Ученые Пермского Политеха активно занимаются исследованием возможностей снижения парникового эффекта через закачку углекислого газа в нефтяные пласты.
Одной из актуальных проблем современности стало глобальное потепление, которое, согласно последнему докладу Всемирной метеорологической организации, привело к увеличению концентрации углекислого газа на 11,4% за последние 20 лет.
Одним из эффективных методов решения проблемы является улавливание, использование и хранение углекислого газа в нефтяных пластах.
Для этого газ очищается от загрязнений, сжимается и под высоким давлением вводится в пласт, где смешивается с существующей в нём жидкостью.
Это также способствует увеличению текучести нефти, что в конечном итоге повысит её добычу. В теории.
В ходе исследования ученые Пермского Политеха изучили, какие изменения происходят, когда углекислый газ закачивают в горные породы для безопасного хранения.
Эксперимент проводился на керне, представляющем собой образец длиной 20 мм и диаметром 10 мм, извлеченным из горной породы.
Керн был высушен, проверен на герметичность и отсканирован с помощью томографа, что позволило получить 3D-изображения и изучить поры.
Затем образец заполняли дистиллированной водой, насыщенной углекислым газом, и повторно сканировали, чтобы оценить изменения в структуре.
В ходе эксперимента измеряли количество жидкости, вытекающей из керна, а также изучали состав образовавшегося осадка.
Результаты показали, что закачка углекислого газа оказывает значительное влияние на проницаемость пласта - этот параметр крайне важен для эффективной нефтедобычи.
Данные результаты имеют важное значение для оптимизации процесса закачки углекислого газа.
Они опубликованы в статье, которая вышла в журнале «Chemical Engineering Journal», том 506, 2025.
Исследование проводилось в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
По словам Д. Мартюшева, профессора кафедры нефтегазовых технологий ПНИПУ, эксперимент показал, что углекислый газ приводит к сложным изменениям в структуре пор.
В процессе растворения в пластовой воде он вступает в реакцию с горными породами, что активизирует два противоположных процесса.
Первоначально газ разрушает тонкие стенки между порами, увеличивая их объем и, соответственно, проницаемость; после 35 ч реакции пористость увеличилась почти на 2% (с 14 до 16%).
Однако позже в результате этой реакции образуется осадок карбоната калия в виде кристаллов, который заполняет поры и препятствует нефтедобыче, снижая проницаемость.
При дальнейшем введении углекислого газа начинает образовываться карбонат магния.
В первые моменты он проявляется в виде рыхлого осадка со значительными порами, который временно улучшает проницаемость.
Однако со временем он формирует чешуевидные кристаллы, из-за чего ток жидкости снова затрудняется и поры продолжают блокироваться.
В итоге, по сравнению с исходным состоянием, проницаемость породы может сократиться на 60-70%.
Данный процесс оказался более сложным, чем ожидалось, поэтому исследователи рекомендуют перед использованием углекислого газа для повышения нефтеотдачи или его утилизации проводить лабораторные эксперименты, чтобы исключить негативные последствия, ведущие к снижению добычи.
В будущем исследователи планируют провести дополнительные эксперименты с изменением скорости потока и давления для изучения влияния этих факторов на закупорку пор.
https://neftegaz.ru/news/standarts/880639-uchenye-permskogo-politekha-izuchili-vliyanie-zakachki-uglekislogo-gaza-v-porodu-na-dobychu-nefti/
г.Казань, ул. Ершова, д. 29а