В рамках новой лаборатории ученые ИНГГ СО РАН займутся численным моделированием гидратосодержащих пород

С начала года в Институте нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН работают три новых научных подразделения, включая лабораторию математического моделирования многофизичных процессов в нативных и искусственных многомасштабных гетерогенных средах.

Одна из групп этой лаборатории занимается изучением газовых гидратов – твердых кристаллических соединений, образующихся в породе при определенных условиях по давлению и температуре. О перспективах исследований рассказывает Гэсэр Александрович Дугаров – старший научный сотрудник ИНГГ СО РАН, кандидат физико-математических наук.

Большие перспективы

По словам Гэсэра Дугарова, в новой лаборатории направление по исследованию газогидратов получит более широкие перспективы. Ранее изучение акустических свойств гидратов развивалось в лаборатории динамических проблем сейсмики, однако выходило за рамки ее тематики – исследователи могли работать только за счет грантов. Теперь же ученые смогут получить дополнительные средства за счет бюджетного финансирования фундаментальных исследований, что обеспечит большую стабильность изысканий.

Схематические изображения различных типов расположения гидрата (серый) в поровом пространстве образца (черный)

В частности, одна из целей, стоящая перед специалистами – численное моделирование многофазной среды, в которой бы учитывалось поведение песка, газогидрата, жидкости и газа при взаимодействии. Такое моделирование проводится на микроуровне. Также необходимо будет решить отдельную задачу по переносу полученных результатов на макроуровень, уровень сейсмических наблюдений.

– Хотелось бы провести численное моделирование отдельных месторождений и понять – можем ли мы как-то попытаться определить свойства газогидратов по скоростям, как именно следует проводить, например, сейсмический мониторинг для наших задач, – отмечает Гэсэр Дугаров. – Лед и газогидраты очень похожи по акустическим свойствам, но при разложении газогидратов выделяется газ, что сильно сказывается на акустике. Думаю, что за 3-5 лет работы мы сможем добиться необходимых результатов.

Новые гранты

В исследованиях заинтересовано и государство – в этом году Гэсэр Дугаров получил грант Президента РФ по теме «Калибровка поглощающих акустических моделей гидратосодержащих образцов по данным лабораторных экспериментов». Кроме того, ученый намерен подать заявку на грант РНФ.
Все эти средства необходимы на финансирование работ по созданию численных моделей, а также модернизацию и поддержание в рабочем состоянии экспериментальной установки, созданной учеными ИНГГ СО РАН совместно с коллегами из Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН.

Влияние коэффициента трения на моделирование распространения упругой волны через двухфазную среду, имитирующую образец, в одномерной постановке

В данный момент Гэсэр Дугаров и его группа активно используют это оборудование и продолжают эксперименты с образцами песка, глины, угля и других веществ. Это позволяет специалистам исследовать, как формируются газогидраты, и лучше изучить их свойства. Но те же эксперименты с угольными образцами оказались длительными по времени, на изучение одного образца могло уходить до одного месяца непрерывной работы установки. Поэтому перед исследователями также стоит задача по разработке новых более компактных камер, которые позволили бы проводить исследования на нескольких образцах одновременно.

Ученые хотят понять, при каких условиях газогидрат цементирует частицы породы, в какой степени, может ли происходить его переформирование при различных давлениях и температуре. Также сотрудники ИНГГ СО РАН планируют провести томографические исследования образцов, чтобы лучше разбираться в структуре расположения газогидратов в поровом пространстве пород. Полученные знания можно будет применять при добыче газовых гидратов – со временем, они могут стать основным источником метана.

Текст к публикации подготовил пресс-секретарь ИНГГ СО РАН Павел Красин

Иллюстрации предоставлены Г.А. Дугаровым, М.И. Фокиным