Специалисты Сургутского государственного университета разрабатывают математическую модель динамического воздействия на пласт с использованием наночастиц. Она представляет собой программный продукт и не требует больших вычислительных затрат.
Данная работа — часть государственного задания по теме «Моделирование гидродинамических процессов с наночастицами для решения задачи повышения нефтеотдачи пласта».
Чтобы сохранить нефтяной потенциал и обеспечить технологическую независимость страны, необходимо развивать методы освоения трудноизвлекаемых запасов и повышать коэффициент извлечения нефти. Сегодня мировые запасы легкодобываемой нефти снижаются, значительная ее часть остается запертой в порах пород: она прилипает к стенкам, застревает в узких каналах и не вымывается водой или специальными растворами.
У нефтяников есть понятие — коэффициент извлечения нефти (КИН). Он показывает, сколько процентов геологических запасов уже извлекли из недр. Для повышения КИН применяют различные методы. Ученые из Научно-образовательного центра Политехнического института СурГУ под руководством профессора, главного научного сотрудника, доктора физико-математических наук Сергея Мартынова предложили использовать жидкость с наночастицами. Ее свойства зависят от материала, размера, формы частиц и наличия примесей.
Специалисты выяснили, что наночастицы увеличивают вязкость системы у стенок пор. Это подтвердили расчеты на основе математической модели, разработанной профессором вместе с аспирантами. Модель реализована как программный продукт и работает на доступных вычислительных устройствах.
«Вычисления показали, что из-за взаимодействия частиц со стенкой эффективная вязкость всей системы в целом вблизи стенки больше, чем вдали от нее. А если вязкость больше, то при определенных условиях и сила трения со стороны жидкости на стенку тоже увеличивается. Это позволяет предполагать, что такие жидкости (наножидкости) будут лучше вытеснять нефть из пристеночных зон в коллекторе», — поделился Сергей Мартынов.
Лабораторные исследования на кернах подтверждают: когда жидкость становится более вязкой, возникает трение, способное вытолкнуть застрявшую нефть, а также заставить ее двигаться в нужном направлении.
«Приведенная работа дает объяснение этому факту через механизм гидродинамического взаимодействия частиц и стенки, — подчеркнул профессор. — Зная механизм воздействия, можно создавать наножидкости с необходимыми свойствами для более полного вытеснения нефти из пласта, то есть повышать коэффициент извлечения нефти».
В ходе исследования выяснилось, что микрочастицы, управляемые внешними полями (магнитными и диэлектрическими), можно использовать для создания микротечений вблизи стенок пор. Это дополнительно усилит перемешивание жидкости и вытеснение нефти — однако пока что этот подход изучен недостаточно. Команда Сергея Мартынова планирует продолжать исследования. Ученые хотят глубже изучить этот перспективный метод и разработать модели, способные оптимально управлять поведением наночастиц и потоком жидкости в пласте.
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Молодежь и дети»).
