В условиях, когда мировые запасы углеводородов истощаются, а добыча на зрелых месторождениях становится все сложнее и дороже, актуальным вопросом для нефтяной отрасли становится не поиск новых залежей, а максимальное извлечение уже разведанных.
Без затрат и загрязнений
Нефть заполняет микроскопические пустоты в песчаниках и известняках. Капиллярные силы прочно удерживают углеводороды. Термические технологии в нефтедобыче, например, закачка пара, требуют больших энергозатрат, газовые — дорогостоящих реагентов, а химические составы несут экологические риски.
Стандартной практикой является заводнение пластов – закачка воды для вытеснения нефти. Однако этот метод также далек от совершенства: по данным испытаний на кернах (образцах горной породы), таким способом извлекается в среднем лишь около 55% запасов. Оставшаяся нефть прочно «запирается» в порах коллектора. Ответом на этот вызов может стать разработка ученых из Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), создавших уникальную наножидкость для увеличения нефтеотдачи пластов.
Колоссальный результат
Применение наножидкости позволило в лабораторных условиях поднять коэффициент извлечения нефти до 70%. Цифра в 15 процентных пунктов прироста может показаться скромной, но за ней скрывается увеличение добычи на более чем 21% от первоначального объема. Для отрасли, где борьба идет за каждый процент, это колоссальный результат.
Секрет эффективности жидкости – в ее продуманном составе. Она создана на основе умягченной воды и содержит два типа наночастиц, работающих в синергии. Алюминиевые частицы атакуют нефтяные структуры снаружи, разрушая их целостность, в то время как кремниевые действуют изнутри, дробя капли нефти на более мелкие.
Раствор, к слову – экологически безопасный, проникает в самые узкие подземные каналы и выталкивает оттуда ранее недоступные запасы. Стабильность этой сложной композиции, которую обеспечивают неионогенные соединения, достигает двух недель, что критически важно для транспортировки и промышленного применения.
Главный ресурс – эффективность
Результат ПНИПУ с показателями прироста (+15 п.п.) в России до сих пор не имел аналогов. Разработки последних лет, в основном, касались смежных областей. Так, ученые Казанского федерального университета создали универсальный реагент для добычи и транспортировки нефти и газа в условиях Арктики и Крайнего Севера. Он препятствует образованию гидратов на промысловом оборудовании — областей, где вода и газ образуют частицы соединения, похожего на лед, которые при слипании между собой превращаются в пробку, закупоривающую трубопроводы. А ученые России и Китая разработали метод усиленного гидроразрыва пласта с применением сверхкритического диоксида углерода. Он повысит эффективность добычи нефти и газа из труднодоступных месторождений. Технология позволяет на 43% снизить давление и в 3,5 раза увеличить длину трещин по сравнению со стандартной методикой.
Мир постепенно отходит от экстенсивной модели добычи, переходя к интенсивной, где главный ресурс – эффективность. Российская наножидкость вносит весомый вклад в эту гонку технологий. Она позволяет увеличить добычу на существующих месторождениях без масштабных капитальных вложений в геологоразведку, фактически превращая «запертые» запасы в извлекаемые.
К реальным месторождениям
После лабораторных исследований пройдут пилотные испытания на реальных месторождениях с различными геологическими условиями. Внедрение такой наножидкости способно не только повысить экономические показатели, но и стимулировать технологическую модернизацию всей отрасли, подтолкнув ее к более тесной интеграции с цифровыми продуктами, такими как искусственный интеллект и цифровые двойники.
AI может использоваться для автоматизированного подбора оптимального состава наножидкости под конкретные параметры пласта – его пористости, проницаемости и состава нефти. Цифровой двойник месторождения позволит смоделировать процесс закачки и спрогнозировать результат, минимизируя риски и максимизируя эффективность.
Дмитрий Мартюшев, профессор кафедры «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ, доктор технических наук: «Традиционные технологии дают прирост нефтеотдачи на уровне 5–15%. В нашем случае он выше в 1,5–3 раза».