Ожидается, что разработка поможет снизить влияние нефтедобычи на природу.
Разработка важна для добывающей отрасли, которую интересует процесс вытеснения нефти из естественных природных резервуаров, где течет трехфазная жидкость — смесь нефти, воды и природного газа. В этом случае критически важны структура пласта и материал породы, который определяет его проницаемость и прочность. Также необходимо понимать, сколько нефти остается после технологического процесса заводнения — закачки в нефтеносный пласт воды с целью выталкивания нефти к скважине.
Для оценки мероприятий по увеличению эффективности добычи нефти и газа планируется использовать разработанный командой ученых СФУ программный продукт вместе с экспериментальными исследованиями.
Как сообщил соавтор исследования, старший научный сотрудник лаборатории физико-химических технологий разработки трудноизвлекаемых запасов углеводородов СФУ Сергей Филимонов: «Средним показателем нефтеотдачи, которого добиваются с помощью стандартных методов, в различных странах и регионах считают 25% – 40%. Это значит, большая часть нефти остается в пласте и становится еще менее доступной. Мы разработали оригинальную динамическую сетевую модель вытеснения нефти из пористой породы, чтобы оптимизировать этот процесс и сделать извлечение ценного ископаемого максимально полным и нетравматичным для природы».
Ученый также пояснил, что процесс извлечения нефти из образцов породы можно изучать с помощью двух подходов. Первый заключается в экспериментальном исследовании керна. Второй нацелен на изучение специально созданных микроканальных систем различной сложности. Это и есть моделирование, которое позволяет детально изучить процессы, происходящие в микроканалах, установить закономерности и выразить их математически.
Гидродинамическая часть разработанной сетевой модели основана на теории гидравлических цепей. Каждая скважина представлена одним вычислительным элементом — ветвью, а поры представлены узлами.
«Для каждого месторождения надо провести целый набор экспериментальных тестов, чтобы понять, что можно в данном случае использовать для увеличения нефтеотдачи, а что нет, ведь каждое месторождение индивидуально. Это долго и дорого. Чтобы ускорить процесс исследований, начали активно использовать методы численного моделирования — так называемые технологии цифрового керна. Мы разработали методику расчета многофазных потоков в пористых средах, основанную на сетевом подходе, которая на порядок быстрее традиционных методов расчета. Любая численная модель должна давать корректный результат. Поэтому мы нашу модель адаптировали на основе результатов реального физического эксперимента, полученного с помощью микрофлюидных чипов, имитирующих нефтеносную породу», — пояснил руководитель исследования, директор Института инженерной физики и радиоэлектроники Андрей Минаков.
Ученые СФУ совмещали методы изучения извлечения нефти: изучают керны и используют микрофлюидные чипы, имитирующие нефтеносную породу.
В ходе эксперимента ученые сначала заполняли пустой чип нефтью, а затем заводняли его вытесняющей жидкостью. Процесс фиксировала специальная высокоскоростная камера. Базируясь на параметрах микрочипа и имея видеозапись процесса вытеснения из него нефти, исследователи постарались создать максимально детальную численную копию чипа (цифровой двойник) и отладили математическую модель процесса вытеснения нефти. В итоге удалось добиться хорошего совпадения экспериментальных и теоретических данных.
С деталями и результатами исследования можно ознакомиться по ссылке.
Источник: пресс-центр Минобрнауки РФ