ГЕОЛОГИЯ, ПОИСКИ И РАЗВЕДКА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (ГЕОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ)
Изменение климата наблюдается во всех регионах планеты, причем этот процесс становится все более интенсивным, а некоторые из возникших тенденций уже необратимы, во всяком случае, на данном этапе. Однако в силах человечества ограничить масштабы изменения климата, существенно сократив выбросы в атмосферу вредных веществ, в том числе парниковых газов, можно в короткие сроки значительно улучшить качество воздуха и стабилизировать глобальную температуру. Объектом исследования является процесс закачки углекислого газа в цемент, применяемый для тампонажа нефтяных и газовых скважин. Исследование построено на анализе актуальности проекта декарбонизации в нефтегазовой отрасли, существующих технологий цементирования скважин, а также методов производства бетона с использованием углекислого газа. В ходе работы определены две гипотезы закачки углекислого газа в цемент, основанные на базовом методе цементирования: смешивание CO2, воды и цемента по отдельности и цемента с водой сразу с CO2. По итогам проведенного исследования можно сделать вывод о том, что разработка и внедрение данных технологий имеет потенциал для существенного снижения выбросов парниковых газов, что способствует достижению целей устойчивого развития.
Для повышения эффективности разработки месторождений углеводородов (УВ) и проектирования геолого-технологических мероприятий на основе доступных данных, целесообразно изучение не только геологических условий залежей и месторождений нефти и газа, но и геодинамических условий. Стоит отметить, что при поисках и разведке месторождений УВ на территории исследования, геодинамические условия ранее практически не учитывались, ввиду отсутствия как теоретической базы, так и надежной методологии. Объектом исследования служат геодинамические условия территории Ирака и прилегающих государств. Исследование было проведено на предмет выявления наиболее перспективных участков для разработки месторождений УВ на основе нефтегазогеологического районирования. Методология исследования основана на известных методах групповой геологической съемки, системно-аэрокосмических методах в комплексе с геофизическими методами и практически неизвестных методах геодинамического анализа, рудонефтегазогеологического районирования, структурно-метрического метода и метода интерпретации структур центрального типа и линеаментов с выделением геодинамических центров, зон сжатия и растяжения (разряжения), зон интерференции и субвертикальных зон деструкции. Исходными материалами для проведения научных исследований в первую очередь являются космические снимки различных масштабов, физико-географические карты, топографические карты, структурные карты и карты сейсмической активности, а также карты дебитов эксплуатационных скважин или накопленной добычи нефти и газа. В работе приведены краткие комментарии к составленным разномасштабным картам-схемам, к которой приурочена территория Ирака и выявленным перспективным площадям на предмет поисков, разведки и даже разработки месторождений полезных ископаемых (особенно нефти и газа) и конкретным местам возможных катастрофических землетрясений.
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ, СОЦИАЛЬНАЯ, ПОЛИТИЧЕСКАЯ И РЕКРЕАЦИОННАЯ ГЕОГРАФИЯ
Исследование посвящено рассмотрению территориальных особенностей миграции и миграционных намерений студенческой молодежи Ставропольского края и Республики Дагестан, актуальность которого обусловлена повышенной миграционной мобильностью молодежи, определяющейся жизненными планами после окончания учебы. Исследование построено на анализе статистических данных массового онлайн-опроса студентов средних профессиональных учебных заведений. Выборка респондентов составила более 2100 человек. Для проведения социологического исследования была разработана авторская анкета, включающая вопросы «открытого» и «закрытого» типов. В рамки исследования вошло рассмотрение выталкивающих и притягивающих факторов миграции, а также качественного состава респондентов. Исследование показало схожие черты миграции и миграционных намерений студенческой молодежи Ставропольского края и Республики Дагестан, которые прежде всего зависят от «центро-периферийного» позиционирования территорий. В пределах России наибольшей привлекательностью для потенциальных мигрантов являются Москва, Санкт-Петербург, Ростов-на-Дону и Краснодарский край. Внутри исследуемых регионов максимальная направленность миграционных намерений связана с административными центрами - Ставрополем и Махачкалой. Важным отличием Ставропольского края является большая аттрактивность для образовательных мигрантов из- за пределов региона, что связано с особенностями его географического положения, этническими, этнодемографическими процессами и уровнем социально-экономического развития. В свою очередь, специфической чертой миграционных намерений студенческой молодежи Республики Дагестан является более высокая аттрактивность малой родины респондентов, что обусловлено, по нашему мнению, сохранением традиционных устоев общества в регионе. Для сдерживания оттока молодежи из исследуемых регионов прежде всего необходимо комплексное социально-экономическое развитие данных территорий.
ГЕОЭКОЛОГИЯ
Рассмотрены результаты систематизации и анализа различных источников, содержащих информацию об активности и опасности проявления обвально-осыпных процессов на автомобильных дорогах Чеченской Республики за 2008—2022 гг. Наибольшая обвально-осыпная активизация (c материальным ущербом) на дорогах республики наблюдалась в 2016-2017 гг. Максимальное число случаев активизации было приурочено к весенне-летнему периоду и в основном обусловлено обильными атмосферными осадками. Охарактеризованы условия, причины, активность и опасность обвально-осыпных проявлений на дорогах республики. За изучаемый период времени зафиксировано около 70 таких проявлений (с материальным ущербом), произошедших на автомобильных дорогах, проходящих по территории Веденского, Итум-Калинского и Шатойского административных районов республики. Приведены сведения об активности и масштабах произошедших за изученный период обвально-осыпных деформаций и разрушений полотна дорог в этих районах. Наибольшая обвально-осыпная активизация наблюдалась на дорогах Шатойского района (более 40 проявлений). Отмечено, что объемы обвально-осыпных масс на дорогах республики в основном варьировали в пределах от 100 м3 до 17,5 тыс. м3.
Наиболее крупный обвальный процесс (30,0 тыс. м[1] [2] [3]) зафиксирован 14 октября 2008 г. на автодороге «Г розный - Шатой» Шатойского района. Выявлены участки дорог, где обвально-осыпные проявления периодически наблюдались в разные годы. Протяженность участков автомобильных дорог республики, испытавших воздействие обвально-осыпных процессов, составила 1,452 км, из них: дороги с твердым покрытием — 0,546 км, дороги без покрытия — 0,906 км. Максимальная протяженность участков автомобильных дорог республики, испытавших воздействие обвально-осыпных процессов отмечалась в 2016 и 2017 гг. Анализ социально-экономических последствий произошедших обвально-осыпных активизаций, позволяет сделать вывод о довольно низкой степени их опасности для автомобильной сети республики.
Наиболее крупный обвальный процесс (30,0 тыс. м[1] [2] [3]) зафиксирован 14 октября 2008 г. на автодороге «Г розный - Шатой» Шатойского района. Выявлены участки дорог, где обвально-осыпные проявления периодически наблюдались в разные годы. Протяженность участков автомобильных дорог республики, испытавших воздействие обвально-осыпных процессов, составила 1,452 км, из них: дороги с твердым покрытием — 0,546 км, дороги без покрытия — 0,906 км. Максимальная протяженность участков автомобильных дорог республики, испытавших воздействие обвально-осыпных процессов отмечалась в 2016 и 2017 гг. Анализ социально-экономических последствий произошедших обвально-осыпных активизаций, позволяет сделать вывод о довольно низкой степени их опасности для автомобильной сети республики.
РАЗРАБОТКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Рассмотрен подход к получению вероятностной оценки прогнозных показателей разработки газоконденсатного пласта с применением многовариантных гидродинамических расчетов. Необходимость подобного решения диктуется стремлением к нивелированию влияния значительного числа неопределенностей, присутствующих в практике работы с цифровыми моделями месторождений. В качестве основного инструмента было использовано программное обеспечение «тНавигатор», обладающее широким функционалом в указанном направлении. Изучены возможности задания переменных для параметризации модели, проведен обзор методов планирования эксперимента и оптимизационных алгоритмов. С помощью оптимизационного алгоритма Дифференциальной эволюции на первом этапе произведена адаптация исходной версии гидродинамической модели, в которой наблюдались проблемы с воспроизведением отборов по добываемым фазам и динамике давлений, на исторические показатели работы скважин. Полученное качество адаптации контролировалось значениями специально сгенерированной целевой функции. На втором шаге на базе наилучших сценариев настройки исторического периода рассчитаны прогнозные параметры разработки, для которых были построены соответствующие накопленные функции распределения, отражающие интересующую вероятностную оценку. По итогам проделанной работы сформирована необходимая последовательность действий, позволяющая прийти к получению необходимых искомых величин, а также сформулированы возможные варианты модификации рассмотренного подхода в области сокращения числа рассчитываемых моделей через выделение трех базовых сценариев и использование многомерного масштабирования, позволяющего кластеризовать равновероятные сценарии с последующим выбором представительных реализаций.
УШГН (установка штангового глубинного насоса) в условии нагрева пласта паром после ПЦО (пароциклической обработки) работает в широком диапазоне реологических свойств флюидов и температуры среды. На начальном этапе происходит добыча горячей нефтесодержащей жидкости с температурой порядка 200 °С и вязкостью несколько десятков сПз. В этот период также отбирается вся закаченная вода, которая поступила в пласт в виде пара в процессе пароциклической обработки. Через несколько месяцев эксплуатации, после остывания призабойной зоны, вязкость нефти увеличивается до нескольких сотен сПз. Также возрастает влияние стабильных эмульсий на свойства флюидов. Данные изменения приводят к росту нагрузок на насосное оборудование в процессе эксплуатации, что приводит к преждевременным отказам. Задача по обеспечению длительной эксплуатации УШГН с высокой наработкой на отказ является наиболее востребованной при данных условиях работы ГНО (глубинно насосное оборудование). Выполнен анализ причин низкой наработки на отказ с использованием большого массива информации, обширной базы данных по работе УШГН. На месторождении применяется однотипное насосное оборудование с изменением только диаметра плунжера в зависти от дебита. По итогам проведенного анализа определен участок месторождения, где необходимо вносить существенные изменения в параметрах насоса из-за повышенной вязкости нефти. В мировой практике в таких условиях используют УШГН с большей длинной хода сокращая количество ходов, увеличивая наработку на отказ. Опыт работы на аналогичных месторождениях в других регионах мира указывает на необходимость использования машинного обучения для улучшения показателей насоса.
НАУКИ ОБ АТМОСФЕРЕ И КЛИМАТЕ
Синусоидальная модель динамики рядов селевых сходов, температуры и осадков в теплые сезоны в высокогорной зоне Кабардино-Балкарии дополняет ранее полученный статистический анализ средних характеристик рядов, результаты сравнительного анализа их средних величин за два подпериода (базовый 1953-1983 гг. и современный 1984-2015 гг.), повышает качество однонаправленной регрессионной модели количества сходов селей и метеопараметров за последние 60 лет. В статье показано, что использование функции синусоидальной регрессии дает возможность выявить цикличность временных рядов, что поможет в оценке динамики сходов селей с учетом долговременных изменений климатических переменных. Повышение эффективности моделей подтверждено критериями. Коэффициент детерминации R2, определенный для моделей линейной регрессии, возрастает в моделях синусоидальной регрессии: для рядов с количеством селей от R2 = 0,067 до R2 = 0,645, для осадков от R2 = 0,028 до R2 = 0,653, для температур от R2 = 0,012 до R2 = 0,829. В модели синусоидальной регрессии при использовании восьми гармоник на фоне медленных изменений добавляются короткопериодные пульсации. В ряду с селями - это короткие периоды от Т = 2,4 лет до Т= 10,7 лет на фоне основного периода Т = 62 года. В ряду температур - короткие периоды от Т = 1,9 года до Т = 5,2 лет к длинному периоду Т = 63 года. В ряду с осадками к коротким периодам от Т = 2,2 лет до Т = 8,7 лет добавляется длинный период Т = 20,1 года. Выявленные длиннопериодические колебания у селей и температур (Т = 62 года, 63 года) связаны со значительными и нелинейными изменениями в элементах этих рядов в течении исследуемого периода. В отличие от этих рядов, в ряду осадков доминируют короткопериодические изменения (Т = 4 года) на фоне медленного колебания с периодом Т = 20,1 года.
Опасные явления погоды наносят огромный ущерб всему народному хозяйству. Градобития, ливни, заморозки, засухи, песчаные и пыльные бури губительны для сельского хозяйства. В связи с чем в настоящее время одной из проблем производства сельхозкультур является снижение рисков, связанных с опасными погодными явлениями. Объектом данного исследования является оптимизация структуры сельскохозяйственного производства с учетом градобитий. Для снижения рисков от градобитий принято использовать активные методы, связанные с воздействием на градовые процессы с целью его подавления, и пассивные - установление различных противоградовых сеток. В данной работе в рамках применения методов математического моделирования предлагается метод теории принятия решения - оптимизации структуры выращиваемых сельхозкультур с учетом особенностей их чувствительности к повреждениям от града. Кроме того, вносится коррекция на эффективность мероприятий по снижению рисков от градобитий. Мероприятия могут быть разработаны руководителем, если предприятие обеспечено прогнозом града. Задача оптимизации решается с учетом скорректированного коэффициента повреждаемости сельхозкультур, введенного в соответствии с прогнозом града с заблаговременностью до трех суток. Для решения задачи проводятся численные эксперименты с привлечением надстройки «Поиск решения» для Excel. В ходе работы обнаружено, что предлагаемый подход, требующий формирования плана мероприятий с учетом прогноза града, имеет высокую эффективность для снижения рисков от градобитий, и регулирования величины прибыли от производства сельхозкультур. По результатам исследований сделан вывод о том, что обеспечение хозяйства прогнозом града с заблаговременностью до трех суток позволит снизить риски от градобитий.