• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
03.08.2023
Сколтех
11 208

Ученые показали, что распространенный метод повышения нефтеотдачи может «испортить» сланцевую скважину

4.5

Научная группа из Сколтеха изучила эффект от закачки в нефтеносный сланец двух химических составов для повышения нефтеотдачи. Оказалось, что обе испытанные жидкости — водный раствор промышленного поверхностно-активного вещества и взвесь наночастиц диоксида кремния — не подходят для разработки сланцевых месторождений. Вместо того чтобы облегчать добычу, эти химические агенты могут, наоборот, «запереть» нефть в пласте. По этой причине ученые рекомендуют исследовать альтернативные варианты повышения нефтеотдачи на сланцевых месторождениях.

Ученые показали, что распространенный метод повышения нефтеотдачи может «испортить» сланцевую скважину
Ученые показали, что распространенный метод повышения нефтеотдачи может «испортить» сланцевую скважину / ©Getty images / Автор: Дмитрий Жуков

Работа опубликована в журнале Energy & Fuels. По мере разработки скважины давление в нефтеносном пласте падает, и в какой-то момент продолжать извлекать нефть становится нерентабельно или даже невозможно без закачки в скважину разного рода веществ для увеличения нефтеотдачи. Причем на сланцевых месторождениях этот момент наступает раньше — на многих из них добыча вовсе не ведется без повышения нефтеотдачи.

Методы повышения нефтеотдачи делятся на три категории. Термические подразумевают нагрев пласта с целью снижения вязкости нефти и повышения мобильности — для этого используют, например, пар, горячую воду или воздух для реализации внутрипластового горения нефти. Мобильность также можно увеличить закачкой углекислого, природного газа — газовые методы основаны на эффекте расширения, «набухания» нефти и снижения вязкости за счет растворения более легких компонент. Наконец, в химических методах может использоваться вода с самыми разными добавками, и механизмы повышения нефтеотдачи у них отличаются.

Сланцевые месторождения — ценный ресурс, который расширяет возможности нефтедобывающих компаний и стран. Это источник углеводородов там, где раньше их с коммерческой точки зрения не было. Однако извлекать сланцевую нефть труднее, чем обычную, а проверенные временем методы повышения нефтеотдачи здесь могут иметь иной эффект, чем на традиционных месторождениях. Понять, какая часть привычного арсенала работает, какая нет и от чего это зависит — ключевая задача научных работников в нефтяной отрасли.

Денис Бакулин, руководитель фильтрационного эксперимента в Центре науки и технологий добычи углеводородов. Эксперимент раскрыл эффект от применения химического метода повышения нефтеотдачи / ©Денис Бакулин / Сколтех

Этот вопрос отчасти прояснила научная группа из Центра науки и технологий добычи углеводородов Сколтеха. Младший научный сотрудник Александра Щербакова, старший научный сотрудник Елена Мухина и их коллеги выполнили численное моделирование и провели два уникальных и технически сложных эксперимента на образцах нефтеносного сланца в рамках долгосрочного проекта по изучению способов увеличения нефтеотдачи баженовской свиты под руководством профессора Алексея Черемисина.

Цель экспериментов — проверить, целесообразно ли применять для повышения нефтеотдачи на сланцевых месторождениях закачку воды с наночастицами диоксида кремния либо раствор поверхностно-активного вещества — этот класс соединений известен в быту как основной компонент моющих средств и мыла.

«Мы рассмотрели 13 флюидов и выбрали два из них для испытаний на насыщенных нефтью цилиндрических образцах породы из баженовской свиты — группы месторождений в Западной Сибири, где сконцентрирована бо́льшая часть горючих сланцев в России, — рассказала первый автор научной публикации, младший научный сотрудник Александра Щербакова. — Сначала в образец закачали воду, и коэффициент вытеснения нефти составил 53 процента. В полевых условиях было бы меньше, но, грубо говоря, смысл этого показателя такой, что примерно половину нефти в коллекторе удалось бы извлечь. Этот показатель послужил ориентиром для оценки эффективности двух агентов, действие которых мы исследовали».

Первый агент — поверхностно-активное вещество с названием (сульфонат эфира натриевой кислоты). Хотя он действительно повысил коэффициент нефтеотдачи, в итоге показатель составил все те же 53 процента, что и при закачке обычной солёной воды, а значит, тратить деньги на этот промышленный химикат нет смысла.

Закачку первого агента не только выполнили экспериментально, но и смоделировали. Оказалось, что компьютерная модель верно предсказывает коэффициент нефтеотдачи, но упускает существенный побочный эффект. А именно, эксперимент показал, что поверхностно-активное вещество значительно снизило проницаемость породы, блокировав часть каналов в ней. Так что полагаться только на модели в решении описанной задачи явно преждевременно.

В эксперименте со вторым агентом, взвесью наночастиц в воде, проблема снижения проницаемости породы проявилась еще сильнее. «Из-за небольшого размера пор и каналов в породе, которые не превышают размер наночастиц, фильтрация флюидов с наночастицами может в конечном итоге привести к критическому повреждению сланцевой породы», — предостерегают в своей статье авторы исследования.

«Мы показали, что закачка воды и поверхностно-активного вещества — сравнительно недорогой и успешно используемый на традиционных месторождениях метод повышения нефтеотдачи — хуже подходит для добычи из сланцевых залежей, в частности баженовской свиты, и несёт в себе существенные риски. Чтобы узнать, сработают ли на сланцах другое поверхностно-активное вещество или иные методы повышения нефтеотдачи, закачка газа например, нужны дополнительные исследования», — подытожила старший научный сотрудник Елена Мухина, руководившая организацией и выполнением исследования.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 20:03
Андрей

Человек множеством способов загрязняет природу вокруг себя, преимущественно воду. В Мировой океан попадают как отходы с производств, так и тонны пластикового мусора. Все это способно отравлять жизнь морских животных, особенно редких вроде акул. Одним из малоизученных токсичных источников можно назвать наркотики, в частности кокаин. Случайное употребление этого вещества акулами раньше только предполагали, но теперь бразильские биологи нашли прямые доказательства.

Вчера, 17:59
Дарья Г.

На сегодня удалось подтвердить существование тысяч экзопланет, но лишь около 25 из них получилось запечатлеть напрямую. Причем из них лишь шесть объектов старше 100 миллионов лет. И вот, наконец, ученые смогли сделать снимок взрослой экзопланеты.

Позавчера, 12:00
НИУ ВШЭ

Международная команда исследователей с участием ученых из НИУ ВШЭ изучила, как люди, владеющие двумя языками (билингвы), ассоциируют время с пространством. Оказалось, что и в первом, и во втором языке они связывают прошлое с левой частью пространства, а будущее — с правой. При этом чем выше уровень владения вторым языком, тем сильнее выражена эта связь.

22 июля
Татьяна

Исследуя глубоководные сообщества в районе Тихого океана, богатом железомарганцевыми конкрециями, ученые из Великобритании неожиданно обнаружили новый источник кислорода. Теперь они опасаются, что разработка этих месторождений может нарушить сложившиеся экосистемы.

Позавчера, 12:00
НИУ ВШЭ

Международная команда исследователей с участием ученых из НИУ ВШЭ изучила, как люди, владеющие двумя языками (билингвы), ассоциируют время с пространством. Оказалось, что и в первом, и во втором языке они связывают прошлое с левой частью пространства, а будущее — с правой. При этом чем выше уровень владения вторым языком, тем сильнее выражена эта связь.

Позавчера, 20:03
Андрей

Человек множеством способов загрязняет природу вокруг себя, преимущественно воду. В Мировой океан попадают как отходы с производств, так и тонны пластикового мусора. Все это способно отравлять жизнь морских животных, особенно редких вроде акул. Одним из малоизученных токсичных источников можно назвать наркотики, в частности кокаин. Случайное употребление этого вещества акулами раньше только предполагали, но теперь бразильские биологи нашли прямые доказательства.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

15 июля
Александр Березин

Авторы нового исследования впервые показали, что круглые провалы в лунной поверхности не просто близки к многокилометровым пещерам на естественном спутнике Земли, но и располагают тоннелями, ведущими в глубину.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно