Исследование многофазных процессов в неоднородных пористых средах при извлечении трудноизвлекаемых запасов углеводородов за счет физико-химического, газового и теплового воздействия: численное и физическое моделирование. Исследование тепловых методов увеличения нефтеотдачи в пористых средах, разработка математических моделей для описания и предсказания данных процессов.

В процессе работы были разработаны и исследованы характеристики двух новых анионно-неионогенных поверхностно-активных веществ на основе нонилфенола (12) этоксилата (NP12EO) в качестве пенообразователей для использования в технологиях химических методов увеличения нефтеотдачи (ХМУН) при высокой минерализации пластовой воды. Полученные ПАВ нонилфенола этоксилат малеат (NP12EO-MA) и сукцинат (NP12EO-SA) оценивали по пенообразующей способности, времени полураспада пены, поверхностному натяжению и кажущейся вязкости пены в пористой среде. Применение водогазового воздействия с пенообразующим ПАВ на трещиноватом керне дало дополнительный прирост в размере 18% вытесненной нефти по сравнению с технологией WAG. Проведено исследование влияния краевых эффектов смачивания на характеристики двухфазного течения жидкостей в пористых средах. В качестве инструмента исследования используются методы математического моделирования - решеточные уравнения Больцмана в сочетании с моделью градиента цветового поля, описывающей межфазные взаимодействия. Проведено исследование влияния внешних граничных условий (периодические и непроницаемые) и движущих сил (перепад давления и массовая сила), создающих течение жидкости, на тензоры абсолютной проницаемости анизотропных пористых сред. Рассматриваются случаи, когда анизотропные пористые имеют нулевые и ненулевые недиагональные компоненты тензора проницаемости. Разработана методика статистической обработки измерений краевого угла смачивания поверхностей природных дисперсных сред. Определены механизмы формирования бимодального распределения краевого угла смачивания на моделях грунтов, подверженных биологическому и углеводородному загрязнению. Приводится математическая постановка задачи о фильтрации в набухающих грунтах с учетом изменения плотности воды. Проведено успешное сопоставления численных и экспериментальных результатов. Разработан способ оценки коэффициента вытеснения нефти в масштабе пор на основе 4D-микротомографии, основанный на определении изменения объемов нефтенасыщения непосредственно внутри эффективной пористости образца в ходе эксперимента по вытеснению нефти, а также устройство для его реализации. Проведена валидация предложенного метода со стандартным способом определения коэффициента вытеснения нефти ОСТ 39-195-86. Разработана методика создания моделей дополненной реальности в формате USDZ с использованием открытого программного обеспечения для 3D визуализации результатов цифрого анализа пород, структуры пустотно-порового пространства коллекторов, моделирования их физических свойств, полученных на основе рентгеновской компьютерной томографии и 4D-микротомографии. Закачка сшитого геля/ пены с азотом может быть хорошим методом в качестве технологии МУН в неоднородных пластах с высокой температурой и минерализацией пластовой воды. Последовательность оторочек должна быть оптимизирована для применения при закачке на месторождении. Согласно данной работе, закачка пены (с последующей закачкой воды) / закачка геля / закачка пены (с последующей закачкой воды) может быть решением для разработки вышеописанных коллекторов. Заводнение микрогелем / ПАВ также является перспективным методом МУН. Кроме того, процедуры закачки менее сложны, чем закачка пены. Для подготовки проекта закачки микрогеля / ПАВ очень важен подбор оптимального размера частиц в соответствии параметрами проницаемости и неоднородности. Путем сульфирования 1,3-пропансультоном и последующего ацилирования пропионовым ангидридом получены модифицированные хитозаны молекулярной массой 6 и 45 кДа. Установлено, что сульфированный хитозан молекулярной массой 6кДа на этапе охлаждения раствора в статических условиях проявляет ингибирующие свойства сопоставимые с коммерческим ингибитором Luvicap 55W. Выявлено, что исходный немодифицированный хитозан с низкой молекулярной массой (6-45 кДа) может проявлять промотирующие свойства по сравнению с чистой водой. Показано различие роста гидрата из модифицированных образцов хитозана на этапах охлаждения и нагревания растворов. Установлено, что в динамических условиях структурная модификация хитозана не влияет на температуру начала гидратообразования и температуру переохлаждения системы. Сульфированные и ацилированные образцы SA6 (51,5%) и SA45 (45,2%) в динамических условиях проявляют промотирующие свойства относительно дистиллированной воды.