Главная
Будущее Российской Энергетики
Результаты научных исследований > Фундаментальные исследования >

Результаты фундаментальных исследований

Результаты научных исследований ИПНГ, вошедшие в Отчеты о деятельности Российской академии наук
(том — Основные результаты)

2014

НАУКИ о ЗЕМЛЕ

Направление «Геология месторождений углеводородного сырья, фундаментальные проблемы геологии и геохимии нефти и газа, научные основы формирования сырьевой базы традиционных и нетрадиционных источников углеводородного сырья» непосредственно связано с проблемой ресурсного обеспечения топливно-энергетического и промышленного комплекса страны и, таким образом, играет жизненно важную роль для России. Учеными Российской академии наук обоснован сценарий преимущественно ресурсно-инновационного развития экономики страны в ближайшие 10–15 лет, который включен в проект «Энергетической стратегии России до 2035 г.». (ИНГГ СО РАН, ИПНГ РАН)

Доклад о состоянии фундаментальных наук в Российской Федерации и о важнейших научных достижениях российских ученых в 2014 году, Москва, Издательство "Наука", 2015, стр. 181

2012

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

п. 59. Осадочные бассейны и их ресурсный потенциал, фундаментальные проблемыгеологии и геохимии нефти и газа

В результате исследований сейсмических волновых полей в комплексе данными гравиразведки, петрофизическими и геохимическими исследованиями керна показано, что палеозойские отложения Каспийского региона к югу от Прикаспийской впадины - юга России (Кряж Карпинского и др.), Украины и Западного Казахстана имеют высокие перспективы нефтегазоносности. Палеозойский комплекс может не только содержать залежи углеводородов, но на отдельных площадях продолжает генерировать углеводороды, по-видимому, в основном метанового состава. Особенно перспективной является выявленная новая зона развития солянокупольной тектоники, расположенная в 100-180 км южнее границы Прикаспийской впадины.
ИПНГ РАН

Экспериментально установлены сорбционные свойства керогена по отношению к метану. На примере Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения показано, что величина сорбции керогена существенно выше сорбции метана асфальтенами, смолами, маслами и твердыми парафинами и приближается к аномальной величине сорбции активированного угля D 4690. Это определяет необходимость при подсчете запасов связанного газа на месторождениях оценивать ресурсы не только высокомолекулярных компонентов (асфальтенов, смол, твердых парафинов), но и ресурсы керогена.
ИПНГ РАН

2011

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

п. 59. Осадочные бассейны и их ресурсный потенциал, фундаментальные проблемы геологии и геохимии нефти и газа

Разработана новая геофизическая технология поисков и разведки, а также контроля разработки месторождений нефти и газа на основе регистрации собственного сейсмического излучения, генерируемого геологическими и техногенными процессами, выявления напряженных зон по критериям хаотизации, выделения локальных объектов по степени упорядоченности колебаний относительно фонового сейсмического шума. Данная технология включает в себя основные виды сейсмической томографии: эмиссионную, трансмиссионную. Проведена адаптация классического метода Гаусса к современной проблеме сейсмических измерений, имеющих искажения в связи с нелинейностью реальной среды и качеством передачи сигнала. Формализация метода представлена на модели, состоящей из двух кластеров сейсмически активной среды. Разработанная технология позволяет осуществлять эффективный мониторинг энергетики месторождения и потоков флюидов, что обеспечивает наиболее полное извлечение УВ из недр. Технология опробована на ряде разрабатываемых месторождений Западной Сибири.

Исследованы новейшие технологии сейсморазведки 2D, 3D и ГИС с точки зрения их использования для решения задачи картирования зон разуплотненных трещиновато – кавернозных пород с наилучшими фильтрационно-емкостными свойствами. Показано, что среди указанных технологий эффективными являются: азимутальный анализ анизотропии продольных волн; частотно-зависимые атрибуты проницаемости пород- коллекторов порово-трещинно-кавернового типа; использование рассеянных волн для картирования зон трещинно-каверновой пустотности; миграционные преобразования для выделения трещиноватости; использование обменных волн для характеристики трещиноватости пород. Разработан метод дифракционной томографии с направленным облучением, в котором используются управляемые компьютером излучающая и приемная площадные антенны, что открывает возможность построения трехмерного изображения внутренней структуры среды. Изучены физические основы формирования эмиссионного сейсмоакустического излучения геологической среды в местах скоплений УВ. Установлено, что параметры структуры нелинейных волновых пакетов эмиссионного излучения содержат информацию о полях напряжений, коллекторских свойствах среды, флюидонасыщенности и т.д. Метод обладает более высокой разрешающей способностью, чем технология ОГТ, применяемая в 3D-сейсмике, которая плохо работает в сложных средах с невыдержанными границами.

Научно обоснована программа «Региональное геолого-геофизическое изучение глубинного строения Каспийского региона», направленная на изучение перспектив нефтегазоносности глубоких горизонтов (6-9 км) региона, совместно с ГИН РАН. Решением XIV сессии Межправительственного совета по разведке, использованию и охране недр стран СНГ программа принята для реализации в 2011-2015 гг. Разработана концепция управления деятельностью нефтегазовой компании в режиме реального времени, охватывающая все основные этапы жизненного цикла углеводородного сырья (разведка – добыча – подготовка – транспортировка – хранение – переработка). Для каждого этапа и иерархического уровня управления сформулированы предложения и требования по составу необходимых для практической реализации инструментальных (датчики, сенсоры, геофизические методы и приборы и др.), информационных (программно- аппаратные обрабатывающие и управляющие комплексы на основе суперкомпьютеров) и коммуникационных (системы сбора и передачи информации, в том числе с использование космических аппаратов) систем. Предложена новая теория вязкости коллоидных жидкостей, основанная на учете расходования энергии течения жидкости на деформацию и разрушение фрактальных агрегатов.
ИПНГ РАН

2010

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

В направлении «Энергоэффективность и энергосбережение» были продолжены исследования и практические разработки, ориентированные на снижение энергетических затрат в горнодобывающем, нефтегазовом и минерально-сырьевом комплексах страны. При этом усилия были сконцентрированы, с одной стороны, на обосновании научных подходов к недропользованию, приводящих, в конечном счете, к сокращению энергозатрат в перечисленных отраслях, а с другой стороны, на новых энергосберегающих технологических разработках, оптимизирующих устойчивое текущее и перспективное ресурсное обеспечение промышленности и экономики. Важное значение придавалось также выработке научно и экономически обоснованных логистических схем, связывающих в единое целое открытие, разведку, добычу, транспортировку и комплексную углубленную переработку полезных ископаемых с обязательными эколого-восстановительными мероприятиями в районах эксплуатации недр.

Оценивая результаты 2010 года в этом направлении, прежде всего, следует отметить заметный вклад ученых ОНЗ РАН в разработку основополагающих позиций государственной политики развития топливно-энергетического комплекса страны до 2020–2030 годов. Определены ее основные концептуальные положения и индикаторы, включенные в «Энергетическую стратегию России на период до 2030 года». Предложения институтов Отделения были учтены при подготовке «Генеральной схемы развития газовой отрасли на период до 2030 года» и «Генеральной схемы развития нефтяной отрасли до 2020 года».

В качестве примера эффективных теоретических разработок, приведших к значимому практическому результату, можно назвать разработку новой флюидодинамической модели генерации углеводородов, основанной на исследовании процессов динамики и дегазации недр Земли и позволившей повысить эффективность прогнозирования нефтегазоносности недр и обеспечить более надежное обоснование перспективных участков c соответствующим уменьшением объемов разведочного бурения. Практическая реализация этого подхода позволила в относительно короткие сроки открыть месторождения нефти и газа в Прикаспийской нефтегазоносной провинции.

Во исполнение поручения Президента РФ Д.А. Медведева специалистами ИПНГ РАН, совместно с учеными Отделения энергетики, машиностроения, механики и проблем управления РАН, подготовлены предложения по системе централизованного учета и контроля количества добываемой нефти, а также попутного нефтяного газа, существенно повышающей достоверность и надежность налогового администрирования в нефтяной отрасли и затрудняющей возможность хищения и неоправданных потерь углеводородов при их транспортировке до коммерческого узла учета. Минэнерго и Минпромторгу России предложено, с участием РАН, организовать проведение практических испытаний разработанного для этих целей оборудования и в случае положительных результатов организовать его производство по всей нефтяной отрасли России.

Важно также отметить усилия ученых ОНЗ РАН по развитию новейших научных и технологических разработок, способных в конечном счете серьезно модернизировать нефтегазовую отрасль и привести к существенному снижению энергозатрат. Среди многих успешных разработок можно отметить научное обоснование новых эффективных методов контроля и управления разработкой месторождений углеводородов на основе комплекса геофизических технологий и так называемых «интеллектуальных скважин», на которых устанавливается оборудование для считывания и передачи информации в режиме реального времени на поверхность.

При этом важная роль отводится внедрению в производственный процесс возможностей 4D сейсмики, позволяющей проводить мониторинг процессов истощения залежи в масштабе месторождения, продвижения фронтов вытеснения газа или нефти, а также мониторинг «языков» обводнения. Большие возможности открываются при использовании в нефте- и газодобыче системы методов пассивного шумового сейсмического мониторинга геологической среды (сейсмическая эмиссионная шумовая томография). Они позволяют изучать тонкую структуру сейсмического поля, отслеживать пространственно-временную динамику геосреды и выявлять разломы и неоднородности ее строения, области повышенной трещиноватости и гетерогенности. В дополнение к этому, в последнее время разработаны пакеты уникальных алгоритмов, вычислительных программ и методик обработки данных. По расчетам отечественных и зарубежных ученых внедрение новых нефтегазовых, информационных, телекоммуникационных технологий и технических средств позволит сократить капиталоемкость освоения труднодоступных ресурсов нефти и газа до 15–20%, снизить эксплуатационные затраты на 5–10% и значительно увеличить конечную нефтеотдачу.


п. 59. Осадочные бассейны и их ресурсный потенциал, фундаментальные проблемы геологии и геохимии нефти и газа

Разработана флюидодинамическая модель генерации углеводородов, основанная на исследовании процессов энергетики, динамики и дегазации Земли, позволяющая повысить эффективность прогнозирования нефтегазоносности недр. Практическая реализация позволила (совместно с ГИН РАН) открыть три месторождения нефти и газа в Прикаспийской нефтегазоносной провинции. Работа удостоена премии ОАО «Газпром» за 2010 г.
ИПНГ РАН

2009

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

По направлению «Энергоэффективность и энергосбережение» усилия ученых были ориентированы на выработку научных подходов, практических мер и новых технологий, оптимизирующих ресурсное обеспечение энергоэффективности экономики страны. Наиболее значимыми здесь можно назвать предложенные решения по ресурсосбережению в нефтегазовом и минерально-сырьевом комплексах России.

Разработанная сибирскими учеными из ИНГГ СО РАН «Стратегия развития нефтяного и газового комплексов России на период до 2030 года», отдает приоритет развитию технологий глубокой комплексной переработки нефти в сочетании с рациональным размещением нефтеперерабатывающих комплексов. В этой Стратегии, ориентированной на масштабное энергоресурсо-сбережение и рациональное природопользование, рассчитаны и всесторонне оценены преимущества размещения производств по переработке жидкого конденсатного газа, попутного выделения и очистки гелия, создания крупнейших нефтехимических кластеров в непосредственной близости от мест их добычи, что существенно уменьшает непроизводственные потери на всех стадиях технологической цепочки. Помимо этого, выполнены оценки необходимых для устойчивого и эффективного развития нефтегазового комплекса объемов геологоразведочных работ. Учеными ИПНГ РАН разработаны рекомендации оптимального и экологически безопасного размещения объектов нефтяной и газовой промышленности на перспективных площадях, вошедшие в «Стратегию развития Арктической зон Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года», представленную в Правительство Российской Федерации в сентябре 2009 года.

Значительные усилия ученых ИПНГ РАН направлены на создание научных основ развития новых технологий, позволяющих увеличить степень извлечения углеводородов из недр для наиболее масштабных категорий запасов нефти страны, включая обводненные месторождения легкой нефти и трудноизвлекаемые запасы тяжелой вязкой нефти, доля которых в структуре нефтяных запасов России превышает 30%. Новая технология позволяет уменьшать вязкость тяжелых нефтей, эффективно осуществлять сепарацию воды, нефти и газа, предотвращать рост асфальто-смоло-парафиновых отложений. Также созданы энергосберегающие технологии: повышающие эффективность добычи низконапорного газа; сверхзвуковой сепарации сероводорода и метана, позволяющей в десятки раз уменьшить затраты и в 2-3 раза увеличить объем добычи газа и конденсата; физико- химического воздействия полимерно-гелиевых систем, обеспечивающего дополнительную добыу нефти и снижения обводненности добываемой продукции на месторождениях сложного геологического строения.

Изучение осадочных бассейнов и их ресурсного потенциала, фундаментальных проблем геологии и геохимии нефти и газа, как уже отмечалось выше, имеет первостепенное значение для ресурсного обеспечения страны углеводородами, составляющими основу ее экономического благосостояния. Научное обоснование и совершенствование методов выявления потенциально богатых углеводородами площадей является приоритетом ученых следующих институтов: ИПНГ РАН, ИНГГ СО РАН и ИПНГ СО РАН.

Существенно продвинуты технологии сейсмотомографических исследований, позволяющие уверенно регистрировать параметры глубокозалегающих месторождений нефти. Предложен неклассический вариант генерации восходящих углеводородных потоков, приводящих к образованию месторождений. Этот процесс возможен в рифтовых зонах при тепловом воздействии на быстропогружающиеся осадки высокотемпературными гидротермами, инициированными мантийными плюмами. Практическая реализация таких подходов позволила открыть два газоконденсатных месторождения в пределах Астраханской области и Республики Калмыкия (ИПНГ РАН) и оценить перспективы нефтегазоносности, ресурсы свободного газа, конденсата, нефти и растворенного в ней газа в юрских и меловых комплексах юго-западной части Енисей-Хатангского прогиба (ИНГГ СО РАН).


п. 59. Осадочные бассейны и их ресурсный потенциал, фундаментальные проблемы геологии и геохимии нефти и газа

Научно обоснованы основные параметры развития нефтегазового комплекса страны, которые были использованы при разработке Энергетической стратегии России до 2030 года. Разработаны рекомендации по экологически безопасному размещению объектов нефтяной и газовой промышленности, вошедшие в «Стратегию развития Арктической зон Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года, представленной в Правительство Российской Федерации в сентябре 2009 года.
ИНГГ СО РАН, ИПНГ РАН.

2008

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

п. 59. Осадочные бассейны и их ресурсный потенциал, фундаментальные проблемы геологии и геохимии нефти и газа

Разработана стратегия развития нефтяного и газового комплексов России на период до 2030 г. Показано, что главной базой страны по добыче нефти и газа на весь этот период останется Западная Сибирь, начнется крупномасштабная добыча нефти и газа в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Здесь будет сформировано мощное производство по переработке жирного конденсатного газа, выделению и очистке гелия и крупнейшие нефтехимические кластеры. Выполнена оценка необходимых для устойчивого развития нефтегазового комплекса объемов геологоразведочных работ. Крупномасштабные геологоразведочные работы начнутся на шельфах морей российского сектора Северного Ледовитого океана. Разработаны основные показатели развития газовой промышленности в рамках Энергетической стратегии России до 2020 года и ее пролонгации на период до 2030 года. (ИПНГ РАН, ИНГГ СО РАН, ИПНГ СО РАН)

Разработаны научные основы, позволяющие создать новые эффективные технологии разработки месторождений с тяжелыми вязкими нефтями, доля которых в структуре нефтяных запасов России превышает 30%. Технология базируется на «фрактальной» модели, объясняющей динамические свойства нефти, в том числе колебательный характер релаксации вязкости. Полученные результаты позволяют целенаправленно уменьшать вязкость тяжелых нефтей, эффективно осуществлять сепарацию воды, нефти и газа, предотвращать рост асфальто-смоло-парафиновых отложений.
(ИПНГ РАН)

Созданы эффективные системы-гликоли, обладающие высокой стабильностью, низкой фильтрацией в пористой среде и псевдопластичными свойствами. Они могут быть использованы как регуляторы потоков флюидов в пласте и скважине, в частности, в качестве жидкостей глушения газовых скважин. Испытания на моделях пласта показали, что по свойствам они превосходят широко применяемые в мировой газодобыче инвертные эмульсии и, кроме того, в отличие от последних, являются негорючими. (ИПНГ РАН)

2007

МИНЕРАЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ И ГОРНЫЕ НАУКИ

Полезные ископаемые

Углеводороды. Установлен эффект замещения молекул метана на молекулы углекислого газа при инжекции углекислого газа в гидрат метана, открывающий возможность создания эффективных технологий освоения ресурсов метана в газогидратных залежах с одновременной консервацией значительных объемов углекислого газа. (ИПНГ РАН)

На основе нового представления функции перетоков флюида между трещинами и блоками, позволяющего учесть анизотропию фильтрационных свойств коллектора, разработаны методы прогнозирования показателей извлечения нефти в трещиновато-пористых анизотропных средах, позволяющие существенно повысить надежность оценки промышленных запасов нефти и проектных решений при разработке месторождений.

Проведение многовариантных 3D-компьютерных экспериментов позволило обосновать новую технологию повышения степени извлечения нефти из продуктивных пластов, характеризующихся сильной неоднородностью коллекторских свойств и подвижности флюида. Показано, что положительный эффект достигается при расположении горизонтальной нагнетательной скважины в зоне пласта с ухудшенными фильтрационными свойствами. Предлагаемая оптимизация расстановки нагнетательных и добывающих скважин позволяет практически полностью извлекать нефть из продуктивных участков залежи. (ИПНГ РАН)

2006

Разработаны фундаментальные основы поисков крупных нетрадиционных месторождений нефти и газа, образованных нисходящим потоком УВ из осадочного чехла в приподнятые блоки фундамента, базирующиеся на разработанных ранее в ряде институтов РАН (ГИН РАН, ИПНГ РАН и др.) представлениях, и с учетом роли процессов выщелачивания, диафтореза, метасоматического рудогенеза, а также разными фазами Северо-Атлантического колебания. Полученные результаты открывают новые возможности в анализе влияния Атлантики на климат (ИО РАН).

2005

Создана термодинамическая модель, описывающая вертикальную зональность месторождений углеводородов с позиции дифференциации состава восходящего потока глубинного флюида в различных термобарических условиях. Результаты имеют важное значение в прогнозе нефтегазоносности с позиций полигенного образования нефти и газа.

Предложен и обоснован механизм управления процессом перехода углеводородной смеси (газ – конденсат) в пористой среде в однофазное состояние, что является теоретической базой новой эффективной технологии извлечения конденсата из недр.

Разработаны новые принципы 3D геологического и гидродинамического моделирования процессов разработки месторождений нефти и газа с трудноизвлекаемыми запасами, учитывающие неоднородность и анизотропию коллекторских свойств, характер смачиваемости породы флюидами, гистерезис капиллярного давления, неньютоновскую реологию нефтей, структуру и распределение остаточной нефти.

2004

На основе анализа комплекса факторов сформулированы новые принципы подхода к логистике транспорта нефти, газа и нефтепродуктов в едином коридоре, базирующиеся на оценке и прогнозе ресурсного потенциала регионов и перспектив нефтегазопереработки внутри России и за рубежом.

2003

Создана нелинейная физико-математическая модель для определения параметров дисперсии и диссипации сейсмических волн в продуктивных пластах месторождений нефти и газа на основе данных акустического каротажа. Обоснованы принципы комплексирования полевых и скважинных сейсмоакустических методов разведки скоплений углеводородов.

Предложена гидрогеологическая модель формирования зон нефтегазонакопления в пределах глубокопогруженных частей осадочных нефтегазоносных бассейнов, которая базируется на механизме конвективного тепло-массопереноса углеводородов совместно с подземными водами под действием неравномерного распределения пластового давления в нижних частях осадочного чехла и блоках фундамента.

На основе анализа условий формирования и особенностей распространения газогидратов в Мировом океане, показано, что скопления газогидратов являются элементами (приповерхностными очагами аккумуляции углеводородов в специфической форме) современной динамической системы разгрузок глубинных углеводородов в гидросферу и атмосферу.

Разработана математическая модель, позволяющая оценить долю невытесненных углеводородов в обводненных продуктивных пластах в случае гетерогенной смачиваемости. Проведен сравнительный анализ обводнения продуктивных пластов, характеризующихся разным типом фазовых проницаемостей и структуры смачиваемости. Разработанная модель существенно повышает надежность определения извлекаемых запасов углеводородов.

2002

Завершен цикл работ по анализу систем энергообеспечения и газообеспечения мира и России (в том числе опубликованы 24 монографии, получены 53 патента и авторских свидетельств). Установлены закономерности влияния различных факторов на уровень структуры добычи и потребления природного газа. Выработаны технические и экономические решения, позволяющие повысить эффективность поисков, оценки, добычи и транспортировки газа и конденсата в экстремальных природно-климатических и горно-геологических условиях. Результаты использованы при разработке Правительственных документов «Энергетическая стратегия России до 2020 г.» и «Стратегия развития Сибири». Экономический эффект от практической реализации в период 1985-2001 гг. составил не менее 1,5 трлн.рублей (Совместно с ИГНГ СО РАН)

© 2001- 2016 ИПНГ РАН