0 Shares 98908732 Views

Новая надежда: наножидкость для повышения нефтеотдачи

Исследователи из Хьюстонского университета (США) и Университета нефти в г. Чэнду (КНР) разработали наножидкость, которую можно применять для повышения нефтеотдачи, и уже получили конкретные результаты.

По мере того, как темпы бурения новых скважин значительно снижаются, из старых скважин можно получить еще многое. После вторичной добычи с помощью заводнения третичные методы интенсификации добычи берут верх. В ближайшие годы снижение стоимости таких технологий будет особенно актуальным.

Некоторое время назад стали известны результаты новых научных исследований. Ученые из Хьюстонского университета опубликовали доклад с описанием «решения, основанного на нанотехнологиях», которое может увеличить добычу нефти третичными методами на 15 % и снизить объем дополнительной жидкости, закачиваемой в скважину. Лучше всего это решение подходит для многострадальных компаний, добывающих сланцевую нефть. Инвесторы утверждают, что его можно применять «без значительных затрат».

Двойственные свойства

В докладе исследователей, опубликованном в июне в «Трудах Национальной академии наук» (Официальный журнал Национальной академии наук США), утверждается, что амфифильные нанолисты на основе графена, обладающие двойственными свойствами, не уступают традиционным химическим и другим нанотехнологиеским решениям и даже могут работать более эффективно.

Так называемые частицы Янус (по аналогии с древнеримским двуликим божеством) характеризуются двумя или более физическими свойствами, благодаря которым для одной частицы может быть характерен разный химический состав: для данных нанолистов это означает как гидрофобные, так и гидрофильные свойства.

В заявлении для прессы соавтор исследования, выпускник Хьюстонского университета Дань Ло (Dan Luo) объясняет: когда данная жидкость встречается в пласте со смесью пластовой воды и нефти, нанолисты, которые находятся в ней, самопроизвольно приближаются к водонефтяному контакту, снижая поверхностное натяжение на границе фаз и помогая нефти двигаться в сторону добывающей скважины.

Вид на графеновые нанолисты через просвечивающий электронный микроскоп

Вид на графеновые нанолисты через просвечивающий электронный микроскоп

Благодаря этим двойственным и амфифильным свойствам в определенных условиях данная жидкость на основе нанолистов образует прочную эластичную и самовосстанавливающуюся пленку, вместо образования эмульсии.

Ведущий автор исследования профессор физики центра Anderson Чжифэн Рен (Zhifeng Ren) описал текущее представление о данном процессе в электронном письме: «Наша гипотеза состоит в том, что амфифильное свойство позволяет этому поверхностно-активному веществу (ПАВ) оставаться на границе водонефтяного раздела только при одновременном присутствии обоих флюидов, несмотря на то, что оно может равномерно распределяться в воде или в нефти».

В ходе испытаний ПАВ продемонстрировало достаточно высокую эффективность. Г-н Рен подчеркнул, что наножидкости, которые сегодня применяются для добычи третичными методами, при использовании их в концентрации 0,01% перемещают менее 5% имеющейся остаточной нефти. Эксперименты же с нанолистом данной группы исследователей (при такой же концентрации) демонстрируют извлечение на уровне 15% – что сопоставимо с существующими химическими методами повышения нефтеотдачи и в три раза превышает эффективность альтернативных наножидкостей.

С такой высокой эффективностью возможно получать аналогичный (или больший) объем нефти всего при трети объема закачиваемой жидкости – при этом существенно снижается стоимость жидкости и логистики, а также объем закачивания. Группа исследователей еще не производила расчет для сравнения прямых издержек.

Авторы отмечают, что с экологической точки зрения данная жидкость снижает концентрацию полимеров, ПАВ и других жидкостей, используемых в скважине. Они предполагают, что «благодаря данной работе, на нефтяном промысле будет применяться заводнение простой наножидкостью с низкой концентрацией, и в результате добыча станет более экологически чистой и менее затратной».

Чжифэн Рен, профессор физики в Хьюстонском университете, описывает экономичное решение на основе нанолистов, которое может повысить эффективность третичных методов добычи нефти на 15%

Чжифэн Рен, профессор физики в Хьюстонском университете, описывает экономичное решение на основе нанолистов, которое может повысить эффективность третичных методов добычи нефти на 15%

После предварительных испытаний г-н Рен подтвердил, что более высокая концентрация наножидкости может еще больше повысить уровень нефтеотдачи, но «чем выше концентрация, тем выше будет стоимость, так как потребуется больший объем ПАВ».

Решение уже на подходе

Совместно с Дань Ло данное исследование проводили: выпускник Хьюстонского университета и ведущий исследователь Техасского центра сверхпроводимости при университете Юань Лиу (Yuan Liu), Чжифэн Рен, исследователи Фэн Ван (Feng Wang) и Фэн Цао (Feng Cao), профессор химических и биомолекулярных технологий Ричард С. Уилсон (Richard C Willson). Другие авторы из китайского Юго-Западного Университета нефти в г. Чэнду: Цзиньгуи Чжу (Jingyi Zhu), Сяоган Ли (Xiaogang Li), Чжаочжун Ян (Zhaozhong Yang).

Г-н Рен сообщил, что их группа сейчас работает над коммерческим рыночным продуктом. Есть надежда, что им удастся «расширить применение данного ПАВ и наладить работу с нефтяными компаниями».

Если производить это вещество в промышленных масштабах, им могут заинтересоваться добывающие компании по всему миру, особенно в Китае. Например, в бассейне Дацин, где уже несколько десятилетий применяется заводнение, но в последнее время снижается объем жидкости, поступающей из скважин. В 2014 году в Дацин стал центром разработки новых полимеров, ПАВ и других средств для повышения нефтеотдачи.

Возможно, настало время внедрить нанотехнологии в качестве одного из таких средств. Но г-н Рен нацелен не только на Китай: он и его коллеги амбициозно надеются «внедрить данную технологию во всех скважинах мира».

Перевод с источника