Активированный алюминий помог почти на две трети повысить эффективность вытеснения тяжелой нефти из пласта. Это показали испытания, проведенные учеными Института металлургии и обогащения, Университета имени К. Турысова, национальной нефтегазовой компании «КазМунайГаз» и Университета Сатпаева в Казахстане на месторождении Каражанбас.
Высокая вязкость является одной из главных причин, осложняющих добычу тяжелой нефти. Из-за этого она плохо движется по пласту, поэтому даже при традиционном заводнении значительная ее часть остается в порах горной породы. Один из способов повысить нефтеотдачу заключается в обработке призабойной зоны специальным алюминиевым сплавом с добавлением галлия, индия и олова. Эти элементы разрушают оксидную пленку, которая быстро образуется на поверхности обычного алюминия и препятствует его реакции с водой. В результате при контакте с пластовой водой сплав продолжает активно взаимодействовать с ней, выделяя водород и тепло непосредственно в пласте. Предполагается, что это помогает снизить вязкость нефти и облегчить ее движение к скважине.
Чтобы проверить эффективность этой технологии, исследователи провели серию лабораторных экспериментов на моделях пород, насыщенных высоковязкой нефтью.
В первом опыте активированный сплав взаимодействовал только с пластовой водой. Несмотря на выделение около 2,6 литра водорода всего из 3 граммов сплава, коэффициент вытеснения нефти остался на уровне 39%. Это показало, что одних водорода и тепла недостаточно, чтобы повысить нефтеотдачу.
Во втором опыте в систему добавили 3%-ный раствор соляной кислоты и 2% неионогенного поверхностно-активного вещества (ПАВ). Кислота разрушила оксидную пленку и ускорила реакцию, а ПАВ превратило выделяющийся газ в устойчивую пену внутри породы. В результате, хотя объем выделившегося водорода оказался немного меньше (около 2,1 литра), коэффициент вытеснения нефти вырос до 61%. При этом почти 17 мл дополнительной нефти удалось извлечь не только во время обработки, но и при последующем заводнении, что свидетельствует об улучшении фильтрационных свойств призабойной зоны.
По мнению исследователей, эффективность технологии определяется не количеством выделившегося водорода, а сочетанием сразу нескольких процессов. Выделяющееся тепло снижает вязкость нефти, газожидкостная пена помогает направить воду в ранее непромытые участки пласта, а химическая обработка облегчает движение нефти через поровое пространство.
Затем исследователи оценили перспективы технологии с помощью компьютерной модели месторождения Каражанбас. Расчеты показали, что результат сильно зависит от конкретной скважины. В одних случаях прирост добычи оказался практически незаметным, а в других достигал 3,27 кубометра нефти в сутки. По мнению ученых, это связано с тем, что эффективность обработки определяется не только самим реагентом, но и текущим состоянием пласта – насыщенностью нефтью, обводненностью, пластовым давлением и гидродинамической связью скважины с нефтенасыщенными участками. Поэтому правильный выбор скважин станет одним из ключевых условий успешного внедрения новой технологии.
