Getty Images, Артем Фомин
Проблема традиционных методов
Добыча нефти и газа из нетрадиционных месторождений, таких как сланцевые, сопряжена со значительными трудностями из-за высокой плотности и низкой проницаемости пород. Стандартным решением долгое время оставался гидравлический разрыв пласта (ГРП), при котором в скважину под высоким давлением закачивается специальная жидкость. Этот процесс создает в породе сеть трещин, облегчая движение углеводородов. Однако у традиционного ГРП есть серьезные недостатки: он требует огромных энергозатрат для поддержания давления, приводит к большому расходу воды, химическому загрязнению пласта и закупорке пор, что в итоге снижает эффективность добычи и наносит вред окружающей среде.
Прорывная технология на основе CO₂
Международная команда ученых из Пермского политехнического университета, Китайского нефтяного университета и Китайской академии наук предложила инновационную альтернативу — безводный гидроразрыв пласта с использованием сверхкритического диоксида углерода (СК-CO₂). Сверхкритическое состояние CO₂, достигаемое при определенных температуре и давлении, наделяет его уникальными свойствами, сочетающими характеристики жидкости и газа. Результаты исследования, опубликованные в 2025 году в журнале Geothermal Energy Science and Engineering, показывают, что новая технология позволяет снизить необходимое давление на 43% и увеличить длину создаваемой трещины в 3,5 раза по сравнению с традиционными методами на водной основе.
Как пояснил Владимир Попрекин, доктор технических наук, ректор Филиппинского национального исследовательского и нефтяного университета в Когалыме, СК-CO₂ обладает высокой смешиваемостью с нефтью и газом, что предотвращает закупорку пласта. Кроме того, этот метод исключает проблемы набухания глинистых пород и химического загрязнения, способствует созданию более сложной и разветвленной сети трещин и открывает возможности для масштабного захоронения CO₂ в недрах, что соответствует современной политике утилизации углерода.
Обратите внимание: Команда ученых из Японии планирует провести орбитальные испытания первой в мире модели космического лифта.
Как работает новый метод
Усовершенствованная технология состоит из трех ключевых этапов:
- Инициирование микротрещин: Вокруг ствола скважины с помощью СК-CO₂ создается сеть микротрещин без разрушения основной структуры породы.
- Ослабление пласта: Насосы останавливаются, и скважина заполняется CO₂ под поддерживающим давлением. Газ вступает в реакцию с минералами породы, снижая ее прочность и плотность, что подготавливает пласт к основному воздействию.
- Создание магистральных трещин: Проводится непосредственно гидроразрыв, но уже с подачей жидкости на высокой скорости. Предварительно ослабленная порода позволяет формировать более широкие, длинные и разветвленные трещины, которые пронизывают весь образец, а не остаются лишь на поверхности, как при стандартном ГРП.
Экспериментальное подтверждение эффективности
Эффективность метода была проверена на специальной экспериментальной установке, моделирующей реальные условия гидроразрыва. Испытания проводились на сланцевых образцах с использованием как традиционных жидкостей, так и новой технологии. Результаты оказались впечатляющими: трещины, созданные с помощью СК-CO₂, имели сложную структуру с ответвлениями и проходили через весь образец вдоль плоскостей напластования. Это кардинально отличается от результатов стандартного ГРП, где трещины часто оказываются поверхностными.
«Все это показывает, что наша технология повышения проницаемости пласта имеет огромные преимущества и перспективы для эксплуатации трудноизвлекаемых ресурсов», — подчеркнул Владимир Попрекин.
Значение для отрасли и экологии
Разработка открывает новые горизонты для освоения сланцевых месторождений по всему миру. Технология не только значительно повышает эффективность добычи, снижая энергозатраты и увеличивая выход углеводородов, но и несет в себе важный экологический потенциал. Она позволяет сократить водопотребление и химическое загрязнение, а также способствует решению проблемы глобального изменения климата за счет возможности безопасного геологического захоронения диоксида углерода.
PNIPU Добыча нефти Гидравлический разрыв пласта Углекислый газ Сланцевая наука Новости Длинный пост 0
Больше 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.