Пермские ученые узнали, как снизить парниковый эффект с помощью закачки углекислого газа в нефтяные пласты
Согласно докладу Всемирной метеорологической организации, концентрация углекислого газа в атмосфере увеличилась на 11,4 процента только за последние 20 лет. Уровень парниковых газов растет, обрекая планету на повышение температуры на многие годы вперед. Одним из возможных выходов считается улавливание, использование и хранение углекислоты в нефтяных скважинах, откуда газ не выходит на поверхность. Но сложные реакции, которые происходят между ним, горной породой и жидкостью в ней, до сих пор изучены мало. Ученые Пермского Политеха исследовали изменения в структуре пласта при взаимодействии с углекислым газом и выяснили, что его закачка в горную породу ведет к блокированию пор — это снижает их проницаемость на 60-70 процентов и тем самым мешает добыче нефти. Результаты помогут лучше понять, как оптимизировать закачку углекислого газа.
Статья опубликована в Chemical Engineering Journal. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Парниковый эффект ведет к повышению температуры на планете, задерживая солнечное тепло. Это естественный процесс, но на него значительно влияет деятельность человека. Ископаемые виды топлива, такие как нефть, остаются основными источниками энергии, однако при их сжигании в атмосферу выделяются парниковые газы. Среди них – углекислый, который усиливает глобальное потепление, поэтому его необходимо как-то утилизировать.
Эффективным решением считается улавливание, использование и хранение этого газа в нефтяных пластах. Его очищают от примесей, сжимают и под высоким давлением закачивают в пласт, где смешивают с жидкостью внутри. Это также увеличивает текучесть нефти и тем самым повышает ее добычу. Технология пользуется популярностью, однако микроскопические процессы и то, как растворение газа влияет на свойства породы, все еще изучены недостаточно. Сложные физико-химические реакции между углекислотой – растворенным в воде углекислым газом – и породой может влиять на физические свойства последней: пористость, проницаемость, смачиваемость и так далее. От них зависит, как много нефти получится выкачать из пласта.
Ученые Пермского Политеха изучили, что происходит, когда углекислый газ закачивают в горные породы для безопасного хранения. Они провели эксперимент на керне – образце длиной 20 миллиметров и диаметром 10 миллиметров, вырезанном из горной породы. Его высушили, проверили на герметичность и просканировали через томограф, в результате чего получили 3D-изображения и возможность рассмотреть поры. Затем его заполняли дистиллированной водой, насыщенной углекислым газом, после чего проводили повторное сканирование, чтобы увидеть и сравнить изменения в структуре. В процессе эксперимента измерялось количество жидкости, выходящей из керна, а также изучались жидкость и осадок, которые образовались в результате реакции.
Выяснилось, что закачка углекислого газа влияет на проницаемость пласта – этот показатель крайне важен для нефтедобычи.
«Эксперимент показал, что углекислота приводит к неоднозначным изменениям в структуре пор. Растворяясь в пластовой воде, она вступает в химическую реакцию с горной породой и тем самым запускает два противоположных процесса. Вначале газ разрушает тонкие стенки между порами, делая их больше (за счет увеличения пустот, сквозь которые течет жидкость, увеличивается и проницаемость): после 35 часов реакции пористость повысилась почти на два процента (с 14 до 16 процентов). Однако позднее в результате этой реакции образуется осадок карбоната калия в виде кристаллов, которые могут блокировать поры и этим мешать нефтедобыче. Это приводит к резкому уменьшению проницаемости», – комментирует Дмитрий Мартюшев, профессор кафедры нефтегазовых технологий ПНИПУ, доктор технических наук.
При дальнейшей закачке углекислоты начинает выпадать карбонат магния. Поначалу он выглядит как пушистый осадок с рыхлой структурой и крупными порами – такая структура временно улучшает проницаемость породы. Однако потом он начинает образовывать чешуйчатые кристаллы, из-за чего ток жидкости снова усложняется и поры продолжают блокироваться. В результате проницаемость породы снижается на 60-70 процентов по сравнению с первоначальной.
Исследование ученых Пермского Политеха поможет лучше понять, как безопасно закачивать углекислый газ в пласты, чтобы хранить его и добывать больше нефти. Этот процесс оказался более сложен, поэтому прежде, чем использовать газ для повышения нефтеотдачи или утилизации в пластах, политехники рекомендуют проводить лабораторные исследования его взаимодействия с водой и горной породой, чтобы исключить негативные последствия, которые ведут к снижению добычи. В будущем ученые планируют провести дополнительные эксперименты с разной скоростью потока и давлением, чтобы изучить, как эти факторы влияют на закупорку пор.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Физики Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из Алферовского университета и ИТМО показали, как управлять свечением углеродных точек, помещая их на полупроводниковые нанопровода.
Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно