В Казанском федеральном университете совершили прорыв в области геологии и нефтегазовых технологий. Ученые Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ разработали уникальную методику изготовления точных 3D-копий стандартных образцов керна — фрагментов горных пород, которые извлекают при бурении скважин. Эта инновация позволит существенно упростить процесс исследований, поскольку традиционные методы добычи и анализа керна требуют значительных финансовых и временных затрат, а сами образцы после испытаний часто приходят в негодность.
Керн играет ключевую роль в изучении свойств пород-коллекторов, содержащих нефть, газ и воду. Однако его добыча сопряжена с рядом сложностей: каждый образец уникален, а повторное бурение для получения идентичных экземпляров экономически нецелесообразно. Ученые КФУ предложили решение — создание искусственных копий керна с помощью 3D-печати. Для этого они использовали данные микротомографии, позволяющие получить детальную трехмерную модель внутренней структуры породы, включая ее поровое пространство.
На основе этих данных исследователи разработали цифровые модели, адаптированные для печати на 3D-принтере. В процессе работы применялись две наиболее распространенные технологии аддитивного производства: FDM (моделирование методом наплавления) и DLP (печать с использованием жидкого фотополимера и ультрафиолетового отверждения). Каждая из них имеет свои преимущества и ограничения.
Как пояснил старший научный сотрудник лаборатории «Внутрипластовое горение» Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ Раиль Кадыров, FDM-технология хорошо справляется с воспроизведением крупных элементов порового пространства, но не всегда точно передает микроструктуру, что может искажать данные о пористости и проницаемости образца. DLP-печать, в свою очередь, обеспечивает более высокую детализацию, однако сталкивается с проблемами растрескивания материала и остатков смолы в порах. Несмотря на текущие ограничения, обе технологии уже сейчас позволяют создавать функциональные копии, пригодные для лабораторных испытаний.
Разработка казанских ученых открывает новые перспективы для нефтегазовой отрасли. 3D-реплики керна могут использоваться не только для научных исследований, но и для обучения студентов, тестирования оборудования и моделирования процессов добычи углеводородов. В будущем технология может быть усовершенствована за счет применения материалов, имитирующих состав природных пород, что повысит точность экспериментов.
Следующим этапом исследований станет оптимизация методов цифровой обработки томографических данных, что позволит еще точнее воспроизводить естественную структуру породы. Кроме того, ученые планируют экспериментировать с различными составами для 3D-печати, чтобы максимально приблизить искусственные образцы к реальным аналогам.
Ранее исследователи Донского государственного технического университета (ДГТУ) представили технологию производства искусственного мяса с помощью 3D-печати.
