Ученые СПбГУ разработали метод, увеличивающий эффективность добычи углеводородов
В рамках международного проекта, выполненного коллективом Передовой инженерной школы Санкт‑Петербургского государственного университета совместно с Пекинским институтом нефти (Китай), был разработан метод анализа геофизических данных, который позволяет определять направление микротрещин в горных породах, расположенных глубоко под поверхностью Земли. Таким образом можно проводить бурение скважин для добычи углеводородов вдоль этих трещин, что существенно повышает эффективность добычи.
Сейсморазведка — это единственный на сегодняшний день метод, позволяющий без бурения заглянуть внутрь Земли на большую глубину (до 15 км и больше) и получить детальные трехмерные изображения геологических пластов. Для этого ученые генерируют на поверхности Земли сейсмические волны с помощью специального оборудования. Эти волны проникают вглубь геологической среды, отражаются от геологических тел, в том числе пластов, в которых находятся газовые скопления, и регистрируются на поверхности Земли специальными датчиками (сейсмоприемниками). После обработки собранной информации получаются трехмерные изображения, на которых видны потенциальные области скопления газа.
Результаты исследования опубликованы в сборнике материалов Proceedings of the International Field Exploration and Development Conference 2023.
Большая часть крупных газовых месторождений в России уже открыта и изучена. Поэтому компании вынуждены осваивать более мелкие и трудноизвлекаемые газовые месторождения. В таких случаях, а также когда месторождение уже истощается, применяется гидроразрыв пласта (ГРП), чтобы увеличить газоотдачу. Гидроразрыв предполагает, что в породу через микротрещины под высоким давлением нагнетается вода, смешанная с различными химическими веществами. Эта смесь выдавливает искомые ресурсы наружу. Важно знать направление этих трещин, так как выкачивать углеводороды вдоль трещин гораздо эффективнее, чем поперек.
Мы предложили и обосновали специальный метод анализа данных сейсморазведки для определения азимута натуральных (естественных) трещин.
Руководитель проекта, директор Передовой инженерной школы СПбГУ Вячеслав Половков
«Если все сильно упростить, то это работает так: направленное образование трещин в горных породах вызывает так называемую азимутальную анизотропию: сейсмическая волна распространяется вдоль трещин быстрее, чем в поперечном направлении. Анализируя специальным образом скорости прихода сейсмических волн под разными направлениями, мы можем определить ориентацию трещин», — сказал руководитель проекта, директор Передовой инженерной школы СПбГУ Вячеслав Половков.
Ученые привели математическое обоснование предлагаемого подхода и проверили его с помощью серии экспериментов на уникальном оборудовании, разработанном аспирантом кафедры геофизики СПбГУ Дмитрием Поповым. Для проверки предложенной технологии были созданы физические модели, имитирующие геологические слои с упорядоченным образованием трещин. Кроме этого, были использованы данные, полученные специалистами Пекинского института нефти под руководством профессора Пинбо Динг на моделях с заранее известной ориентацией трещин. Математическое обоснование предлагаемого подхода получено геофизиком Мексиканского нефтяного института Татьяной Чичининой.
Передовая инженерная школа «Междисциплинарные исследования, технологии и бизнес‑процессы для минерально‑сырьевого комплекса России» была создана на базе СПбГУ в 2024 году. Ее цель — подготовка высококвалифицированных инженеров, чьи достижения позволят развивать технологический суверенитет России и в партнерстве с высокотехнологичными компаниями создавать новые продукты и решения для сырьевого сектора.
В настоящее время в рамках ПИШ СПбГУ активно функционирует лаборатория геохимического анализа нефти, оснащенная современным аналитическим оборудованием для проведения исследований состава нефти и пластовой воды. Это позволяет решать ряд практических задач: анализ и прогноз факта существования аккумуляций углеводородов и их физико‑химических свойств, выявление причин и прогноз зон битуминизации коллекторов, получение количественного адресного притока нефти из каждого пласта при совместной эксплуатации пластов и другие задачи. Разрабатываемые технологии контроля строятся с применением отечественного аналитического оборудования и отечественных разработок геохимического анализа нефти и подтоварной воды, анализа и модернизации существующих методов исследования.
Также в рамках ПИШ представлены и другие лаборатории, научные исследования и разработки которых проводятся в области прикладной геофизики и седиментологии карбонатных резервуаров, инженерно‑экономического моделирования, создания новых материалов.