Ученые Пермского Политеха разработали наножидкость для повышения нефтеотдачи до 70%

Пермь, 17 ноя - ИА Neftegaz.RU. Ученые Пермского Политеха (ПНИПУ) создали экологичную наножидкость, которая позволяет увеличить коэффициент извлечения нефти (КИН) из пласта до 70%.
Об этом сообщили в учебном заведении.

Инновационный состав был разработан для решения проблемы низкой эффективности добычи, т.к. молекулярные силы прочно удерживают нефть в микроскопических порах горной породы. Традиционные технологии позволяют извлечь не более 40% запасов остаточной сырой нефти из низкопроницаемых коллекторов.

Существующие методы увеличения нефтеотдачи (МУН) имеют серьезные недостатки. Термические подходы требуют значительных энергозатрат, газовые технологии - дорогостоящих реагентов, а химические составы теряют эффективность из-за поглощения породой и создают экологические риски.

Наножидкости в последние год стали перспективными альтернативными вытесняющими агентами. Но и у наножидкостей есть недостатки:

• слипание наночастиц в более крупные рыхлые скопления - агломераты;
• неустойчивое диспергирование (растворение) наночастиц в пластовых условиях;
• термодинамическая нестабильность в пластовых условиях.

Дерзкие пермские ученые разработали инновационную систему «умных наножидкостей», включающую наночастицы Al₂O3, разлагающие углеводороды, наночастицы SiO₂, поверхность которых модифицирована гексадецилтриметоксисиланом, стабилизаторы Triton X-100 (поверхностно-активное вещество) и Brij 35 и умягченную воду с низкой соленостью.
Алюминиевые наночастицы помогают жидкости проникать в мельчайшие пустоты породы и разрушать скопления сырья снаружи. Кремниевые частицы работают изнутри, проникая в залежи углеводородов и разрушая их структуру.Специальные стабилизаторы Тритон X-100 и Бридж 35 создают на каждой частице защитную оболочку, заставляя их отталкиваться друг от друга.

Эта наножидкость экспериментально показала высокий потенциал для повышения нефтеотдачи остаточной нефти: межфазное натяжение снизилось с 29 мН/м до 1,80 мН/м, а контактный угол сместился со 150° до 25,5°. Наножидкость эффективно стабилизировала асфальтены и увеличила нефтеотдачу пласта.

На процесс повышения нефтеотдачи влияет синергический эффект от 4 процессов: коэмульгирование захваченных нефтяных фаз, совместная очистка поровых каналов, спонтанная самосборка компонентов наножидкости на границе раздела нефть-вода и мобилизация нефти под действием давления, вызванная структурным расслаиванием.

Серия экспериментов позволила ученым определить оптимальную концентрацию состава. Наибольший эффект достигается при дозировке 350 ppm (0,035%), что эквивалентно 350 г состава на 1 т воды.

Как пояснил профессор кафедры Нефтегазовые технологии, доктор технических наук Д. Мартюшев, наножидкость ослабляет связь между нефтью и водой в 16 раз. Это позволяет воде легко отделять капли нефти от поверхности породы и вытеснять их к скважине.

Испытания на кернах - цилиндрических образцах горной породы - подтвердили высокую эффективность состава. Применение технологии позволило увеличить нефтеотдачу на 21,5% по сравнению с использованием только воды низкой минерализации.

Эффективность разработки оказалась в 1,5-3 раза выше, чем у традиционных аналогов, которые в среднем обеспечивают рост добычи на 5-15%. Важным индикатором стало повышение давления в системе, что свидетельствует о проникновении раствора в самые узкие поры коллектора.

Состав отличается экологической безопасностью, т.к. состоит из нетоксичных компонентов и не образует вредных соединений в пласте. Дополнительным преимуществом является стабильность раствора, который сохраняет однородность в течение двух недель без расслоения.
Это свойство особенно ценно для промышленного применения, поскольку позволяет транспортировать, хранить и использовать состав без постоянного перемешивания. Технология обеспечивает максимальный эффект при минимальных затратах, делая ее экономически выгодной для нефтяной отрасли.

Результаты исследования опубликованы в международном научном журнале Molecular Liquids.


Автор: А. Шевченко