования теплопроводности связан с усложнением этого процесса, однако показано, что это действительно приводит к существенно более надежным оценкам искомого параметра. В случае пористых и трещиноватых пород резервуаров это важно, в том числе, при добыче не только углеводородов, но и геотермальной энергии. При захоронении радиоактивных отходов повышение качества оценок теплопроводности снижает риск неучета перегрева пород, который может привести к развитию трещиноватости с последующим просачиванием опасного флюида к земной поверхности», — добавляет профессор Попов. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 11:17
Юлия Тарасова

Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.

Сегодня, 09:47
Александр Березин

Объект 3I/ATLAS, обнаруженный в начале июля примерно в 675 миллионах километров от Солнца, принадлежит к потенциально самому опасному для землян типу небесных тел. К счастью, этот конкретный объект хотя и имеет опасные размеры, но нашей планете никак не угрожает.

Сегодня, 08:06
Юлия Тарасова

Какие физические параметры делают мужское тело привлекательным? В новом международном исследовании ученые попытались разобраться в вопросе с помощью снимков рентгеновской денситометрии и эволюционного моделирования. Полученные результаты поставили под сомнение популярный стереотип о предпочтении худощавых и мускулистых мужчин.

Вчера, 11:17
Юлия Тарасова

Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.

28 июня, 18:58
Игорь Байдов

За последние 30 лет размер трески, обитающей в Балтийском море, значительно уменьшился. Если раньше рыбаки вылавливали из воды особей размером с маленького ребенка, то теперь добытая рыба легко помещается в ладонях. Авторы нового исследования винят в этом человека, который заставил один из видов эволюционировать в «карликов».

27 июня, 09:47
Авдей Палиш

Снимки с фотоловушек давно стали культурным явлением. Особенно забавными выглядят медведи. Мы с удовольствием смотрим на зверей, попавших в объектив камер в национальных парках: тигр украл фотоловушку, муравьед проехал верхом на муравьеде и так далее. Но не все животные настолько обаятельные. Ученые из США решили развить эмпатию к гремучим змеям, которых многие боятся. Для этого специалисты запустили трансляцию из «мегалогова», где рептилии отдыхают и рожают потомство.

17 июня, 16:49
Адель Романова

Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.

25 июня, 15:19
ФизТех

Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.

5 июня, 13:20
Александр Березин

Вид антилоп, с ледникового периода привыкший к массовым миграциям, пытается вернуться в свой исторический ареал, когда-то достигавший Днепра. Однако их нетипичные для травоядных привычки вызывают сильнейшее отторжение у сельских жителей, предлагающих массово уничтожать их с воздуха. С экологической точки зрения возвращение этих животных весьма желательно, но как примирить их с фермерами — неясно.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно