Сибирские ученые установили влияние наночастиц на увеличение нефтеотдачи
Добавка наночастиц в вытесняющую из микропористой среды нефть жидкость значительно улучшает извлечение нефти, выяснили в ходе исследования ученые Сибирского федерального университета совместно с коллегами из Новосибирского государственного университета, 18 октября сообщила пресс-служба СФУ.
Исследователи смоделировали процесс вытеснения нефти наножидкостью и установили, что вода продвигается по насыщенной нефтью среде в виде отдельных струек-ручейков. При этом достаточно быстро такие ручейки прорываются к выходу из пласта, после чего их работа прекращается, тогда как наножидкость вытесняет нефть однородным фронтом, что приводит к повышению коэффициента извлечения нефти.
Большая доля всех разведанных мировых запасов нефти находится в терригенных (песчаных) коллекторах, и нефть приходится извлекать из пористой породы, состоящей из частиц песка с размером зерен от 0,01 до 10 мм. Пустоты между отдельными песчинками похожи на разветвленную сеть микроканалов размерами от 1 до 1000 мкм.
Для разработки таких месторождений обычно используется метод «заводнения пласта»: нефть вытесняется из песка водой или растворами поверхностно-активных веществ (ПАВ). Однако эффективность извлечения нефти этими способами считается неудовлетворительной — средняя нефтеотдача пластов колеблется от 25% до 40%.
Для увеличения этого показателя нефтедобытчики используют паротепловое воздействие на пласт, внутрипластовое горение, вытеснение нефти горячей водой, а также закачивают в пласт или воздух или газ. Но все эти методы поставленной задачи в полной мере не решают.
Соавтор исследования, старший преподаватель кафедры бурения нефтяных и газовых скважин Института нефти и газа СФУ, научный сотрудник лаборатории физико-химических технологий разработки трудноизвлекаемых запасов углеводородов Владимир Жигарев рассказал:
«Мы использовали для моделирования экспериментально измеренные значения межфазного натяжения и краевого угла смачивания на границе нефть — горная порода — наножидкость. В качестве наножидкости использовали водную суспензию с наночастицами оксида кремния средним размером 5 нанометров. Концентрация наночастиц варьировалась от 0 до 1 мас. % (массовая доля наночастиц в суспензии — прим. ИА Красная Весна)».
Полученный исследователями результат показал, что добавка в вытесняющую жидкость наночастиц значительно повышает коэффициент извлечения нефти. Так, замена обычной воды на наносуспензию с 1 мас. % SiO₂ размером 5 нм повышает этот коэффициент более чем в два раза. Такой эффект достигается за счет улучшения смачивания горной породы, пояснил Жигарев.
Поскольку движение наножидкости при высоких концентрациях наночастиц происходит однородным фронтом по всему объему, то в результате ее использования «гораздо больший объем пористой породы охвачен ее вытесняющим движением, следовательно, большее количество нефти вымывается из породы. Это исследование подтверждает перспективы использования наночастиц для разработки уже открытых и проектирования новых месторождений», — заявил ученый.
