Ученые из Казахского национального исследовательского технического университета имени К. И. Сатпаева провели серию лабораторных экспериментов, чтобы оценить потенциал газа в повышении нефтеотдачи на месторождениях с тяжелой нефтью. Объектом исследования стало казахстанское месторождение Восточный Молдабек, где в продуктивных пластах содержится нефть с очень высокой вязкостью. Такие залежи особенно сложно разрабатывать: нефть плохо фильтруется, с трудом движется по порам породы и почти не реагирует на традиционные методы вытеснения, включая закачку воды. Как правило, значительная часть запасов так и остается в пласте недоступной для извлечения.
Чтобы понять, насколько в этих условиях могут быть эффективны газовые методы, исследователи смоделировали процесс разработки в лабораторных условиях. Были подготовлены керны — образцы пород из продуктивного пласта, очищенные и насыщенные пластовой жидкостью. Эксперименты проходили при температуре и давлении, близких к реальным условиям залежи. Сначала из кернов вытесняли нефть с помощью воды, как это делается на промысле. Затем в те же образцы закачивали газ — углекислый газ (CO₂), азот (N₂), метан (CH₄) или пропан (C₃H₈). Таким образом определяли, какой из агентов позволяет извлечь из породы больше остаточной нефти.
Наиболее эффективным оказался CO₂: при его закачке коэффициент вытеснения нефти увеличивался более чем на 5% по сравнению с заводнением. Такой эффект объясняется способностью углекислого газа растворяться в нефти, снижая её вязкость и межфазное натяжение. Благодаря этому нефть становится более подвижной и легче проходит через пористую среду. Кроме того, CO₂ вызывает разбухание нефти, что также способствует улучшению фильтрации. Эти механизмы позволяют газу проникать в ранее недоступные участки пласта и вовлекать в разработку дополнительные объемы нефти.
Азот, напротив, практически не растворяется в нефти и не вступает в химическое взаимодействие с породой. Его действие ограничивается физическим вытеснением нефти, как поршнем. Эффективность ниже (прирост составил около 2,5–3,6%), но есть и преимущества: азот доступен, прост в обращении и не вызывает коррозию оборудования. Это может быть важным фактором при выборе технологии в условиях ограниченного бюджета или при отсутствии готовой инфраструктуры для обращения с CO₂.
Метан и пропан показали промежуточные результаты. Особенно интересен пропан: благодаря своей высокой растворимости он обеспечил прирост нефтеотдачи до 3,6%. Метан оказался менее эффективным. Однако оба газа могут быть практически применимы, если на месторождении есть попутный нефтяной газ — его можно использовать как источник, снижая издержки и одновременно повышая рентабельность разработки.
Таким образом, исследование показало высокий потенциал использования газов для повышения нефтеотдачи в сложных условиях, характерных для месторождений с тяжелой нефтью. При грамотной инженерной адаптации такие методы позволяют существенно увеличить объем извлекаемых запасов и продлить срок активной разработки зрелых или слабо дренируемых залежей.
