Ученые КФУ создали повышающую нефтедобычу технологию ультразвукового воздействия на пласт

Ученые Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета (ИГиНГТ КФУ) разработали и научно обосновали технологию низкочастотного акустического воздействия на нефтяной пласт. Разработка направлена на интенсификацию добычи трудноизвлекаемых запасов нефти на поздней стадии разработки месторождений, сообщили в пресс-службе Минобрнауки России.

«Наша технология основана на системном учете пороэластических, фильтрационных и физико-химических процессов, протекающих в насыщенной пористой среде под действием упругого волнового поля, и отличается от существующих эмпирических подходов наличием строгого физико-математического обоснования и экспериментальной верификации», — приводит пресс-служба слова одного из авторов статьи, доцента кафедры технологии нефти, газа и углеродных материалов ИГиНГТ Руслана Кемалова.

Первым шагом разработки технологии стало создание математической модели распространения упругих волн в насыщенной пористой среде с использованием положений пороэластической теории и уравнений двухфазной фильтрации (нефть — вода). Модель позволяет количественно оценивать влияние параметров акустического воздействия на изменение фильтрационно-емкостных свойств коллектора. Ученые разработали алгоритмы численного моделирования, обеспечивающие расчет распределения давления, насыщенности и изменения реологических характеристик нефти в призабойной зоне. На основе модели создан программный комплекс для прогнозирования технологического эффекта и подбора оптимальных параметров воздействия.

В КФУ был создан скважинный акустический излучатель. Радиус действия этого прибора — 50 метров, поэтому его рекомендуется применять на небольших нефтяных резервуарах, уточнил ученый Казанского университета.

«Экспериментальные исследования, выполненные на образцах нефти и кернового материала показали, что акустическое воздействие в оптимальном частотном диапазоне (от 3 до 5 килогерц) в течение 5-15 минут приводит к снижению вязкости нефти в среднем на 7-15 процентов, — рассказал старший преподаватель кафедры технологии нефти, газа и углеродных материалов ИГиНГТ Динар Валиев. Этот процесс сопровождается дезагрегацией асфальтеновых структур (они распадаются на более мелкие части) и изменением группового состава нефтяной дисперсной системы.

Все дело, по словам ученого, в кавитационных микропузырьках, которые начинают образовываться в большом количестве при акустическом воздействии. Процесс, происходящий в нефти, напоминает кипение.

Заведующий кафедрой технологии нефти, газа и углеродных материалов ИГиНГТ Алим Кемалов сообщил, что часть структурных изменений нефтяной дисперсной системы носит необратимый характер, что указывает на устойчивую модификацию надмолекулярной организации нефти под действием акустического поля.

По результатам расчетного моделирования и опытно-промысловых оценок прогнозируемое увеличение дебита скважин составляет до 25-30 процентов в зависимости от начальных фильтрационных характеристик пласта и степени деградации призабойной зоны.

Ученые разработали методику количественной оценки изменения проницаемости, вязкости и фазовой подвижности под воздействием акустических волн, позволяющую определять оптимальные режимы воздействия в зависимости от физико-химических свойств нефти и параметров пласта. Методика обеспечивает предварительное прогнозирование технологического эффекта без проведения дорогостоящих промысловых испытаний и может быть интегрирована в цифровые модели разработки месторождений.

КФУ получены два патента Российской Федерации — на скважинный акустический излучатель и способ интенсификации добычи нефти с использованием низкочастотного волнового воздействия. Разработка ученых Казанского университета ориентирована на объекты с повышенной вязкостью нефти, пониженной проницаемостью и высокой обводненностью и может применяться как элемент комплексной системы повышения нефтеотдачи без использования химических реагентов и капитальных вмешательств в конструкцию скважины.

Полученные результаты формируют научно-технический задел для внедрения волновых технологий в систему разработки трудноизвлекаемых запасов и расширяют представления о механизмах акустического воздействия на фильтрационные и структурные свойства нефтяных систем.