Учёные СФУ нашли усовершенствованный способ добывать больше нефти на месторождениях России. Повысить нефтеотдачу поможет силиказоль — коллоидный раствор двуокиси кремния в воде, получаемый из силикатной глыбы.
Добыча с помощью силиказоля работает почти в 6 раз интенсивнее, чем обычная технология заводнения (когда в пласт закачивается вода). Всё потому, что раствор существенно повышает смачиваемость породы, из которой добывается нефть. Учёные полагают, что такой метод позволит извлекать из пласта даже остаточные запасы «чёрного золота», которые не достать стандартными промышленными методами, а потому значительно повысится продуктивность нефтедобычи, в том числе на северных месторождениях края.
Повышение нефтеотдачи пластов — одна из главных проблем энергообеспечения во всём мире. В России сейчас наиболее распространены методы извлечения нефти при помощи воды, растворов поверхностно-активных веществ, щелочей и растворителей. Однако они обеспечивают сравнительно низкий коэффициент нефтеотдачи — в пределах 20–40%, при этом запасы, остающиеся в породе, могут достигать 60–80% от первоначальных разведанных геологических запасов нефти.
«Мы изучили потенциал применения силиказолей для увеличения нефтеотдачи пласта. Провели эксперимент по капиллярной пропитке образцов песчаника силиказолем, представляющим собой суспензию с наночастицами кремния. Силиказоль существенно меняет межфазное натяжение и смачиваемость породы, он вводится в нефтеносный пласт после воды и помогает вытеснять большое количество нефти, которая ранее оставалась недоступной для добычи. И если с помощью одной только воды можно достичь нефтеотдачи около 7% (данные полученные в ходе эксперимента по капиллярной пропитке), то благодаря силиказолю с размером наночастиц порядка 10 нм можно увеличить этот показатель до 40%», — рассказал научный сотрудник лаборатории физико-химических технологий разработки трудноизвлекаемых запасов углеводородов СФУ Максим Пряжников.
Учёный отметил, что применение силиказолей в нефтедобыче — это удачный пример развития новых универсальных отечественных технологий. В городе Дзержинск (Нижегородская область) начинает работу масштабное производство силиказоля, и оно включено в перечень государственных проектов, существенно влияющих на смежные отрасли промышленности. Продукция, которая будет производиться на предприятии «РусСилика», включена в отраслевые планы по импортозамещению в отрасли химической промышленности РФ.
У стабильного силиказоля широкая область применения: он может использоваться в нефтепереработке для синтеза катализаторов гидрокрекинга, в производстве трансформаторной стали для придания антикоррозийных свойств металлам, в фармацевтике, для улучшения свойств лакокрасочной продукции, а также для изготовления клеёв, бумаги, красок, строительных материалов и др.
«Компания „РусСилика“ предоставила нам образцы силиказоля для исследования. Мы насыщали керны нефтью, помещали одни образцы в водную среду, а другие — в силиказоль с различной концентрации наночастиц. В итоге было невооружённым глазом видно, сколько нефти вытесняется из породы при помощи этой суспензии, поскольку силиказоль и нефть не смешиваются — их граница очень чёткая», — продолжил Максим Пряжников.
Несомненное преимущество нового метода, предложенного красноярскими учёными, в том, что использование силиказоля не требует особого оборудования: ни специальных мешалок, ни ультразвукового воздействия. Достаточно на самом месторождении разбавить концентрат нужным количеством воды и заполнить им нефтяной пласт. В планах учёных — исследование эффективности силиказоля на образцах пород с различной пористостью и проницаемостью, а также опытные испытания на месторождениях.
