Ученые Пермского Политеха разработали вещество для добычи нефти

Пермские ученые из Политеха, действуя в сотрудничестве с китайскими коллегами, совершили прорыв, создав принципиально новую, экологически безопасную кислоту, предназначенную для интенсификации нефтедобычи в экстремальных геологических условиях.

Значительная часть российских нефтяных ресурсов, превышающая 50%, классифицируется как трудноизвлекаемая. Это связано с тем, что нефть заключена в микроскопических порах плотных пород на большой глубине. Традиционные методы оказываются неэффективными, что обуславливает необходимость применения нетрадиционных технологий, таких как кислотный гидроразрыв пласта. Этот метод предполагает закачку специального раствора под высоким давлением в пласт. Раствор вступает в реакцию с минералами, растворяя их и формируя новые трещины, облегчающие приток нефти к скважине. Однако в экстремальных условиях глубоких залежей традиционные кислотные составы демонстрируют ограниченную эффективность: их проникновение неглубоко, и они оставляют нежелательные осадки. Новая "умная" кислота, разработанная пермскими и китайскими учеными, обладает уникальными свойствами. Она способна самостоятельно находить пути в труднодоступные зоны пласта, отличается повышенной термостойкостью (на 14%) и полностью биоразлагаема, что исключает загрязнение скважины. Использование этой разработки позволяет повысить эффективность добычи, снизить негативное воздействие на окружающую среду и уменьшить эксплуатационные потери раствора на 55% по сравнению с аналогами.

Условия залегания современных углеводородных ресурсов характеризуются высокой плотностью пород, значительной глубиной (с температурами до 160 градусов) и сложной, неоднородной структурой, затрудняющей проницаемость. В таких условиях приток нефти существенно замедляется, что делает необходимым применение кислотных составов для растворения породы и создания каналов для движения флюида.

Традиционные кислотные растворы показывают низкую эффективность в экстремальных условиях. Ключевым фактором является обеспечение медленного и равномерного растворения минералов. Однако высокая температура ускоряет реакцию кислоты, что приводит к растворению наиболее проницаемых пород вблизи скважины, оставляя нетронутыми плотные и удаленные участки. Это также снижает технологическую эффективность кислотной обработки, поскольку кислота нейтрализуется у стенок скважины, не достигая глубоких зон пласта. Решением этой проблемы занимаются ученые, разрабатывая новые составы, адаптированные для работы в сложных условиях глубоких месторождений.

Разработка ученых из Пермского Политеха и их китайских коллег представляет собой особую кислоту, обладающую способностью самостоятельно находить оптимальные пути в пласте, формируя протяженные каналы для движения нефти и разлагаясь после использования, не оставляя вредных веществ. Ключевым компонентом состава являются поверхностно-активные вещества (ПАВ), придающие кислоте "умные" свойства.

ПАВ улучшают взаимодействие нефти с поверхностью породы и могут использоваться без дополнительных добавок. Кроме того, они легко разлагаются под воздействием нефти или природного газа, не причиняя вреда пласту. ПАВ позволяют контролировать геометрию трещины, увеличивать ее длину и снижать трение в трубопроводе, что делает их подходящими для стимуляции пласта на больших глубинах и при высоких температурах.

По словам Владимира Поплыгина, директора Когалымского филиала ПНИПУ, "поверхностно-активные вещества в 5-15% растворе соляной кислоты формируют вязкоупругую, экологически безопасную структуру. Эта структура, попадая в нефтеносный пласт, образует множество частиц, значительно повышающих вязкость состава (до 50 мПа·с), делая его гелеобразным. В отличие от аналогов, состав равномерно растворяет минералы, образуя сеть трещин, вместо того, чтобы уходить в высокопроницаемые породы. После обработки, под воздействием нефти или пластовой воды, вязкость геля снижается до менее чем 10 мПа·с, что облегчает извлечение остатков раствора, не блокируя трещины и не загрязняя пласт".

Сравнительные испытания показали, что разработанная кислота, благодаря гелеобразованию, снижает потери раствора почти на 55%, что уменьшает расход вещества и способствует созданию более протяженных трещин.

"Скорость химической реакции между нашим составом и породой также ниже, чем у гелевой и обычной соляной кислоты. Это подтверждает, что наш состав на основе ПАВ стабильно и медленно разъедает породу", – добавил Владимир Поплыгин.

Новый состав демонстрирует высокую совместимость с соляной кислотой и устойчивость к высоким температурам, сохраняя повышенную вязкость при 160 градусах, типичных для глубоких нефтяных пластов. Для сравнения, существующие кислотные системы эффективны только до 140 градусов. Таким образом, термостойкость новой разработки увеличена на 14,3%.

Инновационная, экологически чистая разработка ученых ПНИПУ и Китая открывает новые перспективы для освоения трудноизвлекаемых запасов углеводородов. "Умный" кислотный раствор может стать ключевым инструментом в повышении нефтедобычи в сложных геологических условиях.