Исследователи из Сибирского федерального университета (СФУ) провели работу по изучению методов контроля разрушения гелей, используемых в процессе гидроразрыва пласта для увеличения добычи нефти. В ходе лабораторных экспериментов были получены обнадеживающие результаты, которые подтвердили улучшение характеристик составов, о чем сообщило Наука Mail в пресс-службе Минобрнауки России.
Гидроразрыв пласта представляет собой технологию, которая позволяет увеличить проницаемость нефтеносных пород. Этот процесс включает закачку жидкости под высоким давлением в скважину, что приводит к образованию трещин в породе. Важно, что вместе с жидкостью закачивается проппант, который препятствует закрытию трещин. Для транспортировки этих частиц на значительную глубину используются вязкие гели на основе гуаровой смолы. Однако после завершения процесса гидроразрыва возникает необходимость в удалении геля, так как его остатки могут усложнить приток нефти. Для этой цели применяются деструкторы или "брейкеры", которые разрушают полимерные цепочки геля, снижая его вязкость и облегчая его вывод. Ключевым моментом является точное определение времени разрушения: слишком раннее разрушение может нарушить перенос проппанта, а слишком позднее — замедлить процесс добычи.
В рамках исследования, проведенного специалистами Института инженерной физики и радиоэлектроники и Института нефти и газа СФУ, была изучена эффективность промышленных деструкторов в сочетании с гелями, дополненными наночастицами. Эти добавки способны изменять свойства составов, и ученые проверили, как их концентрация и сами наночастицы влияют на вязкость и скорость разрушения геля. Эксперименты проводились при температуре 25 °C и атмосферном давлении, что позволяло изучить влияние наночастиц без учета дополнительных факторов.
Соавтор исследования Максим Пряжников отметил, что полученные результаты помогут в выборе добавок, которые будут регулировать свойства геля и время его разрушения. Однако для точного прогноза поведения в условиях пласта данные лабораторных исследований необходимо адаптировать под конкретные условия месторождения.
Другой соавтор Владимир Жигарев подчеркнул, что управление моментом разрушения возможно, но зависит от множества факторов, влияние которых ещё предстоит исследовать. Он также отметил необходимость перехода от лабораторных испытаний к опытно-промышленным, что станет следующим шагом в работе коллектива.
Исследователи планируют провести дальнейшие испытания, чтобы изучить закономерности поведения гелей при повышенных температурах и давлениях, которые характерны для многих месторождений. Полученные данные окажут значительное влияние на разработку новых составов для гидроразрыва, особенно для низкопроницаемых коллекторов, где запасы нефти труднодоступны. Кроме того, важным направлением станет оптимизация расхода реагентов: точный выбор концентрации деструкторов позволит существенно сократить затраты на дорогие добавки.
На данный момент улучшение реологических и фильтрационных характеристик гелей подтверждено лишь в лабораторных условиях. Для их промышленного применения требуется провести испытания в условиях месторождений, фильтрационные эксперименты на керне, а также микрофлюидные моделирования трещин. В дальнейшем запланированы опытно-промысловые работы на скважинах с контролем дебита, давления и выноса наночастиц. Также потребуется оценка экономической эффективности и возможных экологических последствий от внедрения новых технологий.