Безводный гидроразрыв с диоксидом углерода перевернет добычу сланцевой нефти и газа

Добыча нефти и газа из сланцевых месторождений всегда сталкивалась с множеством сложностей, главным образом из-за низкой проницаемости горных пород. Для извлечения углеводородов традиционно применялся гидроразрыв пласта, когда в породу под высоким давлением закачивают жидкости, создавая микротрещины. Однако этот метод сопровождается серьезными проблемами — высокими энергозатратами, значительным расходом воды, загрязнением окружающей среды и риском повреждения структуры породы из-за закупорки пор. В таких условиях поиск альтернативных технологий становится приоритетом для нефтегазовой отрасли.

Исследователи Пермского Политехнического университета совместно с коллегами из Китайского университета нефти и Китайской академии наук предложили инновационное решение — безводный гидроразрыв с применением сверхкритического диоксида углерода. Эта технология обещает не только существенно снизить экологический ущерб, но и повысить эффективность добычи. По словам ученых, применение сверхкритического CO₂ позволило уменьшить давление, необходимое для гидроразрыва, на 43 процента, а длину образуемых трещин увеличить более чем в три с половиной раза по сравнению с традиционными методами.

Сверхкритическое состояние диоксида углерода сочетает в себе свойства жидкости и газа, что делает его уникальным инструментом для работы с пористыми горными породами. Благодаря высокой проникающей способности и хорошему смешиванию с углеводородами, SC-CO₂ не вызывает набухания глинистых пород, что предотвращает закупорку пластов. Особенность метода заключается в том, что он одновременно способствует эффективной добыче нефти и газа и решает задачу улавливания CO₂, способствуя его безопасному геологическому хранению. Таким образом, новая технология становится не только экономичным и эффективным решением, но и важным вкладом в борьбу с изменением климата.

Процесс безводного гидроразрыва состоит из нескольких ключевых этапов. На первом этапе SC-CO₂ закачивается в скважину, формируя сеть микротрещин без разрушения породы, что значительно снижает нагрузку на пласт. Затем происходит насыщение CO₂, когда газ проникает глубже в породу, взаимодействуя с минералами и снижая ее прочность. В завершение под высоким давлением формируются сложные разветвленные трещины, которые значительно увеличивают проницаемость пласта и облегчают добычу углеводородов. Эксперименты подтвердили, что трещины, созданные с помощью сверхкритического диоксида углерода, пронизывают породу насквозь, в то время как традиционные методы создают только поверхностные повреждения.

Результаты исследований открывают новые перспективы для освоения трудноизвлекаемых запасов нефти и газа, позволяя сократить затраты и минимизировать воздействие на окружающую среду. Кроме того, технология вписывается в современные стратегии декарбонизации, поскольку предусматривает долгосрочное хранение углекислого газа в геологических пластах. Директор Когалымского филиала Пермского Политеха Владимир Поплыгин отметил, что данный подход не только улучшает экономическую эффективность добычи, но и способствует устойчивому развитию отрасли, снижая негативное влияние на климат. Он подчеркнул важность внедрения подобных инноваций для перехода к более экологичной и ответственной добыче ресурсов.

Безводный гидроразрыв с использованием сверхкритического диоксида углерода может стать ключевым элементом будущего нефтегазовой промышленности, обеспечив одновременно высокий уровень производительности и защиту природы. Это новое направление исследований уже вызывает большой интерес и ожидается, что оно будет активно развиваться и внедряться в масштабах глобальной отрасли.