http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=e530cf2c-5d57-4f1f-a98e-ad62569749a4&print=1© 2024 Российская академия наук
Благодаря гелям с необычными свойствами и другим весомым разработкам томских ученых удается увеличить добычу нефти
Крупные месторождения нефти были открыты в Западной Сибири в 1960-е и 1970-е годы. И 40 лет назад в Томске был создан Институт химии нефти СО РАН. Его сотрудники занимаются комплексными исследованиями, которые повышают эффективность разведки, добычи, переработки, транспортировки нефти, а также связанными со всем этим экологическими проблемами. Первым директором и организатором института был член-корреспондент АН СССР М.Шостаковский. А основные направления деятельности формировались при члене-корреспонденте АН СССР Г.Большакове (1981-1989 гг.). О некоторых приоритетных работах ученых института корреспонденту “Поиска” рассказала его нынешний директор, доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ Любовь Алтунина:
- Нефти как люди - очень разные. В состав черного золота входит более миллиона различных химических соединений. Некоторые играют роль своеобразных маркеров: по ним, словно по отпечаткам пальцев, можно судить о происхождении нефти. Более того, изучив органическое вещество пород месторождения, можно узнать, где именно она образовалась: в том самом месте, где ее нашли, или за сотни километров от него. Мы сотрудничаем с геологами: используя результаты наших геохимических исследований и собственную геологическую информацию, они составляют карты наиболее вероятного нахождения основных запасов нефти.
Наш институт занимается физико-химическими методами повышения нефтеотдачи. Мы разрабатываем специальные композиции, которые при комнатной температуре - жидкие растворы, а при нагревании образуют объемные гели с высокой вязкостью. Причем у каждого состава своя определенная температура перехода в гель. Поясню, зачем это нужно. Для поддержания давления в нефтяной пласт закачивают воду, она вытесняет нефть в различных направлениях в зависимости от свойств пластов породы под землей. Естественно, жидкость выбирает самый доступный и короткий путь. Поэтому большая часть закачиваемой воды движется именно по нему. Из добывающих скважин сначала получают нефть, затем нефть с водой, а спустя какое-то время - воду с нефтью, то есть добыча черного золота фактически прекращается. Теперь нужно перекрыть этот путь, чтобы заставить воду двигаться в обход и вытеснить нефть из другого участка месторождения. Но как создать отклоняющий экран в породе, которая находится на глубине от одного до пяти километров?
Вот для этого и нужен наш гель. Мы знаем, как изменяется температура в зависимости от глубины и подбираем специальный состав, чтобы он стал очень вязким только в нужном месте. Когда жидкий раствор достигает наиболее промытой части пласта, по которой проходит самый короткий путь, он превращается в гель, забивает поры породы и создает нужный экран. Затем в нагнетательную скважину снова закачивают воду под давлением. Но теперь она вынуждена двигаться в обход и вытеснять нефть из другого места. В результате добывающие скважины реагируют увеличением добычи нефти и снижением количества воды. Через некоторое время возникает необходимость перекрыть и этот путь. Для этого используют гель с другим составом и т.д.
Такие технологии сейчас очень востребованы, потому что обводненность месторождений высокая. За рубежом также применяют гели для создания подземных экранов. Но там используют растворы, образующие вязкую среду при смешивании, что создает определенные трудности при их применении под землей. Создание же жидкостей, которые переходят в гель при определенной температуре, - это ноу-хау нашего института. Благодаря применению различных добавок мы можем снижать или повышать температуру перехода, подстраивая ее под условия в интересующем нас пласте. Напомню, что все обычные гели при нагревании теряют вязкость, а наши - ее приобретают. Это что-то вроде холодца наоборот.
Мы разработали принципы подбора гелей и нефтевытесняющих композиций для разных месторождений. Уже создано восемь промышленных технологий, которые используются при добыче черного золота: примерно 200-300 скважин в год. В результате только за последние 10 лет это привело к увеличению нефтедобычи на два миллиона тонн.
В качестве примера расскажу о разработанной в институте Гелеобразующей композиции на основе солей АЛюминия и КАрбамида, сокращенно - ГАЛКА. Это наша гордость. Она уникальна тем, что сделана на неорганической основе и может выдерживать температуру до 350 градусов, а обычные полимерные гели разрушаются при значительно более низкой температуре. Это важно при добыче высоковязкой нефти, которую приходится вытеснять не водой, а перегретым паром с температурой 300-350 градусов. Кроме того, ГАЛКА растворяется в любой воде - и пресной, и соленой. Уже более 500 скважин повысили свою нефтеотдачу благодаря применению этой композиции. А в целом по всему миру для увеличения добычи черного золота в неф-тяные пласты закачано более 50 тысяч тонн наших реагентов. Разработанные в институте технологии применялись не только в России, но и в Китае, Вьетнаме, Омане. Сейчас ГАЛКОЙ заинтересовались Германия и Канада. Там занимаются разработкой месторождений с высоковязкой нефтью, при добыче которой используется перегретый пар. Поэтому им необходимы гели, выдерживающие высокую температуру.
Мы организовали промышленное производство на Московском химическом заводе им. П.Л.Войкова. ГАЛКА удостоена золотого знака качества, золотой медали на пятом Московском международном салоне промышленной собственности “Архимед 2002”. А в 2006 году за работы по увеличению нефтеотдачи мы были удостоены Национальной технологической премии в номинации “Медаль Петра Великого”.