X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Сланцевой называют нефть, которую получают из горючих сланцев, и по своим свойствам (плотности, вязкости) она значительно отличается от традиционной легкой нефти.

Сланцевый природный газ — это природный газ, который добывается из горючих сланцев и состоит преимущественно из метана.

Технология добычи сланцевого сырья отличается от способа добычи традиционной нефти. При классическом способе добычи нефти используется поэтапный метод.

Существует два ключевых способа получения необходимого сырья из горючих сланцев. Первый – это добыча сланцевой породы открытым или шахтным способом с ее последующей переработкой на специальных установках – реакторах, где сланцы подвергают пиролизу без доступа воздуха, в результате чего из породы образуется сланцевая смола. А второй это гидравлический разрыв пласта — это процесс, предполагающий введение смеси воды, песка и химических веществ в газоносные породы под очень высоким давлением (500-1500 атм). Давление приводит к появлению крошечных трещин, которые позволяют газу вырваться. Процесс разрыва в большей степени зависит от физических свойств жидкости и, в частности от ее вязкости. Чтобы давление разрыва было наименьшим, необходимо, чтобы она была фильтрующейся.Повышение вязкости так же, как и уменьшение фильтруемости жидкостей, применяемых при разрыве пластов, происходит введением в них соответствующих добавок. Такими загустителями для углеводородных жидкостей, используемых при разрыве пластов, являются соли органических кислот, высокомолекулярные и коллоидные соединения нефти. Эти жидкости и применяются в качестве жидкостей разрыва и жидкостей -песконосителей при разрыве пластов в нефтяных скважинах. Использование жидкостей разрыва и жидкостей - песконосителей на углеводородной основе для разрыва пластов в водонагнетательных скважинах может способствовать ухудшению проницаемости пород для воды из-за образования смесей воды с углеводородами.

Далее будет рассматриваться второй способ добычи сланцевого сырья с применением химических реагентов.

Анализ практики нефтедобычи и результатов научных исследований показывает, что потенциальная продуктивность скважин зависит от качества работ при их закачивании.

Эффективность нефтеотдачи пластов увеличивается с применением поверхностно-активных веществ (ПАВ). Добавка ПАВ к закачиваемой воде снижает межфазное натяжение воды на границе с нефтью. Благодаря этому, капли нефти легко деформируются, и увеличивается скорость их перемещения в пласте. Добавление ПАВ к воде уменьшает краевые углы избирательного смачивания, т.е. улучшает смачиваемость породы водой. Также, ПАВ способны диффундировать из водных растворов в нефть, что вызывает снижение ее вязкости. В конечном итоге, водные растворы ПАВ обладают высокими моющими свойствами, что способствует отрыву нефтяной пленки от поверхности пород. Под влиянием ПАВ происходит диспергирование нефти в воде, при этом ПАВ в определенной степени стабилизируют образующуюся дисперсию. Размеры капель нефти уменьшаются. Вероятность их прилипания к твердой поверхности уменьшается. Вышеперечисленные свойства ПАВ повышают нефтепроницаемость пористой среды и коэффициента вытеснения нефти из пласта. В нефтепромысловой практике для повышения нефтеотдачи пласта наибольшее распространение получили неионогенные ПАВ, которые либо непрерывно закачиваются в пласт в виде низкоконцентрированных (0,05 –0,10 %) водных растворов, либо периодически закачиваются в виде оторочек высококонцентрированных (5 – 10 %) водных растворов.

В процессе вытеснения нефти поверхностно - активные вещества влияют на следующие взаимосвязанные факторы: межфазное натяжение на границе нефть — вода и поверхностное натяжение на границах вода — порода и нефть — порода, обусловленное их адсорбцией на этих поверхностях раздела фаз.

Одним из примеров увеличения нефтеизвлечения является щелочное заводнение. Этот метод основан на взаимодействии щелочей с пластовой нефтью, водой и породой. В составе данной нефти находятся органические кислоты, являющиеся активными компонентами. В зависимости от вида нефти, их количество и состав меняется. При взаимодействии щёлочи с нефтью происходит реакция щёлочи с органическими кислотами с образованием ПАВ в пласте. Образовавшиеся вещества уменьшают межфазное натяжение на границе нефть – раствор щелочи и повышают смачиваемость породы водой. Межфазное натяжение при воздействии щелочи уменьшается по мере увеличения органических кислот в нефти.

Также в области применения химических методов увеличения нефтеотдачи пластов используется метод щелочно - ПАВ - полимерного заводнения. Данный метод заключается в поочередной закачке щелочи, поверхностно - активных веществ и полимеров. Щелочь снижает адсорбцию идущих следом дорогих составляющих. ПАВ действуют подобно мылу, снижая поверхностное натяжение нефти, и отмывают ее от породы, а полимеры вытесняют нефть.

Лабораторные исследования показали, что при использовании ПАВ нефтеотдача может возрастать в 1,10 – 1,12 раза по сравнению с обычным заводнением.

Стоит отметить, что жидкости, применяемые в данном методе, канцерогенные. Попадание ПАВ в грунтовые воды и в пласты, которые содержат артезианскую воду, используемую для питья, особо опасно. Такой способ добычи сланцевых месторождений оказывает комплексное воздействие на экологию.

При разработке сланцевых месторождений происходит выброс большого количества углекислого газа в атмосферу. В результате, возникает парниковый эффект и изменение климата. Бурение скважин и последующее их взрывание разрушает земную кору, приводит к землетрясениям в местах добычи. Химические растворы, используемые при добыче, отравляют почву. Существует высокая вероятность того, что химические составляющие могут попасть в систему водоснабжения населенного пункта. Именно поэтому в некоторых странах (Франция, Швейцария и т.д.) данный метод запрещен. Необходимы огромные запасы пресной воды при разработке месторождений, которой на планете становится все меньше. Важным фактором экологического влияния нефти сланцевых пород является высокая энергоемкость процесса их извлечения.К тому же трещины от гидроразрыва могут распространяться вверх, загрязняя грунтовые воды закачиваемой жидкостью или способствуя поступлению в них метана.

Список использованных источников

Жильцов, С.С. Сланцевый газ / С.С. Жильцов, В.Е. Григорьянц, А.В. Ишин. – Издательство «Таврия», 2012 – 136 c.

Калинко, М.К. Тайны образования нефти и горючих сланцев / М.К. Калинко. – M., 1981. – 191 с.

Повышение эффективности разработки высоковязких нефтей с использованием поверхностно – активных веществ. Режим доступа: http://5fan.ru/wievjob.php?id=44332

Добыча сланцевой нефти и газа – уничтожение природы. Режим доступа: https://cont.ws/@jeteraconte/815142

Межфазное натяжение. Режим доступа: http://www.ngpedia.ru/id444482p1.html

Код для цитирования: Скопировать