Лаборатория физико-химических технологий разработки трудноизвлекаемых запасов углеводородов

Нефтегазовая индустрия является одной из важнейших отраслей экономики России. Ее устойчивое развитие требует, с одной стороны, разведки новых месторождений, а с другой, рационального освоения уже существующих. В частности, требуется создание новых технологий увеличения нефтеотдачи уже разрабатываемых пластов, освоение ранее использовавшихся и законсервированных месторождений. Одним из возможных и перспективных способов решения этих проблем является использование нанотехнологий в широком смысле. Целью данного проекта является исследование и разработка способов интенсификации нефтеотдачи пласта при помощи микро- и нанофлюидных технологий. Традиционно для повышения коэффициента извлечения нефти используют водные растворы разнообразных ПАВ. В последние годы появились работы, в которых показано, что использование наноразмерных эмульсий позволяет существенно повысить коэффициент извлечения нефти из пласта. С точки зрения снижения межфазного натяжения на границе с нефтью растворы ПАВ и наноразмерные эмульсии обладают примерно одинаковыми характеристиками. При этом важным преимуществом наноразмерных эмульсий по сравнению с растворами ПАВ является заметное снижение адсорбции ПАВ на поверхности материала породы. Это позволяет использовать в вытесняющих жидкостях гораздо меньшие концентрации ПАВ, что способствует улучшению экологических показателей производственных процессов. Кроме того, вязкость растворов ПАВ значительно меньше вязкости природных нефтей, что может приводить к неоднородным прорывам протяженных «струй», вытесняющих жидкости вокруг незатронутых объемов пласта, и, в результате, к снижению достигаемых значений коэффициента извлечения нефти. Еще одним перспективным методом повышения нефтеотдачи может стать применение наносуспензий. В ряде исследований было показано, что добавки наночастиц позволяют значительно увеличить коэффициент извлечения нефти: с 47% до 76% по сравнению с пластовой водой. Одной из причин такого влияния является изменение смачиваемости породы, способствующее вымыванию как пленочной, так и капиллярно-удержанной нефти. В настоящий момент эта область за исключением нескольких отдельных работ изучена недостаточно и не систематически. Между тем, на наш взгляд, эта тема выглядит достаточно перспективно. В настоящий момент нашим коллективом начаты комплексные исследования в области вытеснения нефти из керна (образец горной породы) с помощью различных вытесняющих агентов. Однако эти исследования дают только интегральный коэффициент извлечения нефти, и по понятным причинам не позволяют заглянуть внутрь керна и понять суть происходящих на микроуровне явлений. Для дальнейшего развития этих исследований предлагается использовать принципиально новый подход, основанный на микрофлюидной технологии. Исследования двухфазных потоков в микроканалах, имитирующих керн (горную породу), позволят поднять наши исследования на качественно новый уровень не только в плане науки, но и в части внедрения в производство. Новизна проекта состоит в комплексном экспериментально-теоретическом подходе к систематическому изучению применения нефтевытесняющих флюидов с помощью микрофлюидных технологий в технологиях разработки и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Важно подчеркнуть, что будет рассмотрен широкий спектр явлений, процессов и параметров, которые позволяют управлять процессами добычи углеводородного сырья, разработать соответствующие эффективные и экологически безопасные технологии.