Специалисты Сибирского федерального университета (СФУ) разработали новый подход к увеличению нефтеотдачи пластов на основе биоразлагаемого полимера, что позволяет добывать нефть с меньшим влиянием на окружающую среду.
Современная нефтегазовая отрасль всё чаще сталкивается с так называемыми трудноизвлекаемыми запасами нефти, требующими применения новых технологий для их извлечения. Эффективность традиционных способов добычи, таких как заводнение, не превышает 40%. В то же время добыча сланцевой нефти, месторождения которой зачастую находятся в обжитых людьми районах, или нефти в Арктике поднимает вопрос о минимизации влияния на окружающую среду.
Для интенсификации добычи широкое распространение получили методы полимерного заводнения — вытеснения нефти водными растворами полимеров. Подобные растворы имеют большую вязкость, чем вода, и поэтому эффективнее вытесняют нефть из пласта. Особое внимание учёных привлекли такие биополимеры, как крахмал, ксантановая камедь и карбоксиметилцеллюлоза. Они биоразлагаемы, общедоступны и устойчивы к пластовым условиям.
Специалисты Сибирского федерального университета разработали новый подход к увеличению нефтеотдачи пластов на основе ксантановой камеди, широко используемой в пищевой промышленности. Они добавляли наночастицы различного размера и химического состава в водный раствор биополимера и изучали влияние полученных нанокомпозитных флюидов на повышение коэффициента вытеснения нефти в лаборатории. В качестве поровой среды, имитирующей терригенную породу‑коллектор, использовались микрофлюидные чипы.
Последовательно изучались вытеснение нефти дистиллированной водой, водным раствором биополимера без и с добавками наночастиц, влияние состава, концентрации, размера и морфологии наночастиц на эффективность процесса. Рассматривались 0,4%-й раствор ксантановой камеди, сферические наночастицы различных оксидов и нанотрубки оксида алюминия размерами от 7 до 114 нм. Концентрация наночастиц выдерживалась в диапазоне от 0,125 до 1%. Наибольшую эффективность в вытеснении нефти показали нанотрубки и диоксид кремния.
По результатам работы учёными была подготовлена и опубликована статья в высокорейтинговом научном журнале, посвящённом полимерам. В ней авторы говорят о перспективности выбранного направления исследований. Они отмечают, что предложенный нанокомпозитный флюид на основе ксантановой камеди позволяет значительно повысить коэффициент вытеснения нефти, одновременно снижая вредное влияние на окружающую среду. Авторы отдельно подчёркивают тот факт, что подобные систематические исследования проводились впервые.
С помощью экспонатов Политехнического музея мы можем проследить развитие технологии извлечения нефти. В собрании музея представлен стенд «Основы разработки нефтяных месторождений», иллюстрирующий основные виды интенсификации добычи нефти по состоянию на 1980 год.
Всего на стенде представлено шесть основных видов нефтедобычи, для каждого из которых в центральном окошке указывается коэффициент извлечения нефти. В качестве одного из прогрессивных на тот момент методов приведён подземный ядерный взрыв, активно изучавшийся в СССР, но так и не получивший широкого применения.