В результате неожиданного сотрудничества в Сколтехе между инженерами-нефтяниками и специалистами по адресной доставке лекарств предложены новые поверхностно-активные вещества для увеличения нефтеотдачи скважин, а также инновационный способ повышения эффективности такого рода реагентов: молекулы активного вещества помещаются в оболочки из диоксида кремния, как это делается с некоторыми лекарствами. Исследование опубликовано в журнале Advances in Geo-Energy Research и попало на обложку выпуска.

Поверхностно-активные вещества широко используются для увеличения нефтеотдачи. Эти реагенты закачиваются в скважину в виде водного раствора и помогают высвободить нефть за счёт уменьшения напряжения на границе раздела воды и нефти, увеличения смачиваемости породы водой и — при дополнительной закачке газа — появления пены, которая повышает подвижность углеводородов. В исследовании учёных из Сколтеха описан способ улучшить указанные свойства существующих реагентов и предложены два новых поверхностно-активных вещества.

«Саму идею инкапсуляции, заключения действующего вещества в оболочку, мы позаимствовали из медицины — для нефтедобычи она нова, — рассказывает первый автор исследования, аспирант Сколтеха по программе „Нефтегазовое дело“ Арсений Чекалов. — Оба поверхностно-активных вещества, изученных в работе, ранее не были детально исследованы и не подвергались инкапсуляции. Образующие в нашем случае оболочку среднепористые частицы диоксида кремния тоже не получили достаточного внимания в контексте методов повышения нефтеотдачи: большинство работ сосредоточены на других системах доставки. Примечательно, что мы показали синергическое взаимодействие между распадающимися капсулами и заключёнными в них ПАВами».

В экспериментах с образцами нефтеносной породы новые ПАВы продемонстрировали ценные для повышения нефтеотдачи свойства. Во-первых, они имеют достаточно низкий коэффициент адсорбции на породе, что приводит к низкому расходу реагента на грамм породы, а значит, то же количество реагента проникнет глубже в пласт. Во-вторых, реагенты существенно снижают напряжение на границе раздела сред между водой и нефтью. В-третьих, значительно повышается смачиваемость карбонатных пород водой, что позволяет ей лучше вытеснять нефть. Более того, все три свойства улучшались при инкапсуляции реагентов в оболочку из диоксида кремния.

Важное преимущество новых поверхностно-активных веществ, которые называются неионным алкилполиглюкозидом и анионным алкилэфиркарбоксилатом, заключается в том, что они хорошо действуют в условиях высокой температуры и солёности среды. Наличие или отсутствие инкапсуляции в данном случае не играет роли.

Руководитель исследования, старший преподаватель Центра науки и технологий добычи углеводородов Сколтеха Чэнгдонг Юань, прокомментировал достижение научного коллектива: «Мы получили весьма многообещающие результаты, которые недвусмысленно показали, что инкапсуляция может повышать эффективность вытеснения нефти за счёт синергического взаимодействия на границе раздела фаз. Однако эта работа — лишь первый шаг. Далее необходимо будет оценить системы инкапсулированных ПАВов в условиях динамического течения, как при эксплуатации реального коллектора, в том числе в экспериментах с заводнением керна и контролируемым разрушением капсул. Такие исследования понадобятся для того, чтобы приспособить технологию к разным типам коллекторов и сделать её более гибкой и надёжной с точки зрения реального использования на месторождениях».