Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) разработали экологически безопасную композицию на основе биоразлагаемых поверхностно-активных веществ и наночастиц оксида кремния, которая лучше вытесняет нефть из пласта, чем вода. Ее использование позволит повысить нефтеотдачу сложных месторождений без вреда для окружающей среды.
Из-за значительного сокращения доступных нефтяных ресурсов сейчас во всем мире разрабатываются способы повышения нефтеотдачи пород. Поверхностно-активные вещества (ПАВ) давно используют в составе вытесняющих жидкостей благодаря их способности снижать межфазное натяжения между нефтью и водой — это увеличивает эффективность добычи. Выбор же конкретного вида ПАВ зависит от поверхностной и диспергирующей активности, совместимости с породой и пластовой водой, а также от физических свойств пласта, например, его температуры. Также важны низкая токсичность и биоразлагаемость, чтобы остатки ПАВ не разрушали почвы и растительность.
Авторы установили, что совместное использование ПАВ и наночастиц оксида кремния — соединения, применяющегося в медицине, пищевой промышленности и производстве стекла — может значительно снизить межфазное натяжение и изменить смачиваемость породы нефтью, за счет чего такие ПАВ лучше справляются с задачей вытеснения нефти.
«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», — рассказал один из авторов разработки, доцент кафедры бурения нефтяных и газовых скважин Института нефти и газа СФУ, кандидат технических наук Владимир Жигарев.
Ученые СФУ провели экспериментальные исследования физико-химических свойств и оценки извлечения из породы пленочной нефти наномодифицированными системами ПАВ. В результате удалось определить коэффициенты извлечения нефти при вытеснении ее из образцов породы. Оказалось, что при использовании наномодифицированных растворов ПАВ в определенных концентрациях результат был лучше, чем при вытеснении пластовой водой без добавления реагента.
«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», — объяснил Владимир Жигарев.
По оценкам ученых, использование предложенных композиций позволит значительно повысить эффективность разработки нефтегазоконденсатных месторождений, а также минимизировать техногенную нагрузку на окружающую среду.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда.
