Разработка математического и программного обеспечения на основе методов молекулярной динамики для виртуального моделирования керна на Супер ЭВМ с целью прогнозирования основных параметров фильтрационно-емкостных свойств терригенных коллекторов нефти и газа

Одной из перспективных технологий для нефтегазовой отрасли, позволяющих повысить точность описания свойств системы «флюид» – «порода», является совокупность подходов, обычно называемых «цифровой керн» или «виртуальная лаборатория керна». Сущность такого подхода заключается в математическом моделировании происходящих в пласте процессов на «микроуровне», определяющих как исход макроскопических лабораторных экспериментов, так и динамику фильтрационных процессов в масштабе месторождения. Это позволит сократить количество лабораторных экспериментов и сроков исследований, даст возможность воссоздания в вычислительном эксперименте полного спектра пластовых условий. На текущем этапе своего развития технологию «цифровой керн» следует рассматривать как дополнительное средство, позволяющее сократить количество лабораторных экспериментов и сроков исследований.Цифровая модель создается на основе обработки образцов породы с помощью 3D-микросканирования с использованием либо электронного микроскопа, либо анализа фотографий шлифов. Начиная примерно с размеров пор 50 мкм, для моделирования микротечений нельзя применять обычные гидродинамические методы. Разработка подходящей модели требует изучения адсорбции и диффузии флюидов и газовых смесей в коллекторах с учетом их микроструктуры. В связи с этим, наиболее адекватными инструментами для изучения новых процессов является метод молекулярной динамики. Задача создания модели керна приводит к необходимости многомасштабного моделирования процессов диффузии флюидов и газов с созданием базы данных, например, коэффициентов диффузии в порах, проницаемости керна по газу, запас жидкости в керне. Для мезоскопического описания процессов диффузии с применением модели Кнудсена будут использованы результаты, полученные с помощью симуляции молекулярной динамики. Полученные таким образом параметры позволят затем выйти на макроскопический уровень для полноценной реализации модели керна с использованием, например, гидродинамического моделирования. В рамках проекта предполагается создание программно-аппаратной инфраструктуры для вычислительной реализации цифровой модели керна с применением супер ЭВМ. Необходимо организовать последовательную работу различных программных пакетов путем их взаимодействия через единое хранилище так, чтобы результат работы одного подавался в качестве входных данных второго. Следует создать программно-аппаратную инфраструктуру, позволяющую посредством решения обратных задач подстраивать параметры модели таким образом, чтобы минимизировать разницу между результатами получаемых проведением компьютерных симуляций модели и реальных лабораторных исследований керна.