В КФУ создана повышающая нефтедобычу технология ультразвукового воздействия на пласт
Она направлена на интенсификацию добычи трудноизвлекаемых запасов нефти на поздней стадии разработки месторождений.
Ученые Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета разработали и научно обосновали технологию низкочастотного акустического воздействия на нефтяной пласт.
«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», – сообщил один из авторов статьи, опубликованной в журнале «Нефтегазовое дело», доцент кафедры технологии нефти, газа и углеродных материалов ИГиНГТ Руслан Кемалов.
Он отметил, что комплексному моделированию и проектированию этой инновационной технологии была посвящена кандидатская диссертация, которую в 2026 году защитил под его научным руководством Алфаяад Ассим Гани Хашим.
Р. Кемалов начал заниматься исследованием акустического воздействия на нефтяной пласт еще в 2007 году. За работу «Инновационные, энергосберегающие технологии интенсивного испарения и электромагнитной активации в процессах добычи и переработки тяжелого нефтяного сырья» в составе научной группы он был отмечен Государственной премией Республики Татарстан в области науки и техники (2010 г.).
«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), позволяющей количественно оценивать влияние параметров акустического воздействия на изменение фильтрационно-емкостных свойств коллектора. Были разработаны алгоритмы численного моделирования, обеспечивающие расчет распределения давления, насыщенности и изменения реологических характеристик нефти в призабойной зоне. На основе модели реализован программный комплекс для прогнозирования технологического эффекта и подбора оптимальных параметров воздействия», – рассказал Р. Кемалов.
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, – говорит 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, пояснил он, в кавитационных микропузырьках, которые начинают образовываться в большом количестве при акустическом воздействии. То, что происходит в нефти, напоминает кипение.
«Установлено, что часть структурных изменений нефтяной дисперсной системы носит необратимый характер, что указывает на устойчивую модификацию надмолекулярной организации нефти под действием акустического поля», – сообщил заведующий кафедрой технологии нефти, газа и углеродных материалов Алим Кемалов.
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.
«Разработана методика количественной оценки изменения проницаемости, вязкости и фазовой подвижности под воздействием акустических волн, позволяющая 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», – проинформировал профессор А. Кемалов.
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.
Напомним, что 2022–2031 годы в Российской Федерации объявлены Десятилетием науки и технологий. Это было установлено Указом Президента Российской Федерации от 25.04.2022 г. №231.
Основные задачи проведения Десятилетия науки и технологий - это привлечение талантливой молодёжи в сферу исследований и разработок, содействие вовлечению исследователей и разработчиков в решение важнейших задач развития общества и страны и повышение доступности информации о достижениях и перспективах российской науки для граждан Российской Федерации.
С 2025 года в России стартовали новые национальные проекты, которые касаются практически всех сфер - от экономики до экологии. В этом году в Татарстане будут реализованы 11 из них: «Семья», «Молодежь и дети», «Продолжительная и активная жизнь», «Инфраструктура для жизни», «Экологическое благополучие», «Кадры», «Эффективная и конкурентная экономика», «Технологическое обеспечение продовольственной безопасности», «Туризм и гостеприимство», «Экономика данных и цифровая трансформация государства» и «Беспилотные авиационные системы». На мероприятия в рамках них будет направлено 44,2 млрд рублей.