Ученые из Сибирского федерального университета придумали, как эффективнее добывать нефть на месторождениях Восточной Сибири. Они испытали особые растворы, в которых есть биоразлагаемые вещества и наночастицы оксида кремния — это соединение используют, например, в медицине и пищевой промышленности. Как сообщила пресс-служба Минобрнауки РФ порталу Наука Mail, такие растворы лучше вымывают нефть из породы, чем обычная пластовая вода. При этом новый состав безопасен для природы. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда No 23-79-30022.
Сейчас во всем мире стараются повышать нефтеотдачу: запасов нефти становится все меньше. Но многие методы дороги, не всегда хорошо работают и могут навредить окружающей среде, особенно в уязвимых регионах, например, в Российской Арктике. Поэтому важно находить решения, которые и нефть помогают добывать, и экосистему не разрушают. Именно такой вариант и предложили специалисты Института нефти и газа СФУ.
Поверхностно‑активные вещества (ПАВ) помогают добывать нефть, уменьшая силу, которая удерживает нефть и воду отдельно друг от друга, и за счет этого нефть легче вымывается. Выбор же конкретного вида ПАВ зависит от поверхностной и диспергирующей активности, совместимости с породой и пластовой водой, физическими свойствами пласта (например, его температурой). Также важны низкая токсичность и биоразлагаемость, чтобы остатки ПАВ не разрушали почвы и растительность.
По словам кандидата технических наук, доцента кафедры бурения нефтяных и газовых скважин Института нефти и газа СФУ, старшего научного сотрудника лаборатории физико-химических технологий разработки трудноизвлекаемых запасов углеводородов СФУ Владимира Жигарева, оксид кремния позволяет сделать очень равномерную жидкость для вытеснения нефти — у него особые свойства, он почти ни с чем не реагирует. Если соединить наночастицы оксида кремния с ПАВ, эффект усиливается: сила сцепления между нефтью и водой становится еще меньше, а порода начинает иначе взаимодействовать с нефтью, что это помогает добывать ее эффективнее.
Мы сможем предотвратить слияние капель нефти в крупные «капли», а значит, обеспечить длительную мобильность нефти в водонасыщенной среде. Можно будет регулировать реологические характеристики флюида — то, как он меняется при течении по капиллярам горной породы, что особенно актуально при работе с низкопроницаемыми коллекторами. Кроме того, оксид кремния нетоксичен, он даже используется в пищевой промышленности как антислеживающий агент, сохраняющий сыпучую структуру продуктов. Это важно в условиях ужесточения экологических стандартов.
Ученые из СФУ проверили, насколько хорошо разные растворы помогают добывать нефть, которая «прилипает» к породе тонкой пленкой. Для этого они прогоняли через образцы породы обычную пластовую воду и специальные растворы — с поверхностно‑активными веществами (ПАВ), в которые добавили наночастицы.
Оказалось, что обычная вода хуже вымывает нефть, чем растворы с ПАВ. Лучше всего сработал раствор ТВИН‑80 в концентрации 1%, который дал самый высокий результат. Если брать его в меньшей концентрации, эффективность сильно падает.
Раствор Полисорбат‑20 во всех вариантах концентрации помогал добывать больше нефти, чем вода. Раствор кокамидопропил бетаина тоже оказался лучше воды, но тут есть нюанс: чем выше в нем концентрация ПАВ, тем меньше нефти удается извлечь.
Мы показали, что модификация вытесняющих растворов поверхностно-активных веществ наночастицами оксида кремния позволяет в ряде случаев дополнительно повысить коэффициент вытеснения нефти. Добавка наночастиц для растворов ТВИН-80 и Полисорбат-20 дала существенное повышение коэффициента вытеснения нефти по сравнению с исходными растворами. Например, добавка наночастиц оксида кремния 10 нм в раствор ТВИН-80 с концентрацией 0,5% повышает коэффициент вытеснения нефти на 12,5% по сравнению с пластовой водой и на 9,4% по сравнению с раствором ТВИН без нанодобавок.
Ученые отметили, что их работа помогает развивать более бережные способы добычи нефти в Восточной Сибири. Применяя безопасные для природы вещества, можно и окружающую среду меньше тревожить, и добывать нефть эффективнее — лучше осваивать местные месторождения.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что казанский реагент ускорил добычу тяжелой нефти на 50%.
