Работа велась с учеными из Китая, Малайзии и Пакистана
Ученые Томского государственного университета, Азиатско-Тихоокеанского университета технологий и инноваций, Технологического университета Петронас и Университета Кебангсаан из Малайзии, а также из Университета науки и технологий из Пакистана и Сианьского технологического университета из Китая доказали, что экологически чистые гибридные наночастицы оксида титана и кремния повышают эффективность добычи нефти из нетрадиционных пластов. При этом новый метод поможет минимизировать ущерб для окружающей среды. Об этом сообщает пресс-служба ТГУ.
Наночастицы: новый шаг в нефтедобыче
Россия сидит на нефтяном сундуке, но достать золото из него становится все сложнее. По данным Роснедр и Минэнерго, в России на трудноизвлекаемые запасы (ТрИЗ) приходится почти 60% от общего объема запасов нефти и более 40% ее добычи. Ее добыча требует сложных технологий, и часто сопровождается разрушением окружающей среды. Однако ученые Томского государственного университета (ТГУ) совместно с коллегами из Малайзии, Пакистана и Китая предложили новый способ: наночастицы, которые облегчают добычу и делают процесс экологичнее.
Добывать нефть из нетрадиционных пластов — сложная задача. Все из-за большого объема и сложной структуры вещества, которое отличается высокой вязкостью. Дело в том, что нетрадиционные резервуары часто содержат плотные песчаники, сланцы или трещиноватые карбонатные образования, что затрудняет поток жидкости.
Такие же проблемы, вызванные сложной геологией, низкой проницаемостью и высокой неоднородностью нетрадиционных резервуаров нефти существует и в странах Юго-Восточной Азии.
Как работает технология?
Гибридная наножидкость с наночастицами оксида титана (TiO2) и оксида кремния (SiO2) добавляется в воду, используемую при добыче нефти. Численные исследования показали, что эта наножидкость повышает извлечение нефти из нетрадиционных пластов на 28% по сравнению с обычной водой и на 6% – по сравнению с традиционными наножидкостями.
Другими словами, нефтяные компании получают возможность добывать больше нефти при меньших затратах. Более того, метод позволяет минимизировать ущерб экологии, поскольку «зеленый» синтез наночастиц не выделяет токсичных веществ. Это значит, что технология не отравляет воду и почву, а также не представляет опасности для человека.
«Сейчас ученые и предприятия нефтедобывающей отрасли для повышения нефтеотдачи рассматривают применение наножидкостей с двумя или даже тремя различными материалами в качестве нановключений. Основная проблема в том, что не всегда есть возможность провести эксперименты с такими наносредами. Соответственно, их теплофизические, да и любые другие транспортные характеристики экспериментально недоступны. Поэтому приходится использовать различного рода теоретические корреляции для определения этих параметров. Сейчас по результатам серии вычислительных экспериментов и установления возможности роста нефтеотдачи за счет применения наножидкостей уже можно вести разговор с инженерами: давайте попробуем повторить полученный эффект в реальных условиях», — прокомментировал один из авторов исследования, заведующий научно-исследовательской лабораторией моделирования процессов конвективного тепломассопереноса ММФ ТГУ Михаил Шеремет.
Что показали исследования?
Исследования проводились в условиях высоких температур (от +100°C до +200°C) на геометрической модели нефтяного резервуара. Команда ученых доказала, что именно TiO2 и SiO2 лучше всего работают в таких условиях.
Программное обеспечение ANSYS Fluent позволило моделировать добычу нефти с учетом различных параметров: массового расхода, пористости слоя и концентрации наночастиц. В результате пик нефтеотдачи был зафиксирован при температуре +100°C.
Преимущество метода в том, что он не требует сверхвысоких температур и давления, что снижает энергозатраты на добычу. Кроме того, в отличие от традиционных наножидкостей, гибридные наночастицы не выделяют вредных химических соединений, что делает их применение безопасным для окружающей среды.
Мы провели серию вычислительных экспериментов и доказали, что использование наночастиц может значительно повысить эффективность добычи нефти. Теперь стоит задача провести испытания в реальных условиях, – объясняет Михаил Шеремет.
Исследования ведутся с 2021 года, и уже сейчас технология привлекает внимание нефтяных компаний. Ее внедрение может стать важным шагом в развитии нефтедобычи в России и снизить зависимость от традиционных месторождений.
Отмечается, что аналогичные методы с использованием наночастиц могут повысить скорость добычи нефти, но также во время этих процессов выделяются различные химические вещества, которые загрязняют окружающую среду.
Читайте также: