Модель ученых ПНИПУ поможет «оживить» простаивающие нефтяные скважины

Эффективность скважины во многом зависит от того, насколько хорошо призабойная зона (пласт, прилегающий к стволу скважины) пропускает нефть или газ. Проницаемость этой зоны может снижаться, например, из-за попадания воды или примесей, загрязнения отложениями солей. Тогда дебит скважины – объем полезного продукта, который она отдает за единицу времени, – уменьшается, а оставшиеся запасы становится трудно и малорентабельно добывать традиционными методами. В этой ситуации применяют гидравлический разрыв пласта. В скважину под высоким давлением закачивается жидкость или гель, они растрескивают породу, и через трещины начинают более интенсивно поступать нефть или газ. Однако физика процесса развития трещины очень сложна, поэтому предварительные расчеты, насколько сильно увеличится дебит, зачастую не совпадают с реальными результатами. Чтобы избежать нерациональной траты ресурсов, ученые ПНИПУ разработали специальную модель прогнозирования: она определит эффективность гидроразрыва пласта до его проведения.

Исследование опубликовано в журнале «Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов», 2023. Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

В основу модели прогнозирования легли значения технологических параметров объекта разработки, которые влияют на эффективность гидроразрыва: обводненность и пластовое давление до гидроразрыва, удельный расход пропанта, расчлененность (неоднородность пластов), давление смыкания на забое и дебит жидкости. Обводненность – содержание воды в продукции скважины. Пластовое давление – давление, под которым нефть, вода и газ находятся в недрах. Пропант – гранулообразный материал, служащий для закрепления трещин при гидроразрыве. Давление смыкания на забое – давление жидкости, при котором трещина смыкается.

Ученые ПНИПУ исследовали двенадцать скважин. Проведя математические вычисления, они определили, что среди перечисленных выше параметров наибольшее влияние на итоговый дебит нефти оказывают удельный расход пропанта, расчлененность, давление смыкания на забое и дебит жидкости до гидроразрыва. Эти параметры легли в основу уравнения, позволяющего прогнозировать дебит нефти после гидроразрыва пласта.

Разработанная политехниками модель универсальна, поскольку для проведения расчета требует лишь подстановки в уравнение значимых технологических параметров объекта, на котором планируется устраивать гидроразрыв.

– Результаты при моделировании близки к полученным на практике. Отклонение модельных значений дебита нефти от фактических составляет в среднем 8,86%, – отмечает доктор технических наук, доцент, профессор кафедры нефтегазовых технологий ПНИПУ Григорий Хижняк.

Гидравлический разрыв – один из самых дорогостоящих методов повышения нефтеотдачи скважины, поэтому требуется заранее определить, насколько целесообразно его применение. Основные преимущества модели ученых ПНИПУ – универсальность и простота, ее использование не требует приобретения зарубежного коммерческого ПО, преимущественно распространенного в данной сфере. Полученные в ходе исследования данные расширяют представления о том, как происходит гидроразрыв пласта и какие параметры месторождения или скважины в наибольшей мере повлияют на дебит нефти после его проведения.
Источник – «Научная Россия»

Географы МГУ оценили влияние прорыва боковой морены на рельеф высокогорной зоны Большого Кавказа

В МГУ впервые изучили влияние прорыва боковой морены на развитие процессов разрушения и переноса горных пород на Кавказе. Исследование провели сотрудники лаборатории эрозии почв и русловых процессов имени Н.И. Маккавеева географического факультета МГУ. С помощью современных количественных методов были детально изучены рельеф территории и этапы его изменений после прорыва боковой морены в долине ручья Джанкуат в 2015 году. Результаты исследования опубликованы в одном из ведущих мировых журналов «Geomorphology».

В высокогорной зоне Большого Кавказа активно тают ледники. При их отступании откладываются большие массы рыхлообломочного материала разного размера: от валунов до суглинков. Материал, который накапливается по бокам поверхности движения ледника, называется боковой мореной.

В условиях потепления климата и повышения скорости сокращения ледников растет число прорывов боковых морен. Как следствие, огромное количество рыхлого обломочного материала поступает в днища речных долин. Рельеф окружающей территории сильно меняется. А поступающий материал становится дополнительным источником наносов при формировании селей. Водокаменные селевые потоки периодически возникают в высокогорных районах и нередко приводят к человеческим жертвам, разрушают инфраструктуру.

«На основе современных количественных методов мы оценили причины и последствия прорыва боковой морены в долине ручья Джанкуат, — рассказал руководитель проекта, ведущий научный сотрудник лаборатории эрозии почв и русловых процессов географического факультета МГУ Валентин Голосов. – Событие произошло в ночь с 30 июня на 1 июля 2015 года и повлекло за собой перестройку русла ручья Койавган, ранее впадавшего в ручей Джанкуат ниже по течению. Прорыву предшествовало выпадение экстремальных осадков. Неделей ранее выпало 227 мм осадков, включая 60 мм в течение одних суток. Одновременно в более высокогорных частях водосбора активно таял снег. Согласно нашим оценкам, при формировании прорыва было перемещено порядка 200 000 куб. м материала. Это соответствует понижению уровня поверхности исследованных зон водосбора на 1.91 м в год».

Это первое подобное исследование на Кавказе и одно из немногих в мире. В нем впервые с высокой детальностью изучены изменения рельефа приледникового речного водосбора под воздействием прорыва боковой морены и его дальнейшего развития вплоть до затухания эрозионно-аккумулятивных процессов. Прорывы боковых морен, наряду с прорывами моренных валов приледниковых озёр, являются одними из наиболее значимых водно-эрозионных событий, происходящих в высокогорной зоне. Помимо селевой опасности, рыхлообломочный материал, в огромных объёмах поступающий в днища речных долин, в конечном итоге является одним из основных источников заиления горных водохранилищ и ирригационных сетей, а также износа турбин гидроэлектростанций.

«Результаты наших исследований помогают оценивать суммарный вклад аналогичных прорывов боковых морен в сток наносов высокогорных рек. Тем самым мы можем прогнозировать их вклад в темпы заиления горных водохранилищ, которые функционируют или проектируются в среднегорной и высокогорной зонах Большого Кавказа, а также других горных систем, где активно идут процессы таяния ледников», — сказал Валентин Голосов.
Источник – «Научная Россия»

На Земле нашли космический минерал, названный в честь уральского ученого

Группа исследователей из Польши и Израиля обнаружила в пустыне Негев на Ближнем Востоке космический минерал, названный в честь руководителя лаборатории ExtraTerra Consortium УрФУ Виктора Гроховского. Это первая находка минерала гроховскиит (Grokhovskyite) в земных породах. Состав и характеристики находки ученые описали в журнале Minerals.

«В ходе полевых работ в 2019 и 2021 годах в пустыне Негев в Израиле было собрано более 200 образцов фосфидсодержащей брекчии (горная порода, сложенная из угловатых обломков и сцементированная. — Прим. ред.) с обломками черного слабоизмененного минерала геленита (высококальциевые породы), обогащенного сульфидами. Дисульфиды хрома одновалентных металлов были обнаружены в фосфидсодержащей эксплозивной брекчии, образующей небольшую вертикальную зону шириной 4–5 м в слоистой породе («низкотемпературный Хатрурим») в обнажении на дороге Арад — Мертвое море, впадина Хатрурим», — описывают место находки соавторы статьи.

Породы пирометаморфического комплекса Хатрурим, как поясняют исследователи, распространены вдоль крупного тектонического разлома в земной коре Мертвого моря, на территории Израиля, Палестины и Иордании.

«“Классическая” генетическая гипотеза предполагает, что эти породы образовались в результате сгорания битумного вещества, содержащегося в осадочном протолите. Недавно предложенная гипотеза “грязевых вулканов” утверждает, что активизация природных пожаров и пирометаморфическая трансформация осадочного протолита происходили при участии метана из газовых ловушек в тектонически активной рифтовой зоне Мертвого моря», — объясняют происхождение минерала ученые.

Напомним, гроховскиит обнаружили в мелких включениях в камасите метеорита Уакит, найденного в 2016 году в Бурятии. Сегодня образец железного метеорита Уакит, содержащий гроховскиит, находится в экспозиции Центрального Сибирского геологического музея (ИГМ СО РАН). Почти одновременно гроховскиит нашли в железном метеорите Gove в северной части Австралии. Зарегистрировали новый минерал в декабре 2019 года в комиссии по новым минералам, номенклатуре и классификации Международной минералогической ассоциации.

«У этого минерала удивительная история. Дисульфид хрома CuCrS₂ (гроховскиит. — Прим. ред.) был синтезирован в лабораторных условиях и всесторонне изучался, так как слоистые дихалькогениды рассматриваются как перспективные функциональные материалы для электронных устройств ввиду их термоэлектрических свойств и ионной проводимости. Но в природе он впервые был обнаружен в веществе внеземного происхождения, что позволило открывателям зарегистрировать его как космический минерал, а вот теперь спустя четыре года он найден и в земных породах», — комментирует сотрудник кафедры физических методов и приборов контроля УрФУ Виктор Гроховский.

Отметим, Виктор Гроховский в 2013 году вошел в список десяти людей, замеченных в мире, по версии журнала Nature. Группа исследователей и туристов УрФУ под его руководством занималась поиском и исследованием метеорита, упавшего на территории Челябинской области в феврале 2013 года. В 2014 году решением Международного астрономического союза в честь Гроховского была названа малая планета (астероид 16399 Grokhovsky). Источник – «Научная Россия»