На «Технопроме-2024» обсудили различные аспекты развития и применения ЦКП «СКИФ»
На XI Международном форуме технологического развития «Технопром-2024» в ходе мероприятий, посвященных ЦКП «Сибирский кольцевой источник фотонов», шла речь о технология синхротронного излучения применительно к нефтегазовой отрасли. Создатели специализированных станций на ЦКП «СКИФ» и представители крупных российских добывающих компаний рассказали, какие проблемы нефтегазовой отрасли будут решать с помощью синхротрона. Кроме того, на полях «Технопрома-2024» было подписано соглашение об организации консорциума ЦКП «СКИФ» и ведущих вузов.
Заместитель директора по научной работе ЦКП «СКИФ», доктор физико-математических наук Ян Зубавичус рассказал о текущем статусе реализации проекта. По его словам, сейчас завершается строительство зданий и идет активная стадия изготовления технического оборудования.
«К концу 2024 года основные строительные работы будут выполнены, скорее всего, получится запустить инжекционный комплекс. К концу 2025 года мы готовы полностью сдать объект и ввести его в полноценную научную эксплуатацию. Оборудование комплекса сейчас готово на 70–80 %. Идет создание шести станций полной очереди, всего на синхротроне может быть до 30 станций, у нас есть программа их развития, но всё будет зависеть от механизма финансирования со стороны Министерства науки и высшего образования РФ», – отметил Ян Зубавичус.
Для обучения кадров, которые будут работать на синхротроне, создан межвузовский консорциум по взаимодействию с ЦКП «СКИФ». Он будет решать задачи по подготовке научных сотрудников, специалистов по эксплуатации комплексных инженерных систем, проектировщиков.
«Эксплуатация такой установки требует от 300 до 350 высококвалифицированных инженеров, которые смогут обеспечить работу сетей и оборудования. Кроме того, потребуется большое количество научных сотрудников, отвечающих за саму станцию. Поэтому необходимо самим обучать эти кадры. Это обеспечит поток молодых специалистов в отрасль», – отметил директор ФИЦ «Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН» академик Валерий Иванович Бухтияров.
На предложение об участии в консорциуме уже откликнулись организации со всей страны: вузы, учреждения среднего специального образования, школы. «СКИФ может стать удобным образовательным инструментом для того, чтобы вовлекать в исследования студентов младших курсов и, возможно, школьников 10–11-х классов», – прокомментировал Ян Зубавичус.
Ректор Новосибирского государственного технического университета, профессор, доктор технических наук Анатолий Батаев сообщил, что уже многие государственные университеты Новосибирска ввели дисциплину «Синхротронное излучение». При этом открываются как новые образовательные программы, так и адаптируются уже существующие.
Заместитель директора Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН и ведущий научный сотрудник Научно-образовательного центра «Газпромнефть–НГУ», кандидат физико-математических наук Антон Дучков рассказал о совместных исследованиях НГУ, Научно-образовательного центра «Газпромнефть–НГУ» и Института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН. Ученый отметил преимущества СКИФ по сравнению с рентгеновскими источниками.
«Чем хорош СКИФ – у него на порядки более яркий пучок, а значит, на порядки более быстрое сканирование, также он позволяет рассмотреть гораздо меньший размер образца. Это дает возможность фиксировать очень быстрые процессы и в реальном времени наблюдать за разрушением образца. Шаг между кадрами составляет 20 миллисекунд, и он отображается у оператора на экране во время сканирования. Мы сможем следить за протеканием жидкости в поле и даже за контрольными каплями. Кроме того, СКИФ позволяет осуществлять многомасштабное сканирование, то есть вы можете сделать скан большого образца, а затем тут же, не вынимая мишень, сменить фокус и увеличить разрешение», – сказал Антон Дучков.
Также ученый отметил, что высокие энергии пучка позволяют использовать так называемые фазоконтрастные методики обработки данных. Во время обычного сканирования кусочка угля не видно всех неровностей его структуры, однако они проявляются, если сделать фазовый контраст. Это важно для 3D-моделирования и создания цифровых двойников.
Руководитель Научно-технического центра «Газпром нефти» Владислав Крутько рассказал о применении синхротронного излучения для исследования свойств залежей нефти и газа.
Сейчас компания работает над созданием цифрового керна, необходимого, чтобы проводить разработку пластов эффективнее и быстрее. На первом этапе этого процесса необходимо сканировать образец, что сейчас делается с помощью обычного рентгеновского электронного микроскопа высокого разрешения порядка 1,5 микрон.
«Этого разрешения недостаточно для того, чтобы визуализировать все особенности горных пород. Работа со станцией СКИФ даст возможность увеличить разрешение нашей модели до 100 нанометров, а время сканирования будет исчисляться уже минутами и секундами», – сказал Владислав Крутько.
Начальник управления перспективных исследований Томского политехнического университета, где разрабатывается станция СКИФ «Микрофокус», кандидат физико-математических наук Алексей Гоголев сделал доклад о расширении границ цифрового анализа на керне и рассказал, как в этом может помочь синхротронное излучение.
«Синхротрон позволяет напрямую наблюдать разные фазы (отдельно нефть в породе, отдельно воду, отдельно газ) в достаточно высоком разрешении, а также отдельные динамические процессы, например, образование гидратов. Всё это хорошо визуализируется даже без применения фазоконтрастных методик. На нашей станции будут использоваться разные детекторы, в том числе спектральные, которые позволят на ходу определять минеральный состав образца. Характерные размеры, до которых можно спуститься, – 60 нанометров, скорости сканирования – до 20 миллисекунд и ниже, величина образцов может быть меньше миллиметра, синхротрон позволит их сканировать с высоким разрешением и контрастной чувствительностью», – прокомментировал Алексей Гоголев.
Главный менеджер управления разработки ПО для моделирования ООО «РН-БашНИПИнефть» кандидат физико-математических наук Юлия Питюк также отметила возможности, которые предоставляет ЦКП «СКИФ» для создания цифрового керна.
«Мы надеемся, что он позволит преодолеть ограничения существующих компьютерных томографов и сложность изучения динамических процессов, а также поможет с калибровкой цифровых моделей», – отметила Юлия Питюк.
Источник: Наука в Сибири
Фото: пресс-служба губернатора Новосибирской области