Казанские ученые создали технологию повышения нефтеотдачи на основе низкочастотного акустического 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. Технология направлена на интенсификацию добычи трудноизвлекаемых запасов нефти на поздней стадии разработки месторождений.
В основе новой технологии лежит системный учет процессов, происходящих в насыщенной пористой среде под действием упругого волнового поля.
«От существующих эмпирических подходов она отличается наличием строгого физико-математического обоснования и экспериментальной верификации», — сообщил один из авторов статьи, доцент кафедры технологии нефти, газа и углеродных материалов ИГиНГТ КФУ Руслан Кемалов.
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 заведующий кафедрой технологии нефти, газа и углеродных материалов ИГиНГТ КФУ Алим Кемалов.
Также ученые КФУ создали и запатентовали скважинный акустический излучатель. Радиус действия прибора составляет 50 м, поэтому его рекомендуют применять на небольших нефтяных резервуарах.
«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», — пояснил Алим Кемалов.
Ключевую роль при этом, по словам ученого, играют кавитационные микропузырьки, которые начинают образовываться в большом количестве при акустическом воздействии. То, что происходит в нефти, напоминает кипение. Этот процесс сопровождается дезагрегацией асфальтеновых структур (они распадаются на более мелкие части) и изменением группового состава нефтяной дисперсной системы.
«Установлено, что часть структурных изменений нефтяной дисперсной системы носит необратимый характер, что указывает на устойчивую модификацию надмолекулярной организации нефти под действием акустического поля», — добавил Алим Кемалов.
По результатам расчетного моделирования и опытно-промысловых оценок, прогнозируемое увеличение дебита скважин при использовании предложенной технологии составляет до 25-30 %, 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», —отметил профессор Алим Кемалов.
По словам ученых, разработка 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.