Новости

11 февраля, 2019 15:34

Точная структура материала установлена по его свойствам

Источник: Индикатор
Российские ученые разработали новый метод, с помощью которого можно быстрее и точнее воссоздать структуру материала, зная лишь функцию, описывающую его свойства. Этот метод может применяться для решения задач в широком спектре дисциплин: начиная от материаловедения, пищевой индустрии и заканчивая газо- и нефтедобывающей промышленностью. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ). Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Источник: designspb.ru

Нефть и газ широко используются в качестве моторного топлива, горючего и при производстве металлов, стекла, этилового спирта. В природе они находятся и фильтруются в пустотах коллекторов — горных пород, таких как известняки, мел и песчаники. Коллекторы имеют сложную многоуровневую структуру. Ее трудно определить, но необходимо, чтобы смоделировать процессы фильтрации и передвижения нефти и газа. В результате можно понять, где именно происходит накопление этих полезных ископаемых, и эффективно добывать их.

Авторы статьи разработали новый подход к решению задачи восстановления структуры коллектора по ее корреляционным функциям. Эти выражения описывают взаимодействия между точками системы в пространстве в определенном задаваемом диапазоне расстояний. Ученые протестировали методику на изображениях природных коллекторов (песчаник и «баженовская свита») и искусственного пористого керамического материала.

«Наш подход построен на основе иерархической оптимизации — сначала мы реконструируем самые крупные части и затем улучшаем точность за счет добавления более мелких деталей», — рассказал один из авторов статьи Кирилл Герке, ведущий научный сотрудник Института физики Земли имени О.Ю. Шмидта.

Картинка: схема алгоритма нового метода иерархической реконструкции HA по корреляционным функциям. Источник: Кирилл Герке

Суть разработанного метода заключается в обработке корреляционных функций, описывающих систему. Поскольку происходящие в коллекторе процессы случайны, при расчетах используют метод случайных (стохастических) реконструкций. В результате получаются 2D- и 3D-изображения пористого объекта. Добиться их высокой точности ученые смогли, «сжав» по длине корреляционные функции. Анализ таких выражений позволяет относительно быстро получить приближенную модель структуры, а затем уточнить ее, добавляя новые и новые детали. Ученые планируют продолжать исследования и сделать изображения восстановленного объекта еще более четкими и детализированными.

«Как мы надеемся, особое развитие наше исследование получит в рамках совмещения многомасштабных данных и изображений, и, конечно же, в рамках развития методов реконструкции», — добавил Кирилл Герке.

Новый метод решает две большие проблемы. Во-первых, значительно увеличивает точность реконструкций: расчеты лучше описывают связность пор и строение порового пространства, а также точность приближения корреляционных функций при оптимизации. Во-вторых, он на порядок сокращает расчетное время, что делает новую методику практически применимой для решения прикладных задач. Более того, на основе разработанной методики можно решить проблему скейлинга изображения — того, как оно будет выглядеть при разных разрешениях. Авторы статьи уже работают над созданием технологии супер-разрешения на основе этого метода.

17 июня, 2024
Сверхкороткие световые импульсы сделали оптически однородный материал «ловцом» света
Ученые предложили использовать сверхкороткие световые импульсы — длительностью в квадриллионные до...
5 июня, 2024
Создан температурный сенсор на основе связанных состояний в континууме
Красноярские ученые впервые разработали фотонно-кристаллический микрорезонатор с жидкокристалличес...