Эффективность и экологичность повышения добычи нефти из сложных пластов с помощью добавки экологически чистых гибридных наночастиц оксида титана и оксида кремния в жидкость для заводнения доказала группа ученых из России, Малайзии, Пакистана и Китая, 24 февраля сообщает пресс-служба Томского государственного университета (ТГУ).

Проведенное учеными численное исследование показало, что добавка гибридных наночастиц TiO₂ и SiO₂ в воду позволит увеличить скорость извлечения нефти на 28% и 6% по сравнению с использованием чистой воды и мононаножидкости соответственно. Это особенно актуально в связи с продолжающимся исчерпанием разведанных месторождений «легкой» нефти. При этом такой «зеленый» метод нетоксичен и не нанесет экологического ущерба окружающей среде.

Согласно данным Роснедр и Минэнерго, трудноизвлекаемые запасы в России составляют почти 60% от общего объема запасов нефти и более 40% ее добычи. А к 2030 году последний показатель, по прогнозам, достигнет 70%. При этом добыча нефти из сложных пластов затруднена из-за ее высокой вязкости.

Такие пласты также часто содержат плотные песчаники, сланцы или трещиноватые карбонатные образования, затрудняющие поток жидкости, а высокое содержание глины и естественные трещины быстро снижают интенсивность нефтеотдачи. Поэтому разработка эффективных технологий добычи «трудной» нефти сейчас очень важна для России.

Но эта же проблема из-за сложной геологии, низкой проницаемости и высокой неоднородности нетрадиционных резервуаров нефти встала и перед странами Юго-Восточной Азии. Там она усугубляется глубиной резервуаров, давлением, а также экономическими ограничениями.

Международная команда ученых провела численный анализ добычи нефти из нетрадиционных источников для диапазона температур от +100 °C до +200 °C на примере геометрической модели, в которой нетрадиционный резервуар нефти был представлен как призма. Уникальность примененного метода была в использовании экологически чистых гибридных наночастиц TiO₂ и SiO₂. Ранее их не исследовали как добавки при добыче нефти в тепловых и геометрических условиях сложных пластов.

Один из авторов исследования, заведующий научно-исследовательской лабораторией моделирования процессов конвективного тепломассопереноса механико-математического факультета ТГУ Михаил Шеремет пояснил, почему их команда и обратилась к экспериментам с моделью.

В настоящее время ученые и нефтедобывающие предприятия для повышения нефтеотдачи рассматривают возможности применения наножидкостей с двумя-тремя различными видами нановключений. Однако возможность провести лабораторные эксперименты с такими наносредами существует не всегда.

«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», — сообщил Шеремет.

Исследовательская команда изучила возможность оптимизации показателей добычи трудноизвлекаемой нефти, анализируя с помощью программного обеспечения ANSYS Fluent такие переменные, как массовый расход, пористость нефтеносного слоя и объемная доля наночастиц.

В результате они установили, что применение гибридной наножидкости с наночастицами TiO₂ и SiO₂ позволяет оптимизировать извлечение нефти из сложных пластов. В рассматриваемых условиях максимальная нефтеотдача достигалась при температуре всего +100 °C.

Добавление других наночастиц в жидкость для заводнения также способно повысить скорость добычи нефти, однако в этом случае будут выделяться химические вещества, загрязняющие окружающую среду. Важным преимуществом этого «зеленого» синтеза является также экономия энергии, поскольку он не требует высокого давления и температуры.

В исследовании приняли участие ученые из ТГУ, малайзийских Азиатско-Тихоокеанского университета технологий и инноваций, Технологического университета Петронас и Университета Кебангсаан, а также пакистанского Университета науки и технологий и китайского Сианьского технологического университета.

Результаты проделанной работы ученые представили в статье «Численное исследование по прогнозированию коэффициентов извлечения нефти из нетрадиционных пластов при высоких температурах с использованием экологически чистых гибридных наножидкостей» (Numerical study on the prediction of oil recovery rates in unconventional reservoirs at high temperatures using ecologically friendly hybrid nanofluids), опубликованной в журнале Heliyon (Q1) издательского дома Elsevier.

glavno.smi.today