Применение наножидкостей в технологиях разработки и эксплуатации нефтегазовых месторождений

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 17-79-20218

НазваниеПрименение наножидкостей в технологиях разработки и эксплуатации нефтегазовых месторождений

Руководитель Минаков Андрей Викторович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" , Красноярский край

Конкурс №24 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах; 01-311 - Гидромеханика многофазных сред

Ключевые слова Бурение, фильтрация, смачиваемость, наноэмульсии, наножидкости, нефтеотдача, продуктивный пласт, заводнение керна, КИН, тяжелая нефть, кольматация, гидроразрыв.

Код ГРНТИ30.51.31

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Нефтегазовая индустрия является одной из важнейших отраслей экономики России. Ее устойчивое развитие требует, с одной стороны, разведки новых месторождений, а с другой, рационального освоения уже существующих. В частности, требуется создание новых технологий увеличения нефтеотдачи уже разрабатываемых пластов, освоение ранее использовавшихся и законсервированных месторождений, бурение. Помимо этого, такие технологии должны увеличить нефтеотдачу разрабатываемых пластов, уменьшить экологическую нагрузку на окружающую среду. Одним из возможных и перспективных способов решения этих проблем является использование в широком смысле нанотехнологий. На сегодняшний день имеется достаточно большое количество лабораторных исследований, в которых показано, что небольшие добавки наночастиц могут значительно менять реологические, фильтрационные и фрикционные свойства буровых растворов. Наличие наночастиц существенно влияет на характеристики смачиваемости и межфазное трение, а также на коэффициент извлечения нефти при ее вытеснении из пласта. Однако, несмотря на достаточно большое число работ в данной области, полученные результаты все еще являются разрозненными. Во многих случаях они противоречивы, зачастую отсутствует повторяемость экспериментальных данных. В большинстве работ, как правило, не контролируется размер частиц, а это для свойств наносуспензий имеет принципиальный характер. Таким образом, проведение систематических исследований применения наносуспензий и наноэмульсий в технологиях разработки и эксплуатации нефтяных и газовых скважин является чрезвычайно актуальным для нефтегазовой индустрии. Реализация проекта актуальна и с точки зрения получения фундаментального знания, поскольку свойства наносуспензий все еще плохо изучены, хотя уже ясно, что они радикально отличаются от свойств обычных крупнодисперсных суспензий. Новизна проекта состоит в комплексном экспериментально-теоретическом подходе к систематическому изучению применения наносуспензий в технологиях разработки и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Важно подчеркнуть, что будет рассмотрен широкий спектр явлений, процессов и параметров, которые позволяют управлять процессами бурения и добычи углеводородного сырья, разработать соответствующие эффективные и экологически безопасные технологии. Программа исследований проекта включает изучение процессов трения и реологии наносуспензий, многофазной фильтрации и вытеснения флюидов, межфазного натяжения и смачиваемости. Проект состоит из нескольких взаимосвязанных между собой разделов: 1. Систематическое экспериментальное изучение вязкости и реологических свойств наносуспензий, включая их зависимость от температуры. 2. Систематическое экспериментальное изучение вязкости и реологических свойств наноэмульсий, включая их зависимость от температуры. 3. Разработку рецептуры буровых и промывочных растворов с добавками наносуспензий и наноэмульсий и их экспериментальные физико-химические исследования. 4. Систематическое экспериментальное изучение вязкости и реологических свойств буровых растворов с добавками наночастиц. 5. Систематическое моделирование течений буровых растворов с наночастицами в процессе бурения нефтяных и газовых скважин. 6. Экспериментальное исследование фильтрации буровых растворов с наночастицами. 7. Численное моделирование фильтрации буровых растворов с наночастицами. 8. Экспериментальное исследование антифрикционных свойств буровых растворов с наночастицами. 9. Экспериментальное изучение межфазного натяжения в системах: пластовая вода/нефть, наноэмульсия/нефть, наносуспензия/нефть. 10. Экспериментальное изучение краевого угла смачивания в системах: пластовая вода/горная порода, нефть/горная порода, наноэмульсия/горная порода, наносуспензия/горная порода. 11. Экспериментальное изучение вытеснения нефти из керна с помощью наносуспензий. 12. Экспериментальное изучение вытеснения нефти из керна с помощью наноэмульсий. 13. Моделирование вытеснения нефти из керна с помощью наноэмульсий и наносуспензий. 14. Анализ и систематизация полученных данных, и разработка на их основе практических рекомендаций по применению наносуспензий и наноэмульсий в технологиях разработки и эксплуатации нефтегазовых месторождений.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Минаков А.В., Жигарев В.А., Михиенкова Е.И., Неверов А.Л., Бурюкин Ф.А., Гузей Д.В. The effect of nanoparticles additives in the drilling fluid on pressure loss and cutting transport efficiency in the vertical boreholes Journal of Petroleum Science and Engineering, Volume 171 (год публикации - 2018)
10.1016/j.petrol.2018.08.032

2. Михиенкова Е.И., Минаков А.В., Жигарев В.А., Матвеев А.В. The effect of nanoparticles additives on filtration properties of drilling muds with microparticles Journal of Physics: Conference Series, Volume 1105, Number 1 (год публикации - 2018)
10.1088/1742-6596/1105/1/012127

3. Минаков А.В., Рудяк В.Я., Пряжников М.И. About Rheology of Nanofluids AIP Conference Proceedings, AIP Conference Proceedings 2027, 030141 (2018); https://doi.org/10.1063/1.5065235 (год публикации - 2018)
10.1063/1.5065235

4. Михиенкова Е.И., Минаков А.В., Неверов А.Л. The effect of nanoparticles addition on the properties of polymer weighted drilling fluid IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (год публикации - 2019)

5. Минаков А.В. , Михиенкова Е.И., Вороненкова Ю.О., Неверов А.Л., Зеер Г.М., Жарков С.М. Systematic experimental investigation of filtration losses of drilling fluids containing silicon oxide nanoparticles Journal of Natural Gas Science and Engineering (год публикации - 2019)

6. Минаков А. В., Михиенкова Е. И., Матвеев А. В., Неверов А. Л. Experimental Study of Antifriction Properties of Fluids with Nanoparticles Journal of Friction and Wear (год публикации - 2019)

7. Минаков А.В. , Михиенкова Е.И., Пряжников М.И., Жигарев В.А. Numerical simulation of the oil displacement process from a porous medium by nanofluid Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2019)

8. М. И. Пряжников, Е. И. Михиенкова , А. В. Минаков, В. Я. Рудяк Investigation of temperature dependence of drilling mud viscosity with silica nanoparticles addition Journal of Physics: Conference Series, Journal of Physics: Conference Series 1385 (2019) 012038 IOP Publishing doi:10.1088/1742-6596/1385/1/01203 (год публикации - 2019)
10.1088/1742-6596/1385/1/01203

9. А. С. Лобасов, А. В. Минаков, М. И. Пряжников Experimental investigation of the effect of volume concentration and average diameters of nanoparticles on the contact angle of wetting between nanofluids and different substrates Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2019)
10.1088/1742-6596/1359/1/012137

10. Е. И. Михиенкова, А. В. Минаков, А. В. Матвеев, М. И. Пряжников Experimental study of temperature dependence of drilling fluids viscosity with nanoparticles Journal of Physics: Conference Series, Journal of Physics: Conference Series 1359 (2019) 012110 IOP Publishing doi:10.1088/1742-6596/1359/1/012110 (год публикации - 2019)
10.1088/1742-6596/1359/1/012110

11. А.В. Минаков, В.Я. Рудяк, М.И. Пряжников Systematic experimental study of the viscosity of nanofluids Heat Transfer Engineering (год публикации - 2020)

12. Пряжников М.И.,Минаков А.В. Объемная вязкость суспензии наночастиц оксида кремния Письма в ЖТФ, Technical Physics (год публикации - 2020)

13. Rheological behavior of water and ethylene glycol based nanofluids containing oxide nanoparticles (год публикации - )

14. Михиенкова Е.И., Неверов А.Л., Матвеев А.В., Жигарев В.А., Кудрявцев И.В. Investigation of the additive effect of nanoparticles on the hydrodynamic characteristics of drilling fluids IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series 899 (2017) 092009 (год публикации - 2017)
10.1088/1742-6596/899/9/092009

15. А. В. Минаков, Е. И. Михиенкова, В. А. Жигарев, А. Л. Неверов, В. Я. Рудяк Исследование влияния добавки наночастиц на свойства буровых растворов Коллоидный журнал (год публикации - 2018)

16. Минаков А.В., Михиенкова Е.И., Неверов А.Л., Бурюкин Ф.А. Экспериментальное исследование влияния добавки наночастиц на реологические свойства суспензии Письма в ЖТФ, Письма в ЖТФ, 2018, том 44, вып. 9. С. 3-11. (год публикации - 2018)
10.21883/PJTF.2018.09.46059.17166

17. Минаков А.В., Михиенкова Е.И., Жигарев А.Л., Неверов А.Л. Экспериментальное исследование влияния добавки наночастиц на фильтрационные свойства микросуспензии Письма в ЖТФ, Письма в ЖТФ, 2018, том 44, вып. 12, С. 62-67. (год публикации - 2018)
10.21883/0000000000

Публикации

13. Rheological behavior of water and ethylene glycol based nanofluids containing oxide nanoparticles (год публикации - )

Публикации

13. Rheological behavior of water and ethylene glycol based nanofluids containing oxide nanoparticles (год публикации - )