- Статьи
- Наука и техника
- Скважное дело: технологию адресной доставки лекарств применят для добычи нефти
Скважное дело: технологию адресной доставки лекарств применят для добычи нефти
Для повышения нефтеотдачи месторождений ученые позаимствовали технологию из медицины. Они предложили помещать поверхностно-активные вещества (ПАВ) в носители из диоксида кремния по аналогии с тем, как лекарства помещают в капсулы при направленной доставке препаратов. По оценкам исследователей, этот принцип может увеличить добычу нефти на 10–15% на месторождениях, которые прошли пик добычи и находятся на стадии ее снижения, и повысить эффективность существующих технологий разработки пластов. Однако необходимы дальнейшие испытания. Подробнее о новой технологии — в материале «Известий».
Адресная доставка для нефтедобычи
В результате сотрудничества инженеров-нефтяников со специалистами по адресной доставке лекарств Сколтеха ученые предложили новые поверхностно-активные вещества для увеличения нефтеотдачи скважин, а также инновационный способ повышения эффективности таких реагентов. Молекулы активного вещества помещаются в носители из диоксида кремния — подобный принцип используется в направленной доставке лекарств.
ПАВы широко используются для увеличения нефтеотдачи, рассказали «Известиям» ученые. Эти реагенты закачиваются в скважину в составе водного раствора и помогают высвободить нефть за счет уменьшения межфазного натяжения на границе раздела воды и нефти, улучшения смачиваемости породы водой и — при дополнительной закачке газа — появления пены, которая повышает подвижность углеводородов. В работе исследователей из Сколтеха описан способ улучшить указанные свойства существующих реагентов и предложены два новых поверхностно-активных вещества.
Образец карбонатной горной породы/карбонатная горная порода
— Саму идею инкапсуляции, заключения действующего вещества в оболочку, мы позаимствовали из медицины — для нефтедобычи она нова. Оба поверхностно-активных вещества, изученных в работе, ранее не были детально исследованы и не подвергались инкапсуляции. Образующие в нашем случае оболочку среднепористые частицы диоксида кремния тоже не получили достаточного внимания в контексте методов повышения нефтеотдачи: большинство работ сосредоточено на других системах доставки, — поделился подробностями аспирант Сколтеха по программе «Нефтегазовое дело» Арсений Чекалов.
Ученые показали синергическое взаимодействие между распадающимися капсулами и заключенными в них ПАВами. В экспериментах с образцами нефтеносной породы новые композиции продемонстрировали ценные для повышения нефтеотдачи свойства.
Во-первых, они имеют достаточно низкий коэффициент адсорбции на породе, что приводит к низкому расходу реагента на грамм породы, а значит, то же количество реагента проникнет глубже в пласт. Во-вторых, реагенты существенно снижают межфазное натяжение на границе раздела сред между водой и нефтью. В-третьих, значительно улучшается смачиваемость карбонатных пород водой, что позволяет ей лучше вытеснять нефть. Более того, все три свойства улучшались при инкапсуляции реагентов в оболочку из диоксида кремния, рассказали специалисты.
По самым смелым предположениям ученых, при использовании новой методики уровень добычи можно будет повысить на 10–15%. Метод может применяться на тех месторождениях, на которых ведется нефтедобыча. Обычно они находятся на третьей или четвертой стадии эксплуатации, которые характеризуются падением добычи и высокой обводненностью. Это означает, что большая часть запасов нефти, которую можно добыть естественным путем, уже исчерпана и необходимо применять специальные технологии, рассказал «Известиям» Арсений Чекалов.
Ученые предлагают подобные методы увеличения нефтеотдачи для того, чтобы извлечь из пор горной породы остаточную нефть.
— Мы получили весьма многообещающие результаты, которые недвусмысленно показали, что инкапсуляция может повышать эффективность вытеснения нефти за счет синергического взаимодействия на границе раздела фаз. Однако эта работа — лишь первый шаг, — сообщил руководитель исследования, старший преподаватель Центра науки и технологий добычи углеводородов Сколтеха Чэнгдонг Юань.
Перспективность методики
Далее ученым необходимо оценить системы инкапсулированных ПАВов в условиях динамического течения, как при эксплуатации реального коллектора, в том числе в экспериментах с заводнением керна и контролируемым разрушением капсул. Такие испытания понадобятся для того, чтобы приспособить технологию к разным типам коллекторов и сделать ее более гибкой и надежной с точки зрения реального использования на месторождениях.
Несмотря на значительные запасы нефти в России и в мире, ее ресурс исчерпаемый. Ученые задумываются не только об альтернативах нефти, но и об увеличении нефтеотдачи пластов. Этот аспект актуален для нефтедобывающих предприятий по всему миру, рассказал «Известиям» член Общественного совета Базовой организации государств — участников СНГ по экологическому образованию, доцент департамента экологической безопасности и менеджмента качества продукции Института экологии РУДН имени Патриса Лумумбы Владимир Пинаев.
— ПАВы довольно популярны как вещества, способствующие лучшей нефтеотдаче. Используя оболочку (метод инкапсуляции), авторы предполагают добиться адресной доставки. В то же время сложным остается вопрос собственно доставки в конкретную локацию, наблюдения и разрушения капсулы в пластовых условиях, — отметил эксперт.
О том, насколько эффективным окажется внедрение метода в нефтяной промышленности, на данный момент судить сложно — необходимы эксперименты с нефтью разных месторождений, после которых можно будет говорить предварительно об эффективности, рассказал профессор кафедры разработки и эксплуатации нефтяных месторождений РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина, профессор кафедры экологически чистых технологий Института экологии РУДН, член редколлегий журналов «Нефтяное хозяйство», «Территория НЕФТЕГАЗ», «Бурение и нефть» Александр Дроздов.
— Важно помнить, что внесение любого дополнительного вещества в окружающую среду должно производиться с предельной осторожностью, — подчеркнул специалист.
По его словам, следуя презумпции экологической опасности любой деятельности, необходимо обратить внимание на предельно допустимые концентрации (ПДК) предлагаемых веществ, если они установлены. Если не установлены — установить до начала полевых испытаний.
— Помимо лабораторной стадии, необходимы полевые испытания предложенных технологий как в районах Крайнего Севера, так в южных добывающих регионах, — сказала доцент департамента экологической безопасности и менеджмента качества продукции Института экологии РУДН имени Патриса Лумумбы, член редколлегии научного интернет-журнала «Отходы и ресурсы» Татьяна Ледащева.
Исследование опубликовано в журнале Advances in Geo-Energy Research.
