Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Разработана модель и сейсмометры для предотвращения катастроф при бурении на шельфе
Физики из МФТИ научились прогнозировать положение зон аномально высокого пластового давления, которые могут представлять опасность при бурении нефтегазовых скважин на шельфе. На таких участках в среде присутствует газ под аномально высоким давлением. В процессе бурения он может вырваться на поверхность и привести к авариям и даже экологическим катастрофам.
Исследование опубликовано в Journal of Marine Science and Engineering. Ученые построили физико-математическую модель, которая позволяет рассчитать свойства таких зон в зависимости от давления газа и промоделировать, как они выглядят в поле отраженных сейсмических волн. Задача возникла в связи с проектированием регистрирующей системы для сейсморазведки на шельфе, разработка которой ведется в МФТИ при поддержке Минобрнауки России и в партнерстве с сервисной компанией «ТНГ-Групп».
В ходе проектирования потребовалось уточнить, какими характеристиками должны обладать донные сейсмические приемники, чтобы они позволяли обнаруживать такие зоны аномального давления. Результаты моделирования показали, что созданные в МФТИ сейсмические датчики пригодны для решения данной задачи. Ученые МФТИ также предложили методику наблюдений и инверсии сейсмических данных, которая позволит обнаруживать опасные зоны по данным сейсморазведки с донными приемниками. Аналогичные исследования, ранее проведенные физиками МФТИ совместно с коллегами из Центра анализа сейсмических данных МГУ, уже помогли безопасно пробурить скважину в Черном море.
При бурении скважин на шельфе могут возникать различные сложности, связанные со строением пород, давлением флюидов и другими факторами. Их важно учитывать: например, одна из самых известных катастроф на шельфе — взрыв нефтяной платформы в Мексиканском заливе в 2010 году — произошла из-за того, что ствол скважины был недостаточно укреплен и горючий газ из зоны аномально высокого пластового давления (АВПД) под большим давлением попадал на поверхность. Для предупреждения подобных аварий как раз и необходимо обнаруживать подо дном зоны аномально высоких давлений газа.
Их можно в дальнейшем избегать при бурении, а если бурить все-таки необходимо — требуется использовать специальное противовыбросовое оборудование. На небольших глубинах до 20–30 метров подо дном такие зоны можно исследовать с помощью сейсморазведки — когда по данным плавающих либо донных приемников определяют структуру и свойства пород. Кроме обнаружения скоплений газа, геофизики учатся предсказывать перемещения этих зон со временем. В процессе разработки месторождений, а также вследствие таяния мерзлых пород давление и места скопления газа могут меняться и безопасное место для бурения может стать опасным.
В рамках этой задачи ученые из МФТИ разработали сложную модель для поиска зон аномально высокого давления вблизи поверхности шельфа и оценки этого давления, а также определили параметры сейсмометров, необходимые для обнаружения аномалий.
Никита Дубиня, заместитель заведующего кафедрой прикладной геофизики МФТИ, ведущий научный сотрудник МФТИ и Института физики земли имени О. Ю. Шмидта рассказывает: «Исследование связано с главным направлением работы нашей группы, мы занимаемся разными проблемами нефтегазовой геофизики и, в частности, вопросами бурения на шельфе. Сейчас бурится очень много поисковых, разведочных, эксплуатационных скважин на шельфе России и возникают различные сложности. В рамках данного цикла работ мы рассматриваем проблемы так называемого аномально высокого порового давления на небольших глубинах — до 60 метров.
Решается такая задача: допустим, мы провели сейсморазведку, узнали, где находится газ под высоким давлением или существуют другие потенциальные осложнения. Но данные, даже прошлогодние, могут устареть, и те зоны, которые раньше казались безопасными, — они уже стали опасными. И вот те результаты, о которых речь идет в статье, как раз и позволяют оценить, насколько изменятся показания донных сейсмометров при определенных изменениях среды, как нужно учитывать эти изменения. А с другой стороны, какими должны быть сейсмометры, чтобы они помогали обнаруживать такие зоны и мониторить их изменения».
Геофизики решали задачу в рамках проекта по бурению в Черном море. В этом регионе вблизи поверхности среда представляет смесь твердых, жидких и газоообразных фаз и слоев — на геофизическом языке говорят, что среда находится в неустойчивом состоянии, не консолидирована. Чтобы определить усредненные свойства среды, нужно знать параметры, структуру каждой фазы и взаимодействия между их частицами. Напрямую получить эти данные затруднительно, но по результатам сейсморазведки ученые построили математическую модель, воспроизводившую параметры реальной среды наиболее полно. Для этого исследователи добавили в общую модель только ключевые характеристики каждой фазы: механические свойства, форму частиц, взаимодействие между ними, давление газа и другие — получилась такая эффективная среда.
Далее физики рассчитали, как по такой обобщенной среде с заданными свойствами будут проходить упругие волны и как они будут отражаться от неоднородностей, таких как зоны с газом под высоким давлением. А эти данные уже легко получить методом сейсморазведки: упругие волны генерируются в водной среде и распространяются ото дна вглубь среды, где отражаются от неоднородностей. Затем донные сейсмометры регистрируют колебания точек поверхности дна, порождаемые отраженной упругой волной. По этим данным можно реконструировать свойства среды по глубине и обнаружить аномальные зоны.
Также ученые определили технические характеристики сейсмометров, необходимые для надежного прогнозирования зон аномально высокого давления: диапазон частот от 0,1 до 1000 герц. В этом случае можно обнаруживать аномальные зоны толщиной в несколько метров.
В итоге ученые с успехом решили практическую задачу. Сначала при бурении возникли осложнения. Затем геофизики построили модель, которая предсказала эти проблемные зоны, а главное, и безопасные участки. И уже в тех местах удалось без проблем пробурить скважину. Ученые планируют продолжить работу и исследовать, насколько быстро устаревают сейсмические данные и можно ли пользоваться данными сейсморазведки через 5–10 лет.
Никита Дубиня резюмирует: «Мы построили модель, которая позволяет определять свойства среды на основании неких модельных представлений о ее внутренней структуре. С помощью модели можно принимать решение о том, куда бурить, куда нет. Еще мы установили необходимые технические характеристики наших сейсмометров, разработали рекомендации по контролю состояния верхних слоев шельфа, по тому, какой должна быть система наблюдения. Результаты работы были использованы для уточнения положения скважин для бурения и уточнения параметров бурения.
Модель действительно смогла предсказать и те зоны, через которые пробурились с осложнениями, и те зоны, которые бурили совершенно спокойно, без аварий. Дальнейшие исследования, наверное, будут направлены как раз на изучение вопроса устаревания сейсмических данных. Насколько долго они актуальными остаются, можно ли по контролю состояния среды определить, какие там процессы есть, какие процессы протекают сейчас, и сделать прогноз на будущее: а что у нас будет там через пять лет, через десять лет и так далее».
Telegram 
Дзен 
VK В поиске сигналов от внеземных цивилизаций ученые решили сосредоточиться не на целенаправленных посланиях человечеству, а на случайных «утечках информации» из межпланетного пространства гипотетической обитаемой системы. По расчетам, в определенные моменты до нас могут доходить сигналы внеземной космической связи. Кстати, благодаря «общению» Земли с марсианскими и другими зондами мы тоже постоянно невольно сообщаем о себе в глубокий космос.
Модель, представленная учеными из коллаборации DESI и Мичиганского университета (США), может перевернуть представления о происхождении темной энергии. Авторы нового исследования полагают, что черные дыры, поглощая вещество, постепенно преобразовывают его в энергию, гипотетически ответственную за расширение Вселенной.
Устройство Вселенной обычно описывают с помощью уравнений общей теории относительности Эйнштейна. Но чтобы понять, как гравитация ведет себя в экстремальных условиях — например, при рождении черных дыр или в момент гипотетической инфляции — классического подхода недостаточно. Сделать это можно, как показали авторы нового исследования, обратившись к методу численной относительности.
К 2025 году около 30 стран приняли программы по развитию водородной энергетики, а совокупный объем инвестиций в эту область превысил 150 миллиардов долларов. Эксперты полагают, что замена дизельных авто на водородные снизит выбросы на 80-90%, а водородные самолеты способны уменьшить углеродный след на 50-75%. Но при использовании водорода в двигателях внутреннего или внешнего сгорания, происходит взаимодействие с металлом, что наиболее опасно при высоких температурах. Это может вызвать их разрушение, в результате чего возникает риск пожара или взрыва с тяжелыми последствиями для пассажиров. Ученые Пермского Политеха впервые выяснили, как водород влияет на металлы в условиях экстремальных температур (800 градусов и выше), в которых работают двигатели самолетов и машин. Это продвинет авиационную, машиностроительную и нефтегазовую отрасли в безопасном использовании водорода в качестве источника энергии.
Ученые обнаружили косвенные доказательства существования мира размером с Землю за орбитой Нептуна. Эта гипотетическая планета отличается от предполагаемой Девятой планеты не только размером, но и гравитационным влиянием на другие объекты.
Большие кошки (Pantherinae) обычно охотятся на животных своего или меньшего размера. У снежных барсов, как выяснилось, другие предпочтения. Новое исследование показало, что ирбисы чаще нападают на взрослых горных козлов, которые как минимум вдвое превосходят хищников в весе. Ученые объяснили, с чем может быть связан такой выбор добычи.
Примерно 12 800 лет назад в Северном полушарии началось резкое изменение климата, которое сопровождалось вымиранием мегафауны и угасанием культуры Кловис. Такое могло произойти, например, из-за прорыва пресных вод в Атлантику или мощного вулканического извержения. Несколько лет назад ученые обнаружили места на суше с повышенным содержанием элементов платиновой группы, прослоями угля, микрочастицами расплава. По их мнению, это может быть признаком пребывания Земли в потоке обломков кометы или астероида. В новой работе впервые представлены доказательства кометного события в позднем дриасе из морских осадочных толщ.
Возраст находок — около 5500 лет, они лежат во множестве круглых ям, чьи стены укреплены кирпичом. Среди обнаруженных орудий из кремня есть и сотни неиспользованных, которые могут быть ритуальным подношением богам.
Гостингом (от английского «призрак») называют ситуацию, когда человек прекращает общение или отношения, «пропадая с радаров» без объяснения причин. Исследователи из США сымитировали такое поведение, а затем проанализировали реакцию людей на него.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
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