«Ты всегда находишься на передовой»

Чем тяжелая нефть отличается от легкой, как бомбически провести свой первый опыт, как и откуда привлечь финансирование для лаборатории и тяжело ли внедрять практические разработки, в интервью для проекта Indicator.Ru и Координационного совета по делам молодежи в научной и образовательной сферах Совета при Президенте Российской Федерации по науке и образованию «Я в науке» рассказал заведующий кафедрой разработки и эксплуатации месторождений трудноизвлекаемых углеводородов Михаил Варфоломеев.

— Михаил, расскажите, где вы работаете и какая у вас специальность?

— Я работаю в Казанском федеральном университете заведующим кафедрой разработки и эксплуатации месторождений трудноизвлекаемых углеводородов. Кроме того, я руководитель приоритетного направления развития КФУ «Эконефть — глобальная энергия и ресурсы для материалов будущего», а еще я член Координационного совета по делам молодежи в научной и образовательной сферах. Я и моя группа занимаемся новыми технологиями повышения эффективности добычи и переработки углеводородного сырья.

Сегодня в мире идет тенденция по повышению потребления энергии, с каждым годом человечеству нужно ее все больше и больше. Откуда брать эту энергию — большой вопрос. Мы работаем над тем, чтобы открыть новые ресурсы полезных ископаемых. Это трудноизвлекаемые запасы углеводородов, которые могут обеспечить нас необходимой энергией и станут источником для получения различных нефтехимических продуктов.

— Какова главная цель ваших исследований?

— Мы стремимся разработать экономичные, экологичные и энергоэффективные технологии добычи трудноизвлекаемых запасов углеводородов. Это основные ресурсы нефти и газа, которые будут востребованы в будущем. К сожалению, применяемые на данный момент технологии не позволяют эффективно их добывать и перерабатывать.

— В каком возрасте и почему вы решили стать ученым?

— Будучи еще школьником, я активно участвовал в олимпиадах по химии — именно тогда у меня появился интерес к науке. Моя первая конференция состоялась в 11 классе, и я помню, как я приходил в университет на химический факультет, проводил измерения с научным руководителем на специальных калориметрических установках. Все это меня очень увлекало. Наверное, уже тогда я начал подумывать о том, чтобы стать ученым в будущем.

— А дальше? Какие сложности вы встречали на своем пути?

— На первом курсе моей учебы в институте я сразу начал активно заниматься исследованиями, ходил в лабораторию, оставался там до позднего вечера. Я тогда работал в области физической химии растворов, и мне все время хотелось разобраться: почему происходит именно так, почему эти эксперименты заканчиваются именно такими результатами. Тогда я не видел таких каких-то сложностей, меня все это увлекало.

Сложности возникли уже на стадии аспирантуры, потому что серьезное решение оставаться в науке пришло именно тогда. Как раз в то время начиналась активная поддержка науки в нашей стране. Это был 2007 год, я досрочно защитил диссертацию за полтора года учебы в аспирантуре. В этом мне очень сильно помог мой научный руководитель. И когда я защитил диссертацию, действительно серьезно задумался: оставаться ли в университете или выбрать более практический путь. В итоге я выбрал научную стезю, потому что на ней больше возможностей, ты всегда находишься на передовой того, куда движется человечество, куда развивается мир.

— На сайте КФУ в вашем профиле сказано, что среди направлений вашей работы — молекулярная спектроскопия и фазовые переходы. Пересекается ли это с темами геологии и нефти, о которых вы сейчас рассказывали? Если нет, то как вы сочетаете их между собой?

— Я начал заниматься именно фундаментальной наукой, физической химией. Мы исследовали, как молекулы взаимодействуют между собой. Понимаете, все молекулы друг на друга влияют, и есть влияния очень сильные, которые называются химическими связями, а есть влияния более слабые, их называют нековалентные взаимодействия. Я все время сравниваю эти связи на примере человеческих отношений. Химические связи – это как семья, очень плотные, серьезные отношения, которые сильно определяют поведение человека. А есть связи дружеские или вообще мимолетные: мы мимо кого-то прошли, с кем-то столкнулись плечом, кому-то улыбнулись. То же самое происходит и с молекулами.

Мы изучали эти взаимодействия и разработали подходы, которые позволяли предсказывать поведение молекул с точки зрения слабых взаимодействий. Это очень важно для таких практических целей, как энергетика или нефтедобыча, потому что там мы имеем дело с очень сложными, смешанными системами, с большим количеством молекул. Это очень важно и для медицины и биологии, потому что от этого зависит, как действуют лекарства.

Через несколько лет после защиты диссертации сфера моих научных интересов начала расширяться в сторону энергетики и нефтедобычи. Мне стало интересно заниматься практическими задачами, и нашей целью стала добыча углеводородов. Для России это очень важное направление, поскольку мы обладаем очень большими ресурсами, и нужно научиться их правильно добывать: в необходимом количестве, но при этом не оказывая сильного влияния на окружающую среду. Мы разрабатываем такие технологии, которые позволяют, с одной стороны, повысить эффективность добычи — то есть добывать больше нефти с меньшими затратами, — а с другой стороны, не оказывать негативного воздействия на окружающую среду, в том числе на изменение климата.

— С какими основными проблемами вы сталкиваетесь в работе?

— В практических разработках очень важно пройти путь от идеи до практического внедрения. В области нефтедобычи наша группа уже работает около четырех-пяти лет. Одна из наших идей – это подземная переработка тяжелой нефти. Сегодня в России, да и в мире в целом, больше 60% запасов — это тяжелая нефть. Для ее добычи нужны специальные технологии, которые требуют больших затрат. И у нас появилась идея – а почему бы нам тяжелую нефть не перестать «тащить» из месторождения до нефтеперерабатывающего завода, а начинать ее частичную переработку прямо под землей? Когда мы эту идею озвучили, все нам говорили: «Это фантастическая сказка, как вы это будете делать?» Но за эти четыре-пять лет мы провели очень серьезную работу, от идеи мы дошли до промысловых применений. Самым сложным стало перенесение технологии на реальные нефтяные месторождения, потому что здесь требовались не только научные знания, но очень много усилий в подготовке определенных технических документов. Но нам это удалось, и сегодня уже есть два пилотных проекта: наши технологии применяются на реальных нефтяных месторождениях, причем не только в нашей стране, но и за рубежом.

— Расскажите об этом подробнее. Что такое «тяжелая» нефть, и чем она отличается от «легкой»?

— Слово «тяжелая» само по себе говорит о том, что такая нефть имеет более высокую плотность и чаще всего высокую вязкость. Такая нефть в пласте неподвижна, она как твердое тело. Так происходит, потому что в этой тяжелой нефти есть соединения с длинной углеродной цепью, то есть с большим количеством молекул. Что мы делаем с ними, когда применяем нашу технологию? Делим на маленькие кусочки, то есть «шинкуем» большие тяжелые молекулы на более мелкие. И как раз эти более мелкие молекулы и являются легкими фракциями. Их намного легче добывать, и они представляют более высокую ценность для последующего применения.

А теперь о том, что делаем мы. Мы занимаемся разработкой катализаторов и технологий их применения, чтобы закачивать катализаторы в нефтяные пласты и прямо там создавать, скажем так, «псевдонефтеперерабатывающие заводы». Это значит, что мы тяжелую нефть перерабатываем прямо под землей и получаем легкую нефть, которую легче добывать, с которой дальше легче работать. Мы сотрудничаем с несколькими крупными нефтяными компаниями — «Татнефть», «Зарубежнефть», «Лукойл», «РИТЭК», с китайскими нефтяниками. Недавно мы провели испытания на одном из месторождений Татарстана, в ближайшее время ожидаем применения технологии на одном из объектов компании «Зарубежнефть», который находится за пределами нашей страны.

— То есть ваша работа во многом — ответ на слова Менделеева: «Топить нефтью – это все равно что топить ассигнациями». Я правильно понимаю, что ваша технология позволяет сразу разделять нефть на фракции и потом их использовать отдельно?

— Смотрите, сегодня основные запасы нефти — это тяжелая нефть, и процесс от старта добычи до того момента, когда нефть делят на фракции, содержит как минимум пять стадий. То есть нам нужно что-то сделать с пластом, потом нужно эту тяжелую нефть поднять на поверхность, затем подготовить к транспортировке, провести транспортировку, потому что месторождения всегда находятся очень далеко от нефтеперерабатывающих заводов, и, наконец, начать переработку. Эти пять стадий делают процесс деления на фракции очень долгим и дорогим. Чтобы решить вопросы экономики и экологии, мы действительно разработали технологию, которая позволяет делить нефть на фракции и, более того, перерабатывать эти фракции частично внутри пласта, получая продукцию более высокого качества. В ней больше легких компонентов, которые используются для получения топлива, различных материалов, в том числе мономеров и полимеров.

Понимаете, в России очень развита нефтедобыча, но нам нужно активно развивать нефтепереработку и нефтехимию. Нужны не только катализаторы, которые мы будем закачивать под землю, чтобы добывать больше нефти более высокого качества, нужны разработки каталитических систем и технологий, которые позволят нашей стране наладить более глубокую переработку. И это — один из «больших вызовов» и приоритетов Стратегии научно-технологического развития, где говорится о повышении эффективности добычи и переработки полезных ископаемых, о получении новых продуктов и материалов. Сегодня мы много полимеров и других химических материалов закупаем за рубежом. Конечно, России нужно активно вкладываться в новые производства, в новые технологические парки, где можно будет глубже перерабатывать нефть, получать из нее более полезные продукты.

— Я думаю, что нефтяная сфера — скажем так, обеспеченная отрасль науки. Тем не менее, расскажите, есть ли государственная поддержка ваших исследований, в каком виде она происходит, достаточна ли она?

— Сегодня в России наука очень сильно поддерживается, причем и государством, и рядом компаний, которые заинтересованы в собственном развитии. Наш научный центр поддерживается несколькими проектами. Один из них, очень важный, который дал нам возможность нарастить инфраструктуру и привлечь молодые кадры, — это Проект «5-100», проект повышения глобальной конкурентоспособности российских университетов. Он позволил нам закупить хорошее оборудование, привлечь молодежь, как российскую, так и талантливых ребят из-за рубежа. В нашей научной группе около 40% — это молодые ученые, иностранные исследователи, которые имеют степень PhD или обучаются в аспирантуре в нашем университете.

Также мы получаем поддержку Российского фонда фундаментальных исследований. В рамках междисциплинарных проектов наша группа занимается не только добычей нефти, но и технологиями, связанными с природным газом. Мы получили грант на развитие новых методов обеспечения стабильной транспортировки углеводородного сырья в условиях Арктики. То технологическое обеспечение, которое у нас сейчас есть, недостаточно для того, чтобы целенаправленно идти на разработку месторождений на арктическом шельфе. Также у молодых коллег нашей группы есть проекты Российского научного фонда по президентской программе грантов.

Кроме того, большую поддержку наша группа получает от индустрии. Это не только российские компании (хотя, конечно, они являются нашими основными партнерами), но и компании из Китая и Латинской Америки. Тут нельзя упускать момент: молодой ученый должен быть активным, искать пути взаимодействия и с научными фондами, и с компаниями. Многие говорят, что в России компании не так активно вкладываются в науку. Но давайте зададим другой вопрос – насколько ученые активно пытаются представить этим компаниям свои идеи и технологии? Я призываю молодых ученых более активно взаимодействовать с бизнесом, потому что ему действительно нужны свежие технологии, которые позволят повысить эффективность работы.

— То есть сейчас образ ученого меняется, и современный исследователь должен быть еще и хорошим оратором, который…

— Молодой ученый должен четко осознавать, что он делает и к чему он стремится, и уметь транслировать свое понимание окружающему миру. Если ты не можешь объяснить другим людям, чем ты занимаешься и для чего это нужно, какого результата ты ожидаешь, наверное, значит, ты и сам для себя еще четко не сформулировал цели и задачи. Сегодня молодой ученый по-прежнему должен сидеть над статьями, над книгами, активно изучать не только ту сферу знаний, в которой он работает, но и стараться расширять свои горизонты. Наука становится междисциплинарной, нужно осваивать новые дисциплины. Я на своем опыте могу сказать, что я из фундаментального физхимика пришел в область нефтедобычи и нефтепереработки, где одних знаний химии недостаточно. Пришлось осваивать новые. Учиться нужно всю жизнь. И есть еще важный момент – сегодня очень активно идет цифровизация всех отраслей науки. Молодому ученому тоже нужно это понимать. Надо пытаться оптимизировать свои исследования за счет цифровых технологий.

— Про цифровизацию — это интересная тема. Сегодня все говорят о цифровизации, о том, что надо ее развивать. Но есть мнение, что это больше разговоры, чем результаты. У вас есть примеры того, как цифровизация действительно работает и помогает улучшить жизнь?

— Например, мы разрабатываем определенные технологии. Нам надо проверить эти технологии и выйти на реальные месторождения, убедив нефтяную компанию что-то закачать в пласт. Для них это большие риски. Прежде чем перейти к промышленному применению от лабораторных результатов, мы используем моделирование, то есть применяем те самые цифровые технологии. Они позволяют принять правильное решение, сделать прогнозы, насколько будет эффективна та или иная технология. Нефтяная сфера очень нуждается в цифровизации, потому что каждое месторождение, каждая скважина ежедневно генерируют сотни тысяч цифр. Это большие данные, которые нужно постоянно перерабатывать и на основе обработки принимать решения, что делать на месторождении: начинать увеличивать давление, что-то закачивать. Например, наши коллеги разработали нейронную сеть, которая обучалась на данных и предсказывала, как будет развиваться ситуация на месторождении, состоящем из нескольких тысяч скважин.

— О чем бы вы хотели предупредить молодых людей, которые только начинают заниматься исследованиями? К чему должен быть готов ученый?

— Наука — очень интересная и увлекательная сфера, но в нее надо очень глубоко погружаться. Если у вас есть свой интерес, свое научное направление — нужно его активно продвигать. Нужно не останавливаться, добиваться своей цели, идти к своим интересным идеям. И конечно, обязательно нужно создавать команды. Сегодня очень сложно чего-то добиться в науке одному. Наука становится все более междисциплинарной, так что нужно собирать свою команду и привлекать в нее специалистов из разных областей.

— Дайте, пожалуйста, советы школьникам или студентам, которые только сейчас выбирают будущую профессию, думают, пойти ли им в науку или все-таки заняться более приземленными вещами. Как правильно принять решение?

— Я бы хотел пожелать молодым коллегам, чтобы они задумались над своей будущей жизнью в целом и будущей жизнью в науке в частности. В ней нужно искать и находить то, чего еще никто не знает. И наука предоставляет большие возможности. Сегодня в наших университетах и институтах очень хорошие лаборатории, много хороших профессоров и наставников, которые могут передать свой опыт молодому поколению.

— Спасибо. Теперь немного более личных вопросов. Расскажите о каком-нибудь смешном или необычном моменте, связанном с научной работой.

— Это было еще в школе. Мы делали опыты, преподаватель рассказал нам, как делать взрывчатые вещества, и предложил нам попробовать их получить в рамках занятия. Мы что-то намешали, получили, поставили на стол (это было в школьном кабинете химии). Подожгли. Реакция оказалась немного более интенсивной, чем ожидалось, и на следующий день, когда школьники приходили в класс, они видели на потолке большое-большое черное пятно. В общем, наш первый опыт химических экспериментов оказался очень ярким.

— Если бы вы могли отправить себе письмо на пять-десять лет назад из сегодняшнего дня, что бы вы написали?

— Если бы я сегодня писал себе письмо в прошлое, я бы, наверное, сказал себе: «Миша, больше читай научных статей, смотри вокруг, смотри, куда будет двигаться наука».

— У вас есть любимая книга?

— Да, она появилась в школе. Это книга Михаила Булгакова «Мастер и Маргарита». Наверное, за время со школьной скамьи до сегодняшнего дня я прочитал ее раз пять-шесть. Она меня очень увлекает. В ней много потаенных смыслов, которые нужно человеку через себя пропустить.

— Какого художественного персонажа вы бы хотели видеть сотрудником своей лаборатории?

— Почему-то вспоминается Буратино. Наверное, потому что он хотел все время что-то узнать, что-то разведать. Я хотел бы иметь таких сотрудников, которые тоже очень интересовались бы всем и при этом не боялись открывать для себя новые сферы.

— Продолжите фразу «Я в науке, потому что…»

— Я в науке, потому что это интересно, увлекательно и познавательно.

Материал подготовлен при поддержке фонда президентских грантов

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.