Дослідження фізико-хімічних та геохімічних аспектів при підвищенні нафтовилучення та зберіганні CO₂ в нафтових пластах

Анотація

Об'єктом дослідження є процеси багатофазної фільтрації в пористих середовищах. Ці процеси відбуваються при нагнітанні діоксиду вуглецю (CO₂) у нафтові пласти з метою підвищення нафтовилучення. Також об'єктом є міжфазові явища, геохімічні взаємодії та технологічні операції з управління свердловинами, пов'язані з цими процесами.

Одним з найбільш проблемних місць є недостатнє розуміння складних взаємозв'язків. Ці взаємозв'язки існують між фізико-хімічними процесами на мікрорівні (міжфазний натяг, змочуваність, розчинність, адсорбція, геохімічні реакції) та макроскопічними характеристиками пласта (проникність, пористість, неоднорідність). Важливими є і технологічні параметри нагнітання CO₂ (тиск, температура, швидкість, об'єм). Це призводить до неоптимального вибору технологій підвищення нафтовіддачі, передчасних проривів CO₂, низьких коефіцієнтів нафтовилучення, а також ускладнює прогнозування поведінки системи «пласт – флюїд – CO₂» у довгостроковій перспективі, зокрема, з точки зору безпеки зберігання CO₂. Також проблемним місцем є обмеженість існуючих емпіричних моделей, що описують вплив закачування CO₂ на продуктивність свердловин, які не враховують у повній мірі гетерогенність пласта та складність фізико-хімічних процесів.

Отримано комплексний огляд механізмів взаємодії CO₂ з пластовими флюїдами та породою. Проаналізовано вплив надкритичного CO₂ на міжфазний натяг, змочуваність, набухання та в'язкість нафти. Розглянуто геохімічні реакції та їх вплив на проникність. Досліджено контроль рухливості CO₂. Розроблено математичні співвідношення для розрахунку дросельних пристроїв. Проведено аналіз промислових даних, що виявив нелінійний відгук свердловин і дозволив уточнити регресійні моделі.

Завдяки цьому забезпечується можливість отримання підвищених коефіцієнтів нафтовилучення та довгострокового зв'язування CO₂. У порівнянні з аналогічними відомими методами, CO₂ забезпечує зниження міжфазного натягу, зменшення в'язкості нафти, розчинення залишкової нафти та потенційне зменшення викидів парникових газів. Уточнені регресійні моделі дозволяють точніше прогнозувати продуктивність свердловин. Розроблені математичні співвідношення забезпечують ефективне управління свердловинами. Отримані результати можуть бути використані на практиці для оптимізації процесів розробки нафтових родовищ із застосуванням технологій нагнітання CO₂, а також для оцінки та забезпечення безпеки довгострокового зберігання CO₂ в геологічних формаціях.