Getty Images, Артем Фомин
Нетрадиционные месторождения нефти и газа, такие как сланцевые, характеризуются высокой плотностью и низкой проницаемостью, что затрудняет добычу ресурсов. В этом случае широко применяется гидроразрыв пласта, то есть закачка в скважину под высоким давлением жидкостей, содержащих специальные добавки. В результате в породе образуются трещины и щели, которые облегчают прохождение углеводородов. Однако эта процедура требует больших энергозатрат на поддержание давления, а также приводит к большому расходу закачиваемой жидкости, закупориванию пор и химическому загрязнению. Ученые Пермского политехнического университета совместно с китайскими коллегами разработали усовершенствованный метод безводного гидроразрыва пласта с использованием сверхкритического диоксида углерода. По сравнению со стандартными методами эта технология позволяет снизить давление на 43% и увеличить длину трещины в 3,5 раза.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Geothermal Energy Science and Engineering в 2025 году.
Хотя гидроразрыв пласта очень эффективен при добыче трудноизвлекаемых сланцевых нефти и газа, он также приносит много технических и экологических проблем: высокое потребление воды, химическое загрязнение, повреждение пласта из-за закупорки пор и высокая вязкость. Все эти проблемы побудили научное сообщество исследовать безводные методы повышения проницаемости горных пород, такие как использование газа.
Наиболее перспективным считается сверхкритический диоксид углерода (СК-CO₂) — это диоксид углерода в состоянии выше критических температуры и давления, что придает ему уникальные физико-химические свойства.
«Гидроразрыв пласта с использованием ScCO₂ имеет более высокую смешиваемость с углеводородами, чем стандартные методы, что снижает закупорку нефтяных и газовых пластов, устраняет проблемы набухания глины и загрязнения пласта, способствует образованию крупных сетей трещин и имеет потенциал для хранения CO2 в больших масштабах в соответствии с политикой двойного использования углерода», - пояснил Владимир Попрекин, доктор технических наук, ректор Филиппинского национального исследовательского и нефтяного университета в Когалыме.
Ученые из Пермского политехнического университета, Китайского нефтяного университета и Китайской академии наук изучили, как сверхкритический диоксид углерода влияет на морфологию, длину, ширину и давление образующихся трещин.
Обратите внимание: Команда ученых из Японии планирует провести орбитальные испытания первой в мире модели космического лифта.
На основе этого они предложили усовершенствованную технологию гидроразрыва пласта, которая может снизить нагрузку на окружающую среду и повысить эффективность добычи ресурсов.Метод состоит из трех этапов: сначала с помощью ScCO₂ создают микротрещины вокруг ствола скважины (без разрушения породы); затем останавливают насосы, закачивающие газ, и скважину заполняют CO₂ под давлением поддержки, который ослабляет структуру породы, реагируя с минералами, снижая ее прочность и плотность; наконец, с помощью гидроразрыва пласта создают трещины, увеличивая их ширину и сложность, подавая жидкость с высокой скоростью.
Исследователи экспериментально проверили эффективность метода, используя конструкцию, разработанную для реального гидроразрыва пласта. Конструкция состоит из системы впрыска жидкости, сбора данных, источника питания и устройства для трехосного гидроразрыва пласта (т е трехмерного давления, приложенного к образцу). Исследователи испытали сланец, используя как традиционные, так и предлагаемые методы.
Результаты показали, что улучшенный гидроразрыв с использованием CO2 снизил давление на 43% по сравнению с жидкостями гидроразрыва на водной основе, при этом общая длина трещины примерно в 3,48 раза больше, чем у жидкостей гидроразрыва на водной основе, и имеет несколько ответвлений. Трещины, образованные в породе с использованием стандартных методов, существуют только на поверхности сланца и не могут проникнуть вглубь, тогда как при использовании ScCO₂ трещины распространяются вдоль плоскостей напластования и фактически пронизывают весь образец породы. «Все это показывает, что наша технология повышения проницаемости пласта имеет огромные преимущества и перспективы для эксплуатации трудноизвлекаемых ресурсов», — сказал Владимир Попрекин.
Развитие технологии сверхкритического гидроразрыва пласта с использованием CO2 открыло новые возможности для разработки сланцевых месторождений. Метод может эффективно повышать сложность трещин пласта, расширять ширину трещин и снижать давление. Кроме того, он может способствовать геологическому хранению CO2, тем самым помогая решать проблему глобального изменения климата.
PNIPU Добыча нефти Гидравлический разрыв пласта Углекислый газ Сланцевая наука Новости Длинный пост 0Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Совместная разработка ученых Пермского Политеха и Китая повысит качество добычи нефти и газа из труднодоступных месторождений.
- Глубоко заглянув в прошлое Вселенной, ученые обнаружили всплески образования новых звезд в особом классе галактик
- Международная команда исследователей под руководством Университета Линчёпинга (Швеция) раскрыла удивительную стратегию, которую используют клетки колоректального рака для роста и метастазирования