Ученые из Пермского политеха, Китайского университета нефти и Китайской академии наук придумали новый способ добычи трудноизвлекаемых запасов углеводородов, залегающих в сланцах — слоистых горных породах. Они придумали, как увеличить эффективность проведения гидроразрыва пласта (ГРП). Способ снижает давление закачки на 43% и увеличивает длину трещин в 3,5 раза по сравнению с традиционной методикой.
Исследователи предложили безводную технологию ГРП с использованием сверхкритического диоксида углерода — углекислого газа, который находится в состоянии выше своих критических температуры (31,1 градуса) и давления (72,9 атмосферы), что наделяет его особыми физическими и химическими свойствами. Чаще при ГРП в породы закачивают жидкость под давлением, но это требует больших энергозатрат и объема жидкости, а из-за использования реагентов может привести к закупорке пор и загрязнению пород.
Новая методика состоит из трех этапов. Сначала с помощью закачки в породу сверхкритического диоксида углерода вокруг ствола скважины образуются микротрещины. Затем скважина насыщается углекислым газом при поддерживающем давлении. Газ вступает в реакцию с минералами в породе, ослабляет ее структуру, уменьшает прочность и плотность. В конце для создания крупных трещин, увеличения их ширины и длины в скважину под давлением подают традиционную жидкость для ГРП.
С помощью специально разработанной конструкции ученые проверили метод экспериментально. Результаты показали, что по сравнению с традиционным комбинированный ГРП снижает давление, нужное для создания трещин, на 43%, их общая длина увеличивается в 3,5 раза, при этом трещины получаются более ветвистыми. Разрывы в породе уходят внутрь породы глубже — во время экспериментов они прошли через весь образец.
По словам ученых, метод будет наиболее эффективен для пород с низкой проницаемостью. При проведении работ нужно будет использовать специальные компрессорные установки. На качество добываемой нефти технология повлиять не должна.
