Кафедра физики моря и вод суши.
Логотип

Научно-образовательный центр «Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах»

В марте 2014 г. Институтом проблем механики Российской академии наук лабораторией геомеханики и Физическим факультетом МГУ Отделением геофизики создан новый Научно-образовательный центр "Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах".

Научный руководитель НОЦ - академик Д.М. Климов

Директор НОЦ - д.т.н. В.И. Карев

Работу НОЦ в части образовательной деятельности курирует заведующий кафедрой физики моря и вод суши Физического факультета МГУ профессор К.В. Показеев, в части научной деятельности - заведующий лабораторией геомеханики ИПМех РАН д.ф.м.н. Коваленко Ю.Ф.

Развитие НОЦ "Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах" в ИПМех РАН будет проводиться в следующих целях:

  • совместная подготовка научных кадров с углубленной фундаментальной и инженерной подготовкой по специальности "физика" со специализацией "геофизика", для работы в промышленных и научных учреждениях;
  • проведение совместных научных исследований, инновационной деятельности, в том числе силами сотрудников, аспирантов и студентов Физфака МГУ;
  • проведение молодежных научных конференций и школ.

Студенты Физфака имеют возможность выбрать его как базу для обучения. Здесь им будут прочитаны спецкурсы, необходимые для того, чтобы стать высокопрофессиональными специалистами - геомеханиками в нефтегазовом секторе. С ними будут проведены лабораторные практические занятия на экспериментальной базе лаборатории геомеханики ИПМех РАН.

Студенты смогут участвовать вместе с сотрудниками лаборатории в выполнении работ по научным грантам и договорам с ведущими организациями в нефтегазовой отрасли. Причем, в зависимости от своих интересов, студенты могут специализироваться на экспериментальных, численных, либо на аналитических методах исследования. Выпускники будут иметь возможность широкого выбора их дальнейшей деятельности: они могут продолжать заниматься научными исследованиями, находясь на передовом рубеже науки, либо пойти работать в нефтегазовые компании.

Студенты различных специальностей, проходившие практику в Институте проблем механики РАН, успешно выполняют студенческие и полноценные научные работы, поступают в аспирантуру, работают в передовых научных центрах. Результаты исследований публикуются в ведущих отечественных и зарубежных журналах.

В рамках НОЦ планируется проведение российских и международных семинаров, конференций, научных школ. Студенты НОЦ представляют результаты исследований на конференциях, имеют возможность посещать ведущие научные центры мира в США, Бразилии, Мексике, Японии, Тайване, Китае, Франции, Германии, Великобритании и др. стран.

Лаборатория геомеханики была создана в 1972 г. выдающимся русским ученым академиком Сергеем Алексеевичем Христиановичем, автором теории гидроразрыва нефтяного пласта. Лаборатория проводит как фундаментальные, так и прикладные исследования. Одно из основных направлений - создание научных основ новых технологий добычи углеводородного сырья, как из традиционных, так и из нетрадиционных источников: сланцевых месторождений, баженовских отложений, угольных пластов.

Лаборатория располагает мощной экспериментальной базой, основу которой составляет уникальная экспериментальная установка Испытательная система трехосного независимого нагружения. Она позволяет в лабораторных условиях моделировать реальные геомеханические процессы, происходящие в продуктивном пласте при проведении различных технологических операций, определять механические и фильтрационные свойства горных пород.

В лаборатории была разработана новая технология повышения продуктивности нефтяных и газовых скважин – метод георыхления. Она прошла успешные опытно-промысловые испытания на месторождениях Западной Сибири и Приуралья. Разработанная в лаборатории методика оценки устойчивости наклонных и горизонтальных скважин успешно применяется в ведущих российских и зарубежных нефтегазовых компаниях Газпром, Сургутнефтегаз, Тоталь. В частности, по заказу международной компании Штокман Девелопмент на основе проведенных в лаборатории исследований были обоснованы технико-технологические решения при проектировании разработки крупнейшего российского газоконденсатного месторождения на шельфе Баренцева моря - Штокмановского ГКМ.

Роль геомеханики в нефтегазовой сфере

При проведении различных операций по добыче углеводородов происходит перераспределение горных напряжений в пласте, влияющее на бурение, закачивание и производительность скважин. Эти изменения, в свою очередь, могут привести к серьезным и непредвиденным затратам времени и денег. Додсон и др. (Offshore, Vol. 64, No. 1, 2004) проводил сервисные работы на скважинах в Мексиканском заливе и сделал вывод, что проблемы, связанные с устойчивостью стенок  скважин, стали причиной  почти 40% простоев, связанных с бурением, в результате чего годовые затраты по причине простоев составили около 8 млрд. долларов США.

В результате успешного применения геомеханики в сферах бурения и добычи, эта наука стала важной и неотъемлемой частью планов разработки месторождений – от ранних стадий разведки до более поздних стадий ликвидации. В связи с возрастающим интересом к нетрадиционным ресурсам нефти и газа, месторождения которых отличаются повышенной сложностью, использование принципов геомеханики стало еще более актуально. Геомеханика играет решающую роль при добыче сланцевого газа, помогая оптимизировать параметры ГРП. Компании-операторы оценили по достоинству возможности применения геомеханики в разработке месторождений, основывают геомеханические подразделения внутри компании, либо приглашают экспертов из других организаций.

Карьера в области геомеханики

Возрастающий спрос на специалистов-геомехаников на рынке труда предоставляет много возможностей молодым специалистам, желающим построить карьеру в области геомеханики, геофизики.

Хотя рынок труда в рассматриваемой области не отличается высокой конкуренцией ввиду нехватки высоко квалифицированных специалистов, люди, стремящиеся развить свои технические знания и познать современные технологии, станут профессионалами своего дела. От специалиста в области геомеханики ожидают, прежде всего, полного понимания проблем, касающихся нефтегазовой отрасли, и способности предложить инновационные решения этих проблем с помощью геомеханики. Кроме того ему необходимо отличное понимание математики, физики и механики, что, соответственно, предполагает хорошее теоретическое и инженерное образование.

Обычно, карьера в области геомеханики ассоциируется с путешествиями по всему миру, что делает ее привлекательной и впечатляющей. Специалист-геомеханик постоянно развивается и учится новому за счет решения сложных задач. Специалисты в области геомеханики тесно взаимодействуют с профессионалами из смежных дисциплин и работают в команде, что позволяет им разбираться не только в своей области, но и во многих других. Геомеханика открывает много возможностей для построения карьеры молодому специалисту  ввиду своей новизны относительно других нефтегазовых дисциплин. Творчество и способность генерировать новые идеи являются ключевыми факторами для продвижения в данной сфере. К тому же, идея мультидисциплинарной командной работы позволяет специалисту-геомеханику расширять свои знания и дает возможность поработать в других сферах.

Контактная информация

Москва, пр-т Вернадского, 101, к.1, Институт проблем механики Российской академии наук
8 926-230-50-04 Чаплина Татьяна Олеговна,
8 903 722-97-14 Карев Владимир Иосифович
chaplina_to@inbox.ru, wikarev@ipmnet.ru

Научно-образовательный центр (НОЦ МГУ в ИПМех РАН) «Потоки и структуры в жидкостях (физика геосфер)» Лаборатория механики жидкостей ИПМех РАН (филиал кафедры физики моря и вод суши)

Основа лаборатории – комплекс уникальных установок УСУ «ГФК ИПМех РАН» позволяющий изучать течения стратифицированных и вращающихся жидкостей, не имеет аналогов в стране и за рубежом по своим функциональным возможностям. Стенды включают гидрооптические бассейны с вспомогательными устройствами, оптические, акустические и контактные измерительные инструменты. Установки оснащены современными компьютерными системами управления экспериментом, сбора и представления измерительной информации. Работа комплекса поддерживается Министерством образования и науки РФ (Госконтракт № 16.518.11.7059) и грантами РФФИ. Научная работа выполняется по программам Президиума РАН, Отделение энергетики, машиностроения, механики и процессов управления и включает проведение теоретических (аналитических и численных) и экспериментальных исследований.

Основные направления – исследование тонких структур течений, разработка методов прогноза и управления течениями жидкостей и газов.

Студенты различных специальностей, проходившие практику на уникальных установках комплекса, успешно выполняют студенческие и полноценные научные работы, поступают в аспирантуры, успешно работают в ведущих научных центрах.

Результаты работы публикуются в ведущих отечественных и зарубежных журналах. Сотрудники лаборатории успешно защищают кандидатские диссертации (выпускники МГУ имени М.В. Ломоносова – Р.Н. Бардаков, Ю.В. Приходько Е.В. Степанова, МИФИ – А.Ю. Васильев, С.А. Смирнов, МФТИ – В.А. Беляев, С.А. Макаров, В.В. Миткин и др.), докторские диссертации (В.В. Миткин, В.А. Калиниченко), успешно работают в научных центрах России и за рубежом: в США (С.А. Смирнов, В.В. Миткин), Германии (Д.В. Хангулян), Австралии и Австрии (А. Гальченко).

Успешно выполненные работы получают высокие оценки и общественное признание, в частности, В.В. Миткин – лауреат Государственной премии РФ для молодых ученых, А.Ю. Васильев, Р.Н. Бардаков, Е.В. Степанова – обладатели стипендий Президента РФ для молодых ученых и специальных грантов.

Лаборатория регулярно организует российские и международные семинары, конференции, коллоквиумы, школы, принимает участие в организации крупнейших международных научных мероприятиях, таких как Генеральные Ассамблеи Европейского Геонаучного союза (European Geosciences Union) и Американского геофизического союза (EGU). Сотрудники лаборатории представляют результаты исследований на различных конференциях и имеют возможность посещать ведущие научные центры мира в США, Бразилии, Мексике, Японии, Тайване, Китае, Франции, Германии, Великобритании и др. стран.

Рис. 1. Современный гидродинамический эксперимент: 1 – гидрооптический бассейн с теневым прибором ИАБ-451; генератор поверхностных волн 2, 3; дозатор капель 4; осветитель 5, теневой измеритель поверхностных волн 6, 7; высокоскоростной видеорегистратор 8 (40000 кадров/с), компьютерный блок управления оптическими, контактными, гидроакустическими инструментами 9.

Рис. 2. Полосчатые структуры и вихри в стратифицированном следе за наклонной пластиной.

Рис 3. Висящие разрывы в поле плотности и системы висящих вихрей в следе за цилиндром в непрерывно стратифицированной жидкости.

Рис. 4. Спиральные рукава на свободной поверхности жидкости с составным вихрем.

Рис. 5. Структуры поверхности раздела разноплотных вращающихся жидкостей.