Российские и китайские исследователи упростили добычу сланцевой нефти

❋ 4.4

Сланцевые месторождения нефти и газа обладают низкой проницаемостью, затрудняя добычу. Обычно для них применяют гидроразрыв пласта — закачку жидкости под давлением для создания трещин. Однако метод требует больших энергозатрат, ведет к перерасходу жидкости, закупорке пор и загрязнению. Ученые Пермского Политеха и Китая предложили безводный гидроразрыв с использованием сверхкритического диоксида углерода. Технология снижает давление на 43% и увеличивает длину трещин в 3,5 раза по сравнению с традиционной методикой.

ПНИПУ

# газ

# гидроразрыв пласта

# нефтедобыча

# нефть

Совместная разработка ученых Пермского Политеха и Китая повысит качество добычи нефти и газа из труднодоступных месторождений / © Артем Фомин, Getty images

Статья с результатами опубликована в журнале Geoenergy Science and Engineering. Несмотря на свою эффективность в добыче труднодоступных сланцевых нефти и газа, гидроразрыв пласта вызывает множество технических и экологических проблем: большой расход воды, химическое загрязнение, повреждение пласта из-за закупорки пор, высокая вязкость. Все это приводит научное сообщество к поиску безводных способов повышения проницаемости горных пород, например, с использованием газа.

Наиболее перспективным считается сверхкритический диоксид углерода (SC-CO₂) – это углекислый газ, который находится в состоянии выше своих критических температуры и давления, что наделяет его уникальными физическими и химическими свойствами.

– По сравнению со стандартным методом, гидроразрыв ScCO₂ обладает более высокой смешиваемостью с углеводородами и уменьшает закупорку нефти и газа; устраняет проблемы набухания глины и загрязнения пласта; способствует образованию большой сети трещин; а также обладает потенциалом крупномасштабного хранения углекислого газа, что соответствует политике двойного использования углерода, – объясняет Владимир Поплыгин, директор Когалымского филиала ПНИПУ, кандидат технических наук.

Ученые Пермского Политеха, Китайского университета нефти и Китайской академии наук изучили, как сверхкритический диоксид углерода влияет на морфологию, длину, ширину и давление образовываемой трещины. В результате представили технологию усиленного гидроразрыва пласта, который позволяет снизить нагрузку на окружающую среду и повысить эффективность добычи ресурсов.

Методика состоит из трех этапов: сначала с помощью ScCO₂ образуются микротрещины вокруг ствола скважины (при этом порода не разрушается); затем насос, закачивающий газ, останавливается, и при поддерживающем давлении скважина насыщается CO₂, который, вступая в реакцию с минералами, ослабляет структуру горной породы, уменьшает ее прочность и плотность; и только в конце для создания трещин, увеличения их ширины и сложности используется гидравлический разрыв пласта – подача жидкости под высокой скоростью.

Исследователи экспериментально проверили эффективность технологии с помощью разработанной конструкции для проведения настоящего гидроразрыва пласта. Она состоит из системы закачки жидкости, сбора данных, электропитания и устройства трехосного гидроразрыва, то есть трехстороннего давления на образец. Испытания сланцевой породы проводили по традиционной и предлагаемой технологии.

– Результаты показали, что по сравнению с жидкостью на водной основе, усиленный гидроразрыв пласта с диоксидом углерода снижает давление на 43%, а общая длина трещин получается больше примерно в 3,48 раза и с множеством ответвлений. Образующиеся разрывы в породе по стандартной методике существуют только на поверхности сланца и не могут проникнуть внутрь, тогда как с ScCO₂ трещины распространяются вдоль плоскости напластования и, по сути, проходят через весь образец породы. Все это говорит о том, что наша усиленная технология повышения проницаемости пласта имеет большие преимущества и перспективы в добыче труднодоступных ресурсов, – рассказывает Владимир Поплыгин.

Разработанная методика сверхкритического гидроразрыва пласта с применением углекислого газа открывает новые возможности в разработке сланцевых месторождений. Способ эффективен для увеличения сложности трещин в пласте, расширения их ширины и снижения давления. Кроме того, он способствует геологическому хранению углекислого газа, что помогает решать проблемы глобального изменения климата.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.