Platforma Obliczeniowa YADE pomoże w wydobyciu gazu łupkowego
Program komputerowy YADE do symulacji zachowania różnych materiałów zdobywa popularność w badaniach na całym świecie. Jednym z autorów oprogramowania jest dr Janek Kozicki z Politechniki Gdańskiej. Program YADE dr Kozicki będzie również stosował do symulacji rozkruszania skał przy wydobyciu gazu łupkowego.
"Zanim technologia wydobycia zostanie użyta w polskim przemyśle, warto wiedzieć jak będzie funkcjonowała. Na przykład w jakim kierunku skała pęknie uwalniając gaz, aby w odpowiednim kierunku wprowadzić rury. Należy również uwzględnić polskie warunki geologiczne, które znacznie się różnią od tych w Stanach Zjednoczonych. Program YADE służy właśnie do takiego typu symulacji" - wyjaśnia dr Kozicki.
Ogólnodostępny, open source'owy program YADE powstał w 2004 r. we Francji. Jego pierwszymi twórcami byli: prof. Frederick Donze, Olivier Galizzi i Janek Kozicki.
Program YADE symuluje oddziaływania między cząstkami danego materiału. Opiera się na metodzie elementów dyskretnych (DEM), pozwalającej na obliczenie zachowania bardzo dużej liczby elementów.
"Istnieją już komercyjne programy do symulacji zachowania materiału, ale nam, dzięki otwartości kodu źródłowego, udało się zachować fleksybilność" - mówi Kozicki. Dzięki dostępowi do kodu, każdy może sam zmienić materiał, który chce badać, kształt i ciężar cząstek, z jakich się składa, a także oddziaływania między nimi. "Wystarczy parę linijek kodu z określonym wzorem fizycznym, żeby zasymulować zachowanie jakiejś substancji - zapewnia badacz. - W programach z kodem zamkniętym trzeba się trochę namęczyć, żeby wprowadzić takie zmiany."
"Naszym celem było zaprojektowanie programu o modularnej architekturze, który działałby jak klocki LEGO. Dzięki temu można w nim zmienić jeden element, a cała reszta będzie do siebie pasowała i działała po staremu. To między innymi ta zaleta przyczyniła się do popularności naszej platformy obliczeniowej" - dodaje naukowiec.
Dotychczas YADE był stosowany m.in. w symulacjach uderzenia pocisku w płytę żelbetonową, pękania skał, zjawiska pełzania śniegu czy przepływu cieczy. Program był używany przy pracach badawczych na uczelniach w Moskwie, w Stanach Zjednoczonych, we Francji, na Ukrainie i w Czechach. Z jego pomocą powstało 26 artykułów naukowych w czasopismach międzynarodowych, 3 prace dyplomowe i 3 prace doktorskie (we Francji, w Czechach i w Polsce).
Program YADE będzie również pomocny samemu autorowi przy badaniach nad rozkruszaniem skał przy wydobyciu gazu łupkowego. Symulację tego procesu dr Kozicki ma przeprowadzić na zaproszenie prorektora ds. badań naukowych i wdrożeń prof. Jana Hupki (Politechnika Gdańska).
"Pod ziemię wprowadzana jest perforowana rura. Przez nią jest tłoczona ciecz o odpowiednim składzie chemicznym. Pod wpływem ciśnienia tej cieczy skała zaczyna się kruszyć. Gaz łupkowy uwalniany jest z pokruszonych skał i w postaci bąbelków wędruje w górę wprowadzonej cieczy by zostać zebrany przez odpowiednie urządzenie u wylotu" - opisuje dr Kozicki metodę hydrofrackingu przy wydobyciu gazu łupkowego.
Ta metoda wydobycia jest już stosowana w Stanach Zjednoczonych, ale - jak zapewnia naukowiec - nigdy nie powstała dedykowana naukowa symulacja tego procesu. Obecnie stosowane programy dają wyniki które pozostawiają wiele do życzenia. Stworzenie dobrego programu do modelowania wydobycia gazów łupkowych jest obecnie szansą zrobienia czegoś dobrego na skalę światową. Dodatkowe utrudnienie stanowią warunki geologiczne panujące w polskich złożach, tutaj bowiem złoża te są pofałdowane i nachylone - dostanie się do nich jest utrudnione. Obliczenia będą prowadzone we współpracy z prof. Janem Millerem z Wydziału Metalurgii Uniwersytetu w Utah, w Stanach Zjednoczonych.
"W moich badaniach będzie chodziło o sprawdzenie, jeszcze przed rozpoczęciem hydrofrackingu, właściwego ciśnienia wpompowywanej cieczy, składu chemicznego cieczy szczelinującej oraz zbadanie, w jakim kierunku będzie się rozkruszać skała pod wpływem ciśnienia cieczy" - tłumaczy badacz.
Kruszenie skał jest tematem habilitacji dr Kozickiego. Badacz jest tegorocznym laureatem stypendium dla wybitnych młodych naukowców. Oprócz badań nad rozkruszaniem materiałów jest autorem projektu bazy na Marsie. Budową prototypu zainteresowane jest Mars Society Polska oraz Toruń.
Administratorem danych osobowych jest Media Pakiet Sp. z o.o. z siedzibą w Białymstoku, adres: 15-617 Białystok ul. Nowosielska 50, @: biuro@elektroonline.pl. W Polityce Prywatności Administrator informuje o celu, okresie i podstawach prawnych przetwarzania danych osobowych, a także o prawach jakie przysługują osobom, których przetwarzane dane osobowe dotyczą, podmiotom którym Administrator może powierzyć do przetwarzania dane osobowe, oraz o zasadach zautomatyzowanego przetwarzania danych osobowych.
