Учёные СФУ выяснили, как контролировать работу химических деструкторов при нефтедобыче / Наука и технологии

Метод гидроразрыва пласта устроен так: в скважину нагнетают под большим давлением густую жидкость — гель, и она формирует в породе разрыв, за счёт чего проницаемость пласта возрастает. Отдельный акцент специалисты Института нефти и газа сделали на разрушении гелей из гуаровой смолы, которые были предложены ими ранее. Подобные составы обязаны создавать давление, достаточное для зарождения и развития трещины, а также способствовать доставке проппанта — частиц, которые расклинивают разрыв. Но когда проппант уже доставлен, отработавший гель требуется вывести из трещины. Оставшись неразрушенным, он сохранится в пласте и перекроет поры и каналы, по которым нефть движется к скважине. Тогда гидроразрыв окажется бесполезным, добыча может стать убыточной, а это обернётся финансовыми потерями. Как раз поэтому нужны химические составы-деструкторы, с помощью которых гели разрушают. Такие реагенты реагируют с полимером геля и дробят его длинные полимерные цепочки на короткие, более подвижные фрагменты. Вязкость состава после этого резко снижается, и гель без труда фильтруется из трещины, покидая скважину.

Соавтор исследования доцент кафедры бурения нефтяных и газовых скважин СФУ, старший научный сотрудник лаборатории физико-химических технологий разработки трудноизвлекаемых запасов углеводородов СФУ Владимир Жигарев пояснил: «Технология гидроразрыва пласта появилась в середине прошлого века. Изначально в качестве жидкостей для разрыва использовали довольно примитивные смеси. По мере развития технологии применяют всё более сложные системы, в том числе полимерные гели. И тут же возникла потребность в средствах, которые бы контролируемо разрушали эти гели после выполнения их задачи. Брейкеры (или деструкторы) стали активно внедрять, когда гидроразрыв пласта стал массовым и технологичным методом нефтедобычи. Сейчас инженеры тщательно подбирают тип брейкера под конкретные пластовые условия (давление, температура, минерализация и так далее), под тип полимера, на основе которого приготовлен гель».

Влияние химических деструкторов на реологические характеристики наномодифицированных гуаровых гелей было изучено учёными. Это даст возможность выбрать оптимальный состав, вид и концентрацию брейкеров, чтобы те эффективно разрушали гели после того, как они выполнят задачу и сформируют нужные трещины в нефтеносном пласте.

Соавтор исследования, научный сотрудник лаборатории физико-химических технологий разработки трудноизвлекаемых запасов углеводородов СФУ Максим Пряжников добавил: «Мы использовали распространенные промышленные деструкторы и смотрели, как они будут влиять на созданные в нашей лаборатории наномодифицированные гели для гидроразрыва пласта. Изучали, как изменится вязкость этих гелей при добавлении наночастиц, как они себя поведут, когда начнёт действовать деструктор. И благодаря этим исследованиям мы сможем подбирать добавки, которые смогут регулировать как сами свойства гелей, так и время, за которое гель может разрушиться или, наоборот, будет более устойчив к разрушению».

Как отмечают исследователи, полученные в экспериментах данные пригодятся для улучшения рецептур гелей, применяемых при гидроразрыве. Появятся более стойкие сшитые гели, пригодные для трудных условий пласта, где обычные составы работают плохо. В перспективе же ставится задача уменьшить затраты на дорогостоящие химические вещества, которые используются в нефтедобыче. 

Исследование выполнено при грантовой поддержке Российского научного фонда № 23-79-30022, https://rscf.ru/project/23-79-30022/