«Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море»

Применение нанотехнологий для повышения нефтеотдачи пластов: наножидкости

УДК: 620.3+22.276.344+22.245.54+22.276.6
DOI: 10.33285/0130-3872-2023-11(371)-42-49

Авторы:

¹ Кубанский государственный технологический университет, Краснодар, Россия

Ключевые слова: нанотехнологии, наножидкости, наночастицы (НЧ), методы увеличения нефтеотдачти (МУН), расклинивающее давление, контактный угол смачиваемости, межфазное натяжение, вязкость, осаждение асфальтенов, механизмы вытеснения остаточных нефтей, капиллярные силы, подвижность, реологические свойства, поверхность пород

Аннотация:

Основные проблемы, с которыми сталкиваются недропользователи при вторичных способах разработки нефтяных месторождений, заключаются в образовании остаточной нефти и прорыве вытесняющего агента по более проницаемым интервалам пластов. Это приводит к резкому обводнению продукции добывающего фонда скважин и снижению экономической эффективности эксплуатации. Таким образом, переход на третичные способы разработки считается ключевым решением для повышения нефтеотдачи пластов. Тем не менее, традиционные методы увеличения нефтеотдачти (МУН) имеют свои недостатки: разложение химических веществ (полимеров и поверхностно-активных веществ) в пластовых условиях при повышенных температурах, большие требуемые объемы компонентов и их высокую стоимость. В последнее время все больше внимания уделяется потенциальному применению нанотехнологий для повышения нефтеотдачи. Во многих исследованиях объяснялось, что наночастицы (НЧ) играют многообещающую роль в увеличении нефтеотдачи из-за их способности изменять механизмы извлечения нефти и освобождать капли нефти в системе пор коллектора. В этой статье представлен обзор последних исследований применений нанотехнологий для повышения нефтеотдачи, прокладывается путь для исследователей, заинтересованных в интеграции этих достижений. В первой части статьи рассматриваются исследования основных механизмов увеличения нефтеотдачи с применением наножидкости, включая расклинивающее давление, изменение смачиваемости, снижение межфазного натяжения, повышение вязкости закачиваемых жидкостей и предотвращение осаждения асфальтенов. Во второй части определяются сложности и переспективы полевого применения нанотехнологии для увеличения нефтеотдачи.

Список литературы:

1. Хавкин А.Я. Наноявления и нанотехнологии в добыче нефти и газа. – М.; Ижевск: Ин-т компьютерных исслед., 2010. – 692 с.
2. Application of Nanoparticles in Enhanced Oil Recovery: A Critical Review of Recent Progress / Xiaofei Sun, Yanyu Zhang, Guangpeng Chen, Zhiyong Gai // Energies. – 2017. – Vol. 10, Issue 3. – P. 345. – DOI: 10.3390/en10030345
3. Agista M.N., Kun Guo, Zhixin Yu. A State-of-the-Art Review of Nanoparticles Application in Petroleum with a Focus on Enhanced Oil Recovery // Applied Sciences. – 2018. – Vol. 8, Issue 6. – P. 871. – DOI: 10.3390/app8060871
4. Recent advances in application of nanotechnology in chemical enhanced oil recovery: Effects of nanoparticles on wettability alteration, interfacial tension reduction, and flooding / J.A. Ali, K. Kolo, A.K. Manshad, A.H. Mohammadi // Egyptian J. of Petroleum. – 2018. – Vol. 27, Issue 4. – P. 1371–1383. – DOI: 10.1016/j.ejpe.2018.09.006
5. El-Diasty A.I., Aly A.M. Understanding the Mechanism of Nanoparticles Applications in Enhanced Oil Recovery // SPE North Africa Technical Conf. and Exhibition, Cairo, Egypt, Sept. 14–16. – 2015. – DOI: 10.2118/175806-MS
6. Experimental Study of Wettability Alteration During Nanofluid Enhanced Oil Recovery Process and Its Effect on Oil Recovery / Shidong Li, M. Genys, Kun Wang, O. Torsæter // Proc. of the SPE Reservoir Characterization and Simulation Conf. and Exhibition, Abu Dhabi, UAE, Sept. 14–16. – 2015. – DOI: 10.2118/175610-MS
7. Roustaei A., Bagherzadeh H. Experimental investigation of SiO2 nanoparticles on enhanced oil recovery of carbonate reservoirs // J. of Petroleum Exploration and Production Technology. – 2015. – Vol. 5. – P. 27–33. – DOI: 10.1007/s13202-014-0120-3
8. Wettability alteration of oil-wet carbonate by silica nanofluid / S. Al-Anssari, A. Barifcani, Wang Shaobin [et al.] // J. of Colloid and Interface Science. – 2016. – Vol. 461. – P. 435–442. – DOI: 10.1016/j.jcis.2015.09.051
9. The Potential of a Novel Nanofluid in Enhancing Oil Recovery / Bing Wei, Qinzhi Li, Fayang Jin [et al.] // Energy Fuels. – 2016. – Vol. 30, Issue 4. – P. 2882–2891. – DOI: 10.1021/acs.energyfuels.6b00244
10. Spontaneous Imbibition Experiments of Enhanced Oil Recovery with Surfactants and Complex Nano-Fluids / B.F. Towler, H.L. Lehr, S.W. Austin [et al.] // J. of Surfactants and Detergents. – 2017. – Vol. 20. – P. 367–377. – DOI: 10.1007/s11743-017-1924-1
11. Polymeric Surfactants: Synthesis, Properties, and Links to Applications / P. Raffa, D.A.Z. Wever, F. Picchioni, A.A. Broekhuis // Chemical Reviews. – 2015. – Vol. 115, Issue 16. – P. 8504–8563. – DOI: 10.1021/cr500129h
12. Shidong Li, Hendraningrat L., Torsæter O. Improved Oil Recovery by Hydrophilic Silica Nanoparticles Suspension: 2-Phase Flow Experimental Studies // Int. Petroleum Technology Conf., Beijing, China, March 26–28. – 2013. – DOI: 10.2523/16707-MS
13. An Experimental Investigation of Polysilicon Nanoparticles' Recovery Efficiencies Through Changes in Interfacial Tension and Wettability Alteration / A. Roustaei, J. Moghadasi, H. Bagherzadeh, A. Shahrabadi // Proc. of the SPE Int. Oilfield Nanotechnology Conf. and Exhibition, Noordwijk, The Netherlands, June 12–14. – 2012. – DOI: 10.2118/156976-MS
14. Improved Oil Recovery by Nanofluids Flooding: An Experimental Study / L. Hendraningrat, B. Engeset, S. Suwarno, O. Torsæter // SPE Kuwait Int. Petroleum Conf. and Exhibition, Kuwait City, Kuwait, Dec. 10–12. – 2012. – DOI: 10.2118/163335-MS
15. Impact of Metal Oxide Nanoparticles on Enhanced Oil Recovery from Limestone Media at Several Temperatures / A.E. Bayat, R. Junin, A. Samsuri [et al.] // Energy Fuels. – 2014. – Vol. 28, Issue 10. – P. 6255–6266. – DOI: 10.1021/ef5013616
16. Lyons W.C., Plisga G.J. Standard Handbook of Petroleum and Natural Gas Engineering. – Houston, TX, USA: Gulf Professional Publishing, 2011. – 1568 p.
17. Shah R.D. Application of Nanoparticle Saturated Injectant Gases for EOR of Heavy Oils // SPE Annual Technical Conf. and Exhibition, New Orleans, Louisiana, USA, Oct. 4–7. – 2009. – DOI: 10.2118/129539-STU
18. Yousefvand H., Jafari A. Enhanced Oil Recovery Using Polymer/nanosilica // Procedia Materials Science. – 2015. – Vol. 11. – P. 565–570. – DOI: 10.1016/j.mspro.2015.11.068
19. Inhibition of Asphaltene Precipitation by TiO2, SiO2, and ZrO2 Nanofluids / M. Mohammadi, M. Akbari, Z. Fakhroueian [et al.] // Energy Fuels. – 2011. – Vol. 25, Issue 7. – P. 3150–3156. – DOI: 10.1021/ef2001635
20. Alomair O.A., Matar K.M., Alsaeed Y.H. Nanofluids Application for Heavy Oil Recovery // Proc. of the SPE Asia Pacific Oil & Gas Conf. and Exhibition, Adelaide, Australia, Oct. 14–16. – 2014. – DOI: 10.2118/171539-MS
21. Behavior of Asphaltene Adsorption onto the Metal Oxide Nanoparticle Surface and Its Effect on Heavy Oil Recovery / Y. Kazemzadeh, S.E. Eshraghi, K. Kazemi [et al.] // Industrial & Engineering Chemistry Research. – 2015. – Vol. 54, Issue 1. – P. 233–239. – DOI: 10.1021/ie503797g
22. Nanoparticles for Inhibition of Asphaltenes Damage: Adsorption Study and Displacement Test on Porous Media / C.A. Franco, N.N. Nassar, M.A. Ruiz [et al.] // Energy Fuels. – 2013. – Vol. 27, Issue 6. – P. 2899–2907. – DOI: 10.1021/ef4000825