Иц мфти по трудноизвлекаемым полезным ископаемым
Департамент технологий добычи и переработки металлоносных полезных ископаемых выполняет научные исследования и инжиниринг в области переработки металлоносных полезных ископаемых.
В подразделении занимаются разработкой новых материалов для селективного выделения металлов из технологических растворов и для ликвидации последствий аварийных разливов нефти.
Также департамент оказывает услуги по аналитическому сопровождению работ на базе приборного парка Инжинирингового центра.
К работе в заказчиками коллектив департамента подходит комплексно – начиная с поиска решений и научных разработок для достижения поставленной цели и заканчивая сопровождением внедрения готовых решений на производство заказчика.
Руководитель департамента – доктор химическизх наук Татьяна Анатольевна Марютина.
Технология сольвентной деасфальтизации тяжелого нефтяного сырья
Назначение:
увеличение глубины переработки тяжелого нефтяного сырья (ТНС) путем получения из него высококачественных продуктов
Решаемые задачи:
- лабораторные исследования СДА и испытания продуктов
- математическое моделирование гидродинамики процесса
- создание технического проекта на пилотную установку (ПУ)
- изготовление установки и ввод в эксплуатацию; приемочные испытания
Технология регенерации отработанных технических масел
Назначение:
утилизация и переработка отработанных масел с целью соблюдения экологического законодательства
Решаемые задачи:
- экспериментальные исследования
- получение опытных партий регенерированных смазочных масел
- создание технического проекта на пилотную установку (ПУ)
- проектирование и строительство ОПУ
Определение причин изменения эксплуатационных характеристик нефтеперерабатывающего оборудования
Назначение:
исследование влияния состава углеводородного сырья на изменение эксплуатационных характеристик нефтеперерабатывающего оборудования
Решаемые задачи:
- исследование исходного сырья, катализаторов, продуктов, отложений
- оценка влияния технологических параметров и условий эксплуатации
- установление вероятных механизмов деградации оборудования
- разработка рекомендаций и плана мероприятий по устранению причин изменения характеристик
Технология переработки углеводородных газов в синтетическую нефть
Назначение:
разработка высокоактивного катализатора синтеза Фишера-Тропша для переработки углеводородных газов в синтетическую нефть в реакторах микроканального типа
Задачи:
- разработка катализаторов
- разработка лабораторного стенда
- экспериментальные исследования
- патентование катализатора
Инжиниринговый центр МФТИ по полезным ископаемым (ИЦ МФТИ) создан в конце 2013 года.
Деятельность ИЦ МФТИ направлена на создание уникальных инженерно-технологических компетенций в области трудноизвлекаемых полезных ископаемых. Для выполнения этой задачи компания реализует следующие средства и инструменты:
- использование научно-технического и кадрового потенциалов МФТИ, а также других ведущих вузов;
- трансфер компетенций от ключевых партнеров;
- использование механизмов взаимообмена результатами научно-технической деятельности в стратегических направлениях бизнеса;
- продвижение на рынок собственных разработок.
ИЦ МФТИ – пилотный проект в рамках Плана мероприятий (дорожной карты) в области инжиниринга и промышленного дизайна Минпромторга России, утвержденного Распоряжением Правительства Российской Федерации от 23.07.2013 № 1300-р. Утверждённый план.
Инжинирнговый центр размещается в кампусе МФТИ (корпус “Физтех Арктика”)
Идентификация соединений и количественный анализ сложных многокомпонентных смесей методом хроматомасс-спектрометрии. Газовый хроматограф Agilent Technologies 7890 с масс-селективным детектором 5977
Элементный анализ от Be до U по бесстандартному методу UniQuat включает пробоподготовку и не зависит от количества определяемых элементов. Волновой рентгенофлуоресцентный спектрометр Thermo Scientific ARL PERFORM`X 2500
Пробоподготовка для последующего проведения элементного анализа методом микроволнового разложения образцов. Система Anton Paar GmbH MULTIWAVE PRO
Элементный анализ с определением следовых количеств методом МС-ИСП. Масс-спектрометр с индуктивно связанной плазмой Agilent Technologies 7900 ICP-MS
Элементный анализ (рутинное определение) методом АЭС-ИСП. Спектрометр атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой, Thermo Scientific iCAP 6000
Определение массовой доли серы в нефти и нефтепродуктах в соответствии с ISO 20847-2004, ГОСТ Р 51947-2002, ASTM D 4294-03. Анализатор содержания серы в нефти и нефтепродуктах Спектроскан SL
Количественное определение SARA- групп (S-насыщенные углеводороды, A-ароматические углеводороды, R-смолы, A-асфальтены). Тонкослойный хроматограф с ПИД SES GmbH IATROSCAN MK-6
3D-микротомография с субмикронным разрешением. Установление микроструктуры объектов в области минералогии, петрологии, материаловедения и дефектологии. Номинальное разрешение – 0.35 мкм. Максимальный диаметр/длина сканирования – 75 мм/70 мм. Рентгеновский микротомограф Bruker microCT SkyScan 1272
Микроструктурные исследования. Инвертированный металлографический микроскоп Eclipse MA200, Nikon Metrology
Минералогический анализ. Качественно-количественное определение минерального состава руд и концентратов. Спектрометр комбинационного рассеяния с конфокальным микроскопом – дисперсионный Раман микроскоп Nicolet DXR Spectrometr, Thermo Scientific
Возглавляемый МФТИ российский научно-технический консорциум разработал отечественный симулятор гидроразрыва пласта «Кибер ГРП», способный заменить существующие западные аналоги и повысить эффективность добычи нефти. Технология гидроразрыва пласта способствует существенному увеличению нефтеотдачи на существующих скважинах, а также применяется для разработки новых нефтяных пластов, извлечение нефти из которых традиционными способами нерентабельно.
В основе нового симулятора применяются продвинутые математические алгоритмы, которые позволяют максимально точно и быстро рассчитать эффект от проведения операции гидроразрыва пласта (ГРП) с учетом ключевых физических процессов. В «Кибер ГРП» реализован полный набор инструментов для работы инженера на каждом этапе технологической цепочки ГРП — от подготовки и интерпретации полевых данных, до проектирования, сопровождения и анализа операций гидроразрыва.
Впервые симулятор «Кибер ГРП» был испытан при принятии инженерных решений на месторождениях «Газпром нефти», что позволило обосновать его дальнейшее применение на активах компании и запланировать тиражирование в шести добывающих обществах уже в 2020 году. В ходе испытаний удалось добиться значительного прироста эффективности добычи нефти, в том числе в условиях залежей трудноизвлекаемых запасов.
Применение глубоких знаний физики и математики в процессе создания продукта обеспечило ряд преимуществ симулятора «Кибер ГРП» в сравнении с западными разработками. Это позволит в последствии их заменить, что особо важно для развития нефтегазовой отрасли в текущих условиях.
«Симулятор „Кибер ГРП“ — это наукоемкий индустриальный софт, создание которого потребовало высокого уровня компетенций в области физики, математики, геологии, программирования. Каждый из участников научного консорциума является действительно экспертом в своей сфере. Нашей задачей являлась систематизация научного задела, экспертных знаний и воплощение их в виде функционального, быстрого и эффективного программного продукта, сохранив простой интуитивный интерфейс для удобства пользователей. Благодаря тесному сотрудничеству нам удалось реализовать конкурентоспособное российское решение, которое имеет стратегическую важность для нефтегазовой отрасли», — сказал директор Инжинирингового центра МФТИ Т. А. Тавберидзе.
В создании программного обеспечения был задействован научно-технический потенциал ведущих российских вузов и научно-исследовательских центров, в тесном контакте с нефтегазовой отраслью в лице индустриального партнёра — Научно-технического центра «Газпром нефти». В состав научного консорциума под лидерством МФТИ входят Инжиниринговый центр МФТИ*, Сколтех, Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева и Санкт-Петербургский политехнический университет, при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.
Инжиниринговый центр МФТИ по полезным ископаемым (ИЦ МФТИ) был создан в конце 2013 года является пилотным проектом в рамках Плана мероприятий (дорожной карты) в области инжиниринга и промышленного дизайна Минпромторга России, утвержденного Распоряжением Правительства РФ. Деятельность ИЦ МФТИ направлена на создание уникальных инженерно-технологических компетенций в области трудноизвлекаемых полезных ископаемых. За 6 лет на рынке разработки технологий и IT-продуктов командой из более 170 разработчиков было создано 6 продуктов с полным циклом от идеи до коммерциалиазации.
Департамент инженерно-технического сервиса объединяет на одной площадке представителей научного и инженерного сообществ с целью выработки нового подхода к нефтегазовому инжинирингу. Это достигается благодаря синергетическому эффекту от взаимодействия инженеров, научных сотрудников и разработчиков программного обеспечения.
Составляющие нового подхода:
- пересмотр устаревших подходов, постоянный поиск, разработка и внедрение новых кастомизированных методик
- детальный инженерный анализ ключевых процессов нефтегазового инжиниринга
- работа в одной команде научных сотружников и инженеров в рамках центров ИТС
- постоянное совершенствование программного обеспечения на основе выработанных подходов
Руководитель департамента – Бочкарев Александр Владимирович.
Научно-техническое сопровождение ГРП
Дизайн ГРП
- составление эффективного дизайна: подбор жидкостей ГРП, типов пропанта, оптимизация расстановки портов
- работа со всеми типами коллекторов, в том числе ТРИЗ
Ретроспективный анализ
- анализ результатов проведённых работ и выявление причин неэффективной работы скважин после ГРП
- составление программы по дальнейшей оптимизации ГРП
Разработка стратегии
- разработка эффективной программы по стимуляции добычи
- определение и минимизация рисков для первых ГРП на месторождении
Сопровождение работ
- определение потенциальных осложнений, составление рекомендаций по проведению тестовых закачек/ОГРП
- сопровождение работ 24/7
Геомеханическое моделирование
Построение 1D-геомеханических моделей вдоль скважин
- моделирование поведения пород разреза во время бурения
- составление дальнейшей программы по оптимизации ГРП
- моделирование поведения пород при различных типах заканчивания
Построение 3D-геомеханических моделей месторождений
- оптимизация траектории и подбор технологии бурения
- оценка изменения критически-напряженного состояния трещин в процессе эксплуатации
- проектирование повторного ГРП
Построение цифровой сети естественных трещин
- сохастические методы (классический подход)
- использование результатов инверсии поля палеонапряжений и расчет тектонического драйвера образования естественных трещин (современный подход)
Анализ критически-напряжённого состояния трещин
- анализ вдоль ствола скважины
- анализ в рамках месторождения / его сектора
Разработка инструментов для анализа результатов моделирования
- средства для калибровки моделей
- средства для интеграции результатов в сторонние программные продукты
Научно-техническое сопровождение строительства скважин и ВСР
Формирование идеи
- знание технологии, ограничений, возможностей оборудования, существующих практик
- понимание проблем, с которыми регулярно сталкиваются инженеры и специалисты
- анализ мирового опыта и возможных решений
Разработка инструментов
- физико-математическая формализация задачи
- разработка и программная реализация вычислительных алгоритмов
- создание инструментов для инженерного анализа и экспресс-оценки результатов
Инженерно-технический сервис
- углубленный анализ физических процессов
- инженерное сопровождение выполнения работ и выработка рекомендаций
- аккумуляция наилучших мировых практик
6 марта в Физтех.Арктике прошла экскурсия в Инжиниринговый центр МФТИ, организованная Студенческой секцией SPE в МФТИ совместно с секцией SPE в МГУ. Мероприятие состояло из нескольких частей: презентации, которую провели Митрушкин Дмитрий (руководитель департамента технологий разведки и добычи трудноизвлекаемых углеводородов), и Филиппов Данил (руководитель проектов департамента технологий разведки и добычи трудноизвлекаемых углеводородов), небольшой экскурсии по лабораториям Инжинирингового центра, неформальной беседы гостей и интервью с руководителями секций.
Презентация
Чем занимаются в Инжиниринговом центре?
Инновационный инжиниринговый и научно-исследовательский центр предоставляет широкий спектр услуг в области трудноизвлекаемых полезных ископаемых. В центре реализуется полный цикл создания наукоемких технологий, от идеи до внедрения. В деятельности можно выделить три основных направления: добыча углеводородов (разработка прикладного ПО, Data Science, научно-технический сервис), нефтехимия (поиск новых технологий извлечения ценных металлов из нефти, переработка углеводородных газов в синтетическую нефть) и работа с рудными полезными ископаемыми (моделирование и оптимизация производственных процессов, разработка систем мониторинга и онлайн-контроля).
На презентации фокус был нацелен на добычу углеводородов, поэтому департаментам, ей занимающимся, было уделено больше внимания.
Департамент технологий разведки и добычи трудноизвлекаемых углеводородов
В этом департаменте занимаются разработкой вычислительных и оптимизационных алгоритмов, реализацией их в специализированных программных комплексах и внедрением и технической поддержкой полученных IT-решений.
Примеры проектов:
- отраслевой симулятор гидроразрыва пласта
- гидродинамический симулятор
- симулятор кислотной обработки пласта
- симулятор бурения
- программный комплекс по оптимизации обустройства месторождения и профилей скважин
Департамент цифровых технологий в индустрии
Департамент решает прикладные задачи нефтегазовой отрасли с применением современных цифровых технологий и анализа больших данных.
Примеры проектов:
- предиктивный анализ неисправностей оборудования
- петрофизический анализ шлифов
- автоматизация геолого-физических исследований скважин
- восстановление пропущенных промысловых данных
- поиск месторождений-аналогов
- оптимизация энергопотребления
На презентации подробнее рассказали про два из них.
Первый проект — предиктивный анализ неисправностей оборудования на платформе. Это совместная с компанией «Лукойл» разработка, позволяющая в автоматическом режиме оценивать текущие состояние насосно-компрессорного оборудования, выявлять отклонения от оптимального режима эксплуатации и предсказывать его выход из строя.
Второй проект являет собой программный комплекс автоматического анализа цифровых изображений шлифов. Обычно эту операцию вручную производит геолог: изучает срез породы и получает все необходимые параметры. В Инжиниринговом центре с помощью свёрточных нейронных сетей научили делать то же самое компьютер, что ускорило процесс обработки приблизительно в 1000 раз.
Магистерская программа
На базе Инжинирингового центра совместно с компанией «Газпром нефть» существует кафедра моделирования и технологий разработки нефтяных месторождений. Программа обучения объединяет в себе фундаментальные предметы (гидродинамика, геомеханика пласта, численное моделирование, разработка ПО, теория управления и т.д.) и специализированные курсы (исследование залежей и флюидов, геологическое моделирование, строительство и закачивание скважин и т.д.). Дипломная работа выполняется в рамках действующих проектов ИЦ МФТИ и нефтегазодобывающих компаний, а ее тематику возможно развить в аспирантуре.
Экскурсия по лаборатории
Лаборатория состоит из нескольких помещений.
Одно из них предназначено для осуществления манипуляций по подготовке проб к анализам различного вида и их осуществлению и для хранения реактивов, в том числе легковоспламеняющихся жидкостей. Комната оснащена лабораторными установками для определения содержания асфальтенов в нефтепродуктах, установления температуры размягчения гудронов и битумов, определения зольности нефтепродуктов и коксового остатка по Конрадсону, определения плотности и показателя преломления. Помимо этого, в ней размещены установки для водоподготовки: дистиллятор и система получения деионизированной воды.
В соседнем помещении расположены аппарат для очистки кислот, позволяющий получить реактивы со следовыми количествами элементов, роторный испаритель для отгона растворителей при пониженном давлении и микроволновая система для кислотного разложения образцов с целью переведения твердых и жидких проб в раствор перед проведением элементного анализа. Кроме этого, здесь установлены следующие средства измерения: С/S/N/O/H-анализатор для определения содержания в образце соответствующих элементов, энергодисперсионный анализатор серы и газовый хроматограф для проведения экспериментов по имитированной дистилляции нефтепродуктов.
Есть и пространство, отведенное для проведения элементного анализа посредством методов атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (АЭС-ИСП) и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (МС-ИСП). АЭС-ИСП и МС-ИСП спектрометры позволяют определять одновременно широкий спектр элементов с различным содержанием (от следовых концентраций методом МС-ИСП до высоких содержаний методом АЭС-ИСП) в образце, переведенным в водный раствор. В этой же комнате располагается единственный коммерчески доступный на сегодняшний день прибор для проявления тонкослойных хроматограмм, полученных на специальных стеклянных стержнях, покрытых силикагелем, так называемых хромародах. Он представляет собой сконструированный особым образом ПИД-детектор.
В отдельной комнате расположена автоматическая установка для атмосферно-вакуумной дистилляции сырой нефти и остаточных нефтепродуктов, которая позволяет получать реальные фракции разгоняемых образцов с целью анализа их качественного и количественного состава с помощью газового хроматографа с масс-селективным детектором, который находится в этой же комнате.
Интервью
В завершение мероприятия я побеседовала с президентом секций SPE в МФТИ Максимом Елизарьевым (М), вице-президентом секции МФТИ Никитой Воскресенским (Н) и вице-президентом секции в МГУ Виорикой Ротару (В).
Что вообще такое SPE?
(М): SPE (Society of Petroleum Engineers) – это международная некоммерческая профессиональная организация технических специалистов нефтяной промышленности. Она представлена профессиональными и студенческими секциями в 154 странах мира. Студенческие располагаются в вузах, где есть нефтегазовые направления и находятся энтузиасты, готовые заниматься организационной деятельностью. В Москве студенческие секции есть в МФТИ, МГУ и РГУ нефти и газа им. Губкина.
(B): Организация начала свою деятельность в 1957 году. На сегодняшний день в ее составе более 156 000 членов, из которых более 70000 – студенты. Миссия SPE — cбор, распространение и обмен технической информацией в области изысканий, освоения и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, а также обеспечение специалистов и студентов возможностью повышать уровень профессиональных знаний за счет различных мероприятий, конференций и онлайн-платформ.
(М): На Физтехе большинство членов секции — студенты нефтегазовых магистерских программ, которых в университете несколько; тем не менее, в активе секции есть студент бакалавриата. Некоторые из участников становятся активистами секции и участвуют в организационной деятельности. Одной из целей работы студенческих секций является информирование студентов о профильных мероприятиях (экскурсиях, лекциях) и их организация.
Как появились секции в МГУ и МФТИ и сколько в них участников?
(В): Вообще политика у SPE такова, что в каждом нефтяном вузе должна быть своя студенческая секция. Если находятся активисты, которые хотят инициировать ее появление, то они должны обратиться в официальный офис SPE и уже с поддержкой глобальной организации создать секцию в университете.
(М): Секция в МФТИ, как написано на официальном сайте, была образована в июне 2004 года, но активная деятельность тогда не пошла. Какое-то перерождение произошло только в 2014 году с приходом новых руководителей и новых участников.
(В): Наша секция появилась чуть позже – в 2005 году. У нас была подобная ситуация. Долгое время количество участников варьировалось от 5 до 20. Большой рост произошел, начиная с 2013 года. Сейчас в нашей секции насчитывается порядка 200 участников.
(М): В МФТИ сейчас ориентировочно человек 30-50. Обычно вступают в секцию все, кто учатся на соответствующих кафедрах.
Приведете пример, какими проектами вы занимаетесь?
(Н): В данный момент мы развиваем сотрудничество со студенческой секцией SPE в МГУ. Уверен, что мероприятие, которое мы организовали, положит начало плодотворному сотрудничеству между секциями. Также у нас есть планы по развитию как внешних, так и внутренних связей: мы стараемся нарастить активность нашей секции внутри МФТИ, чтобы как можно больше студентов узнало о нас и о том, что на Физтехе тоже занимаются “нефтью и газом”. Если говорить о внешних взаимодействиях, то мы будем стараться найти точки соприкосновения с секциями SPE из других университетов России для того, чтобы делать совместные проекты или обмениваться опытом.
(В): В этом учебном году мы провели ряд экскурсий: в центр добычи углеводородов в Сколтехе, музей ПАО ЛУКОЙЛ, исследовательский центр Schlumberger и вот сегодня в Инжиниринговый центр МФТИ. Был создан языковой клуб, который помогает студентам прокачивать разговорный и профессиональный английский. Также мы организовали Молодежную программу в рамках Геолого-геофизической конференции “Геоевразия”. Особый интерес вызывал лекционный блок, на котором студенты могли послушать доклады ведущих специалистов про самые актуальные направления в нефтегазовой отрасли, лекции о стажировках за рубежом и практиках на Белом море и Байкале. В рамках программы был организован конкурс студенческих стартапов, победители и призеры которого получили денежный приз на развитие своих проектов.
На данный момент мы курируем запущенный курс лекций “Арктика: перспективы и риски добычи углеводородов”. Приятно было увидеть, что спрос на данный курс оказался весьма большим. Кроме того, активно сотрудничаем с нашими коллегами из студенческой секцией МФТИ. В наших планах организовать мероприятия, которые будут полезны как для технарей, так и для геологов.
Идет ли какая-то поддержка студентов со стороны SPE?
(В): Сообщество SPE предоставляет студентам много возможностей. Например, выделяются финансовые ресурсы для деятельности секций, проводятся конференции и конкурсы студенческих работ, а также выплачиваются именные стипендии активным студентам. Помимо этого, сообщество создало менторскую программу, с помощью которой члены SPE могут пообщаться с крутыми специалистами.
Лично для меня самыми используемыми возможностями секции стали ресурсы OnePetro и PetroWiki, где можно найти и изучить работы специалистов со всего мира. А одно из любимых мероприятий — ежемесячные встречи Московской секции в Торгово-промышленной палате. Это прекрасная возможность узнать что-то новое на техническом докладе и пообщаться в неформальной обстановке с коллегами из других студенческих секций.
(М): Человек имеет возможность через SPE познакомиться с людьми, которые имеют опыт в интересующей сфере и могут что-то подсказать. Еще организация может помочь материально с поездками на конференции и другие научные мероприятия.
Поддерживают ли секции администрации ВУЗов?
(В): Да, наш университет помогает нашей секции. Например, нам выделили помещение, где мы можем проводить собрания и работать с нашей командой. Также предоставляет помещения для различных мероприятий и не препятствует нашим активностям.
(М): Нам сильно помогает Инжиниринговый центр — помог с проведением этой экскурсии, дает помещения для мероприятий и докладчиков. Было бы неплохо взаимодействовать и с самой администрацией, но пока мы этим тесно не занимались.
Какие умения, полученные в бакалавриате МФТИ, могут пригодиться на нефтегазовых кафедрах магистратуры?
(М): Я использую практически весь аппарат уравнений математической физики, надо хорошо разбираться в численном моделировании, математике, более прикладных инструментах программирования (С++, Питон, Матлаб). В работе получается очень типичная физтеховская деятельность.
(H): Для меня было неожиданностью, что моим знаниям, которые я получил на предыдущей базовой кафедре, связанной с радиотехникой, нашли применение в “нефтянке”. Аналогичная ситуация произошла еще с двумя моими одногруппниками, которые занимались теоретической физикой в бакалавриате. Нефтегазовая отрасль является высокотехнологичной, поэтому каждый может попытаться найти себя в ней независимо от бэкграунда.
Поделиться
Твитнуть
Поделиться