POSSIBILITY OF SYNERGETICS TO SOLVE ACTUAL PROBLEMS OF OIL AND GAS INDUSTRY

Хакимов И.И.¹, Червяков В.О.², Беленкова О.А.³

¹^,2Магистрант, ³Доктор философских наук

Уфимский государственный нефтяной технический университет

ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА СИНЕРГЕТИКИ К РЕШЕНИЮ АКТУАЛЬНЫХ ПРОБЛЕМ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ

Аннотация

Статья посвящена рассмотрению актуальных проблем нефтегазовой отрасли и возможности их решения с помощью методологии синергетики. В статье рассматриваются актуальные на данный момент проблемы отрасли добычи нефти и газа, также приводится краткое теоретическое описание истории возникновения научного метода синергетики, его сущности и границах его применимости. Проводится анализ возможности применения методологии синергетического подхода к решению приведенных  проблем, и на его основе делается вывод о том, будет ли эффективным действительное применение этого метода.

Ключевые слова: синергетика, синергетический подход, актуальные проблемы нефтегазовой отрасли, разведанные геологические запасы, нефтяная/газовая залежь, самоорганизующиеся системы.

Khakimov I.I.¹, Chervyakov V.O.², Belenkova O.A.³

¹^,2Undergraduate, ³PhD in Philosophy,

Ufa State Petroleum Technological University

POSSIBILITY OF SYNERGETICS TO SOLVE ACTUAL PROBLEMS OF OIL AND GAS INDUSTRY

Abstract

The article examines the possibility of solving the actual problems of the oil and gas industry in terms of synergetic methodology. The article also shows the urgent problems of the oil and gas industry and describes the essence of the scientific method of synergetics and specificity of its applicability. There is the short theoretical description of history of emergence of a scientific method of synergetrics in the article. The problems describing in this article can be solved by application of methodology of synergetic approach. The conclusion about efficiency of this method is based on the analysis of a possibility of application of methodology of synergetic approach to the solution of the given problems.

Keywords: synergetics, synergetic approach, actual problems of oil and gas industry, explored geological  resources, oil/gas mine, the self-organized systems.

В настоящий момент отрасль добычи нефти и газа находится в весьма затруднительном положении. Это напрямую связано со снижением цен на углеводородные ископаемые на мировом рынке. Однако это не единственная проблема, хотя и значительная.

Залежей с запасами легких углеводородов все меньше и меньше, вследствие чего приходится разрабатывать залежи с запасами тяжелых углеводородов, разработка которых требует больших трудозатрат, как следствие, дороже и тяжелее, к тому же она менее эффективна.

Помимо затруднений с добычей существует целый ряд затруднений другого ряда, требующий детального научного изучения и решения. К этим проблемам относятся:

1. Проблемы разработки нефтегазоконденсатных залежей с широкими контактными зонами.
2. Проблемы разработки шельфовых, морских месторождений и месторождений природного газа Крайнего севера, месторождений, содержащих гелий, а также месторождений с аномально высоким пластовым давлением.
3. Проблемы транспортировки продукции морских, удаленых месторождений по подводным трубопроводам.
4. Технологии добычи сланцевого газа.
5. Технологии строительства подводных трубопроводов.
6. Проблемы гидродинамического и геологического моделирования процессов добычи углеводородов.
7. Проблемы разведки новых, перспективных для разработки месторождений и «восстановления» - повторного введения в эксплуатацию старых месторождений.

Несомненно, все приведенные проблемы требуют индивидуального научно-технического подхода и тщательного рассмотрения для их перспективного и эффективного решения. Однако мы рассмотрим возможность их решения с помощью достаточно нового научного метода – метода синергетики.

Для того, чтобы наиболее точно решить поставленную задачу, определим, что представляет из себя метод синергетики или синергетический подход.

Термин “синергетика” происходит от греческого “синергос”, что значит «совместно действующий». Ввел этот термин и создал само научное направление профессор Штутгардского университета – Г. Хакен, впервые он применил и стал использовать этот термин в 1969г.[7]

Синергетика – это междисциплинарное направление научных исследований, в рамках которого изучаются связи между элементами структуры (подсистемами), которые образуются в открытых системах благодаря интенсивному (потоковому) обмену веществом и энергией неравновесной системы с окружающей средой.

Синергетика позволила объединить исследования или «перекинула мост» между неорганической и живой природой, тогда как до ее появления считалось, что между ними существует непреодолимый барьер, и лишь живая природа способна к саморегуляции и  самоуправлению.[6]

В синергетике структура определяется как состояние, возникающее в результате многовариантного и неоднозначного поведения таких многоэлементных структур или многофакторных сред, которые не деградируют к стандартному для замкнутых систем усреднению термодинамического типа, а развиваются вследствие открытости, притока энергии извне, нелинейности внутренних процессов, появления особых режимов с обострением и наличия более одного устойчивого состояния.[7]

Синергетику определяют три ее основные идеи: неравновесность, открытость, нелинейность(то есть она рассматривает системы обладающие заданными параметрами).

Неравновесность – состояние открытой системы, при котором происходит изменение ее макроскопических параметров, ее состава, структуры и функционирования.[6]

Открытость – способность системы непрерывно обмениваться веществом, энергией, информацией с окружающей средой и обладать как зонами подпитки энергией от окружающей среды (что способствует росту структурной неоднородности системы), так и зонами рассеяния, сброса энергии (способствующих гармонизации структурных неоднородностей).[6]

Нелинейность – свойство системы иметь в своей структуре различные стационарные состояния, соответствующие различным допустимым законам поведения данной системы. Идея нелинейности включает в себя многовариантность и альтернативность выбора путей эволюции и ее необратимость.[6]

Таким образом, синергетика изучает системы, которые должны удовлетворять двум условиям: они должны быть открытыми и неравновесными. А именно такими и являются большинство известных нам систем.

Исходя из определения того, что синергетика изучает (неравновесные самоорганизующиеся системы), мы можем определить ее применимость для возможного решения уже перечисленных актуальных проблем отрасли добычи нефти и газа.

Рассмотрим возможность применения методологии синергетики к проблемам, в которых участвуют системы, которые можно рассматривать как самоорганизующиеся и неравновесные. Ряд проблем относящихся непосредственно к процессу транспортировке и строительству (трубопроводов), по-моему, не может быть решен с помощью метода синергетики, так как эти процессы направлены на взаимодействие с системами, не являющимися самоорганизующимися.

Возможность решения проблемы гидродинамического и геологического моделирования процессов добычи методом синергетики представляется  сложным вопросом, поскольку уже было сказано, что геологическая залежь и гидродинамические процессы в процессе ее разработки являются рассчитываемыми, предсказуемыми процессами (то есть не хаотичными), то синергетический подход здесь вроде неприменим. При этом при всем, в процессе разработки все же возникают сложности, предугадать которые довольно сложно(движение ВНК при заводнении, прорыв воды или газа при разработки нефтяной оторочки). Потому, возможно, рассмотрение разрабатываемой залежи как самоорганизующейся системы в процессе разработки, воздействия на нее в определенных точках (откачка углеводородов, закачка воды/газа, обработка призабойных зон скважин и т.п.) – как флуктаций, а «переломных» этапов разработки как бифуркационных механизмов, позволит создать более ясную и точную модель разработки. Это, в свою очередь, поможет решить вышеупомянутые проблемы, связанные конкретно с процессами разработки залежей.

Проблема разведки новых месторождений (напрямую связанная с пониманием процесса формирования залежей) и выявления закономерностей, по которым нефть вновь поступает или «возвращается» в старые, уже разработанные залежи, абсолютно точно может рассматриваться через призму синергетического метода. Процессы формирования залежей и миграции нефти в земной коре можно рассматривать как эволюции самоорганизующихся систем, связанны с геологическим строением земной коры. Судить о наличии самоорганизации в геологической структуре можно по данным сейсморазведки и гидрогеохимическому анализу керна. На наличие признаков диссипативности могут указывать негауссовый характер кривых распределения переменных, геометрические признаки самоорганизации геологических структур (фрактальные, ячеистые и т.п. рисунки), когерентность каких-либо вещественных переменных, нетипичная тектоника, принадлежность объекта к детерминированно-стохастическим системам.[4]

Обобщая приведенные рассуждения, можно сделать вывод, что применение синергетического подхода перспективно и для решения проблем отрасли добычи нефти и газа. Применение к этим проблемам метода синергетики позволит взглянуть на них по-новому и, возможно, откроет инновационные пути их решения.

Список литературы / References

1. Иванюк Г.Ю., Самоорганизация рудных комплексов / Иванюк Г.Ю., Горяинов П.М. и др //М.: ГЕОС, 2009. – С.392.
2. Байков В.А., Воспроизведение геологической неоднородности в геолого-гидродинамических моделях / Байков В.А., Яковлев А.А. // М.: научно-тех. вестник ОАО «Роснефть», 2010. – С.13–15.
3. Анализ запасов нефти // Тюмень: Издательский Дом «ИздатНаукаСервис», 2011. – С.228.
4. Малева Т.В., Использование синергетического подхода для поиска нефтегазоносных структур /Т.В. Малева // Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России. – 2016. – С.36. – URL: http://www.gubkin.ru/upload/20160217/Thesis.pdf

Список литературы на английском языке / References in English

1. Ivanjuk G.U., Samoorganizacija rudnyh kompleksov [Self-organization of ore complexes] / Ivanjuk G.U., Gorjainov P.M. and others //M.: GEOS, 2009. – 392 p. [In russian]
2. Bajkov V.A., Vosproizvedenie geologicheskoj neodnorodnosti v geologo-gidrodinamicheskih modeljah [Reproduction of geological heterogeneity in geological and hydrodynamic models] / Bajkov V.A., Jakovlev A.A. // M.: nauchno-teh. vestnik OAO «Rosneft'», 2010. – 13–15 p. [In russian]
3. Analiz zapasov nefti [Analysis of reserves of oil] // Tjumen': Izdatel'skij Dom «IzdatNaukaServis», 2011. – 228 p. [In russian]
4. Maleva T.V., Ispol'zovanie sinergeticheskogo podhoda dlja poiska neftegazonosnyh struktur [Using of synergetic approach for search of oil-and-gas structures] /T.V. Maleva // Aktual'nye problemy razvitija neftegazovogo kompleksa Rossii. – 2016. – 36 р. – URL: http://www.gubkin.ru/upload/20160217/Thesis.pdf [In russian]