Научный кластер в Тюмени: как устроена современная добыча нефти

Тюмень стала домом для крупного научного кластера: здесь расположены десятки институтов, образовательные центры и филиалы РАН. В 2024 году на полную мощность заработал исследовательский центр «Геосфера», созданный при поддержке «Газпром нефти». Журналисты Naked Science побывали в этом центре и увидели, как современные технологии превращают добычу нефти в высокотехнологичный процесс.

Первое, что бросается в глаза, — роботы. По лабораторным коридорам с оранжевой разметкой передвигаются плоские прямоугольные устройства высотой с ладонь. Они ориентируются по линиям на полу и доставляют грузы до 300 килограммов: реактивы, материалы, образцы породы. По словам Николая Барковского, начальника управления, для роботов предусмотрены отдельные входы с автоматическими дверями. Люди в этой системе занимаются наукой, а рутинные тяжести переложены на машины.

Сокровищница керна

Центр хранит тысячи образцов керна — цилиндров породы, извлеченных из будущих и действующих скважин. Здесь есть исторические образцы, собранные за последние 30 лет, и те, что требуют хранения при минус 30 градусах Цельсия. Вместимость хранилища — 200 тысяч погонных метров породы. Каждый образец принадлежит государству, поэтому «Газпром нефть» бережно учитывает каждый кусочек. Роботы перемещают ящики с керном по трехмерной сетке полок, а для нанесения маркировки разработали специальные чернила и QR-коды, которые не меняют свойств породы — в отличие от традиционной туши.

В лаборатории литологии журналистам показали, как выглядит нефть в камне. На вид это плотные серые и белые породы с прожилками соли и глины, но под ультрафиолетом они светятся разными цветами в зависимости от состава углеводородов. Тяжелая нефть непрозрачная и коричневатая, лёгкая — янтарная и прозрачная. Так специалисты видят то, что скрыто в микропорах.

Цифровой двойник и эксперименты

Каждый образец керна получает цифрового двойника: его пропускают через рентген и томограф, фиксируя форму, вес и внутреннюю структуру. Это позволяет строить модели и выбирать оптимальные способы добычи. В лаборатории фильтрационных исследований проводят длительные эксперименты — например, по вытеснению нефти специальными жидкостями, которые могут длиться до шести месяцев. Чтобы ускорить процесс, разработали микрофлюидную «лабораторию на чипе», где исследования проходят на микроскопических образцах.

В «Геосфере» работают не только с породами, но и с жидкостями: изучают, как углекислый газ влияет на добычу, какие составы помогают извлечь больше нефти. Ученые защищают диссертации на эти темы, сочетая фундаментальную науку с прикладными задачами.

Современная нефтедобыча в России сталкивается с ростом трудноизвлекаемых запасов: нефть не бьёт фонтаном, а распределена в микропорах горных пород. Использование роботов, цифровых технологий и микрофлюидики позволяет эффективнее работать с такими месторождениями, делая процесс более предсказуемым и безопасным. Опыт «Геосферы» показывает, что нефтяная отрасль сегодня — это не только вышки и насосы, но и высокотехнологичные лаборатории, где решают сложные научные задачи.