Ученые предложили улучшенный метод добычи сланцевой нефти

Залежи сланцевой нефти и газа характеризуются низкой проницаемостью, что усложняет их разработку. Традиционно применяемый гидроразрыв пласта (ГРП), включающий закачку жидкости под давлением для создания трещин, требует значительных энергетических затрат, приводит к избыточному расходу жидкости, засорению пор и загрязнению окружающей среды. Ученые из Пермского Политеха совместно с китайскими коллегами предложили альтернативный метод — безводный ГРП с использованием сверхкритического диоксида углерода (scCO2). Эта технология позволяет снизить необходимое давление на 43% и увеличить протяженность трещин в 3,5 раза по сравнению с традиционным подходом.

Результаты исследования опубликованы в журнале Geoenergy Science and Engineering. Несмотря на эффективность ГРП в извлечении труднодоступных углеводородов, этот метод сопряжен с рядом технических и экологических проблем, включая большой расход воды, химическое загрязнение, повреждение пласта из-за закупорки пор и высокую вязкость используемых жидкостей. Это стимулирует поиск альтернативных, безводных способов повышения проницаемости горных пород, например, с использованием газов.

Одним из наиболее перспективных вариантов является scCO2 — углекислый газ в состоянии, превышающем его критические температуру и давление, что придает ему уникальные физико-химические свойства.

По словам Владимира Поплыгина, директора Когалымского филиала ПНИПУ, ГРП с использованием scCO2 обладает рядом преимуществ: более высокой смешиваемостью с углеводородами, уменьшением засорения пор, устранением проблем набухания глины и загрязнения пласта, формированием обширной сети трещин, а также потенциалом для крупномасштабного хранения углекислого газа, что соответствует концепции двойного использования углерода.

Исследователи из Пермского Политеха, Китайского университета нефти и Китайской академии наук изучили влияние scCO2 на параметры трещин, такие как морфология, длина, ширина и давление. Результатом стала разработка усовершенствованной технологии ГРП, которая позволяет снизить негативное воздействие на окружающую среду и повысить эффективность добычи ресурсов.

Методика состоит из трех этапов: сначала scCO2 создает микротрещины вокруг скважины без разрушения породы; затем подача газа прекращается, и скважина насыщается CO2, который, взаимодействуя с минералами, ослабляет структуру породы, уменьшая ее прочность и плотность; и только на последнем этапе для создания и расширения трещин используется традиционный ГРП.

Эффективность технологии была подтверждена экспериментально с использованием разработанной установки, имитирующей реальный ГРП. Испытания на образцах сланцевой породы проводились как по традиционной, так и по предложенной методике.

Результаты показали, что по сравнению с жидкостью на водной основе усиленный ГРП с scCO2 позволяет снизить давление на 43%, увеличить общую длину трещин примерно в 3,48 раза и создать разветвленную сеть трещин. В отличие от стандартного метода, при котором трещины остаются поверхностными, использование scCO2 позволяет трещинам распространяться вдоль плоскости напластования и проникать вглубь породы.

Ранее шведские ученые заявили, что гибкие батареи могут стать прорывом в медицине.