Российские исследователи разработали математическую модель, которая помогает подобрать оптимальные условия добычи тяжелой нефти с помощью смеси водяного пара и углекислого газа. Модель с точностью до 93% прогнозирует, как со временем меняется химический состав нефти при разных температурах и концентрациях CO2. Результаты работы опубликованы в журнале Fuel.
Нефть нагревают, а она все равно упрямится
Проблема тяжелой нефти в ее высокой вязкости: просто выкачать ее из пласта гораздо сложнее, чем более легкое сырье. Поэтому сегодня в пласт закачивают горячий водяной пар. Он прогревает породу и делает нефть более текучей, но у метода есть негативная сторона — он требует значительных затрат энергии и воды.
Ученые из Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета решили проверить, что произойдет, если к пару добавить углекислый газ. Такая комбинация лучше удерживает тепло, а CO2 дополнительно взаимодействует с тяжелыми компонентами нефти, помогая снизить ее вязкость. Но до сих пор было недостаточно данных о том, в каких именно пропорциях и при каких условиях смесь следует закачивать в пласт.
Исследователи провели эксперименты в лабораторном реакторе, моделируя взаимодействие тяжелой нефти со смесью пара и углекислого газа. Выяснилось, что совместное воздействие не просто делает нефть более текучей. Оно способствует образованию поверхностно-активных веществ и разрушению асфальтенов — наиболее тяжелых компонентов нефти.
Формула вместо нефтяного гадания
Полученные экспериментальные данные легли в основу математической модели. Она учитывает температуру и концентрацию CO2 и позволяет спрогнозировать изменение химического состава нефти во времени. Заявленная точность прогноза достигает 93%.
Практический смысл разработки довольно приземленный: нефтяники смогут заранее подобрать режим закачки пара и углекислого газа, вместо того чтобы действовать методом проб и ошибок. По расчетам авторов, это потенциально позволит снизить затраты на извлечение тяжелой нефти и уменьшить воздействие технологии на окружающую среду.
Авторы исследования уже наметили следующий шаг: проверить, как на совместное воздействие пара и CO2 повлияет присутствие катализаторов.
С экономической точки зрения повышение эффективности добычи ведет к снижению цены углеводородного сырья, что выгодно как производителям, так и потребителям. В дальнейшем мы планируем рассмотреть, как применение катализаторов повлияет на процесс комбинированного воздействия водяным паром и углекислым газом.
Ранее Hi-Tech Mail рассказывал, что при паротепловой добыче вязкой нефти пласт могут прогревать до 150–200 °C, причем в нефтяных скважинах это способно создавать проблемы с вентиляцией. Экономичный способ проветривания шахт и скважин позволяет решить эту проблему.
Еще один материал Hi-Tech Mail посвящен «умной» кислоте для добычи трудноизвлекаемой нефти: ученые создали состав, который при температуре до 160°C способен повышать эффективность обработки плотных нефтеносных пластов.