Neftrus.com

Одним из важных и перспективных направлений применения нанотехнологий в нефтяной промышленности является создание миниатюрных устройств, оснащенных микропроцессорами и способных выполнять операции с объектами нанометовых масштабов, называемых «нанороботами». Например, они могут использоваться для сверхточного каротажа скважин.

Это технологическое решение еще находится в процессе разработки. Однако уже сейчас, при общем прогрессе микроэлектроники, началась миниатюризация электронных датчиков и сенсоров. Так, для анализа буровых растворов и кернов применяют микроэлектромеханические устройства, позволяющие анализировать количества жидкостей в пределах долей микролитра.
Другим важнейшим направлением применения нанотехнологий является разработка новых и повышение эффективности существующих химических реагентов. К подобным реагентам, например, относятся так называемые «умные» технологические жидкости для процессов бурения и повышения нефтеотдачи. Для их характеристики иногда используют термин «наножидкость» (если коллоидные частицы представляют собой твердую фазу). Например, разработаны технологические растворы, содержащие коллоидные частицы геля, которые при бурении, заканчивании и глушении скважин препятствуют поглощению раствора пластом. В результате снижаются потери технологических жидкостей при заканчивании и ремонте скважин.

Подобные технологии применяются и при повышении нефтеотдачи пластов. Коллоидные дисперсные гели, массовое содержание полимера в которых в несколько раз ниже, чем в традиционных гелевых системах, широко применяются на месторождениях Китая для обработки пластов, со значительным экономическим эффектом.

Традиционные тампонирующие материалы приобретают новые свойства при введении в них наноразмерных частиц. Так, удалось получить пластичный неорганический гель на основе силиката натрия, который при сдвиге не разрушался, но обладал текучестью, подобно пластичному цементу. Это новое, необычное и востребованное свойство позволяет работать с неорганическим гелем при высоких давлениях. Они могут получаться из дешевых природных пород и минералов, а также из отходов промышленного производства и сельского хозяйства.

Наполнение геля наноразмерными частицами приводит к тому, что гель разбивается на множество наноразмерных областей и приобретает новые пластические свойства. Для объяснения изменения механических свойств гелей можно использовать теорию прочности стекол, разработанную Гриффитсом. Согласно этой теории критическое напряжение, вызывающее трещину в стеклообразном теле, зависит от размера тела: чем он меньше, тем большая нагрузка необходима для его хрупкого разрушения. Таким образом, использование наноразмерных частиц позволяет получать гели с новыми регулируемыми свойствами.

Новой технологией является использование при бурении скважин афронов. Они представляют собой раствор биополимера, содержащий в своем составе стабилизированные микропузырьки газа. Под давлением происходит обратимое сокращение их объема. За счет этого афроны обладают очень высокой стабильностью даже в скважинах с высокой температурой.

Коллоидные реагенты могут применяться для решения целого ряда задач в области нефтепромысловой химии. Так, они могут использоваться для ингибирования солеотложения в призабойной зоне пласта. Новизна технологии состоит в том, что ингибитор закачивается в нагнетательную скважину. В отличии ингибитора солеотложения, находящегося растворенном виде, наночастицы не адсорбируются в поровом пространстве, и, попадая в призабойную зону реагирующих добывающих скважин, препятствуют отложению солей, в частности, сульфатов.

Кроме нанодисперсий, содержащих твердых частицы, применяются также и наноэмульсии. Размер капель дисперсной фазы в них может составлять до 30-80 нм. Уменьшение размера капель дает эмульсии очень высокую гравитационную устойчивость; для приготовления используются поверхностно-активные вещества. В виде наноэмульсии можно использовать любые реагенты: ингибиторы коррозии, соле- и парафиноотложения. Свойства наноэмульсий легко регулируются и зависят от способа их приготовления.
Также немаловажно отметить, что наноматериалы используются не только при добыче нефти, но и разрабатываются технологии, например, для устранения последствий разлива нефти. В частности, разработаны материалы для сбора и утилизации нефти с поверхности воды. За счет использования монослоев вещества они имеют очень большую абсорбирующую способность, и могут впитать массу нефти в 40 раз большую, чем масса самого сорбента. Вода же совершенно не поглощается сорбентом.

Таким образом, современный прогресс в области нанотехнологий позволяет надеяться, что уже в недалеком будущем многие проблемы нефтедобычи будут решены с их использованием.