Ученые Казанского федерального университета, университета Султана Кабуса, специалисты нефтяной компании Daleel Petroleum из Омана впервые экспериментально обосновали эффективность технологии освоения горючих сланцев месторождения Natih B.

Они адаптировали метод внутрипластового горения для разработки горючих сланцев в низкопроницаемых коллекторах. Исследование отвечает необходимости в разработке эффективной, экологически чистой и малозатратной технологии добычи и переработки горючих сланцев.

Возможность рентабельно разрабатывать нетрадиционные ресурсы углеводородов является важной стороной нефтегазовой отрасли. Это утверждение справедливо для многих стран, причем отдельного внимания заслуживают Россия и страны Ближнего Востока, в первую очередь Оман. Среди нетрадиционных ресурсов особое место занимают месторождения горючих сланцев. Помимо традиционных залежей нефти и газа, они являются альтернативным источником сырья для энергетики и нефтяной индустрии, перспективность которого опирается на уже разведанные большие запасы. По разным оценкам, ресурсы горючих сланцев и сланцевой нефти в мире оценены в 650 трлн тонн, что существенно больше, чем разведанные запасы традиционной нефти.

Горючие сланцы представляют собой один из видов богатых органикой осадочных пород, которые состоят из органических химических соединений (керогена и битума) и неорганических веществ. Обычно содержание битума в горючих сланцах очень низкое, а кероген является основным органическим веществом, из которого могут быть получены жидкие углеводороды. Кероген представляет собой твердое органическое вещество, содержащее высокомолекулярные соединения.

«Традиционные методы, используемые для добычи легкой (маловязкой) нефти, не могут быть применены для извлечения горючих сланцев. Основная трудность и ограничения заключаются в малой продуктивности и высоких затратах на мероприятия по извлечению сырья, что обусловливает необходимость в разработке эффективных, экологически чистых и экономичных технологий добычи и переработки горючих сланцев», – отметил заведующий кафедрой разработки и эксплуатации месторождений трудноизвлекаемых углеводородов Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ Михаил Варфоломеев.

Чтобы снизить фактор экологических рисков и дороговизны мероприятий по наземной переработке горючих сланцев в синтетическую нефть, а также для усовершенствования разработки их месторождений, залегающих на значительной глубине, ученые НЦМУ «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты» совместно со специалистами из университета Султана Кабуса и нефтяной компании Daleel Petroleum из Омана предложили комплексный метод преобразования горючих сланцев в синтетическую нефть в пласте для месторождения Natih B.

«Технология включает стадию гидроразрыва пласта с последующим применением метода внутрипластового горения, эффективность которого повышается при добавлении катализатора, предложенного Казанским федеральным университетом. Кроме того, катализаторы позволяют увеличить эффективность генерации синтетической нефти», –  добавил Варфоломеев.

Физическое моделирование  процесса внутрипластового горения было проведено на специализированной установке – трубе горения, созданной в КФУ. В результате экспериментов проведен систематический анализ изменения температурного профиля, перепада давления, выделяющихся в процессе горения газов. Также была проведена компьютерная микротомография образцов с целью визуального контроля изменения структуры порового пространства в ходе эксперимента. Подробности исследования опубликованы в FUEL.

«Обнаружено, что в ходе процесса внутрипластового горения наблюдалось трехкратное увеличение проницаемости модели пористой среды и устойчивое распространение фронта горения», – сообщил старший научный сотрудник НИЛ методов увеличения нефтеотдачи НЦМУ Александр Болотов.

Выводы, полученные в этой работе, представляют собой экспериментальные доказательства успешной инициации и распространения фронта горения в низкопроницаемом горючем сланце.

«Настоящая работа подтверждает возможность использования технологии внутрипластового горения для разработки низкопроницаемых горючих сланцев и внутрипластового преобразования горючего сланца для получения синтетической нефти», – дополнил младший научный сотрудник НИЛ методов увеличения нефтеотдачи НЦМУ Ильгиз Минханов.

В современной нефтегазовой отрасли уже известна идея внутрипластового горения для разработки и переработки горючих сланцев. Из-за низкой проницаемости горючих сланцев перед закачкой воздуха обычно требуется операция гидроразрыва пласта. Однако один из самых больших технических вопросов заключается в том, сможет ли фронт горения установиться и устойчиво распространяться в низкопроницаемой зоне, не охваченной трещинами. Проведенное исследование казанских специалистов совместно со специалистами из Омана стало первой экспериментальной работой, подтвердившей эту гипотезу. Также было показано, что катализаторы повышают эффективность этого процесса.