Ученые разработали новый лабораторный метод для измерения содержания воды в сланцевых породах, которые используются в добыче нефти. Суть подхода заключается в испарении поровой воды при разных температурах и точном измерении ее количества. Как показали результаты исследований, новый метод быстрее и более точен, чем используемые сейчас в практике. Работа поддержана Президентской программой исследовательских проектов Российского научного фонда и опубликована в престижном международном журнале Journal of Petroleum Science and Engineering.

«С помощью предложенного метода испарения нам удалось впервые получить точные данные по количественному содержанию поровой воды в сланцевых породах, которые представляют большой интерес как для развития науки, так и для индустриальных нефтегазовых компаний», — говорит Екатерина Казак, ответственный исполнитель проекта, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

Сланцевые породы, где сформировалась нефть (их еще называют нефтематеринскими), сегодня рассматриваются как важнейший и перспективный источник нефти, битума, твердой смеси углеводородов и их производных. Баженовская свита — один из крупнейших по величине ресурсов сланцевых пород, которые потенциально могут быть извлечены. Ее принято считать главной нефтегазоматеринской свитой Западной Сибири. Более 50 лет назад было доказано, что она может представлять интерес как самостоятельный объект разработки, но до недавнего времени не удавалось выбрать технологию добычи, которая гарантировала бы значимые притоки в скважинах. Применение новых технологий, аналогичных используемым при добыче сланцевой нефти в США, дает обнадеживающие результаты. Поэтому в ближайшей перспективе следует ожидать повышения интереса к ресурсному потенциалу баженовской свиты.

Активная разведка залежей углеводородов и разработка сланцевых месторождений в мире началась несколько десятилетий назад, однако, методы определения нефте-, газо- и водонасыщенности пород до сих пор активно развиваются. Точная оценка содержания воды в сланцевых породах важна для истолкования данных исследований скважин и подсчета запасов углеводородов в пласте. Погрешности в оценке этого показателя могут привести к неверному определению объема запасов, что чревато упущением прибыли нефтяных компаний и потерей ресурсов.

Сегодня для оценки содержания воды в образцах горных пород используют два лабораторных метода. Один из них, метод Дина–Старка, основан на нагревании органического растворителя и последующем выделении воды из образца. Другой метод — с использованием реторты, специального аппарата для перегонки, где происходит нагревание непосредственно образцов породы большой массы. До сих пор не существует однозначного мнения, какой из методов предпочтительнее для точной оценки содержания воды в породах баженовской свиты, в которых ее изначально мало. Решение этой проблемы требует применения принципиально новых подходов.

Ученые предложили свой метод — метод испарения. Образец нагревают в специальной ванночке, чтобы вода выделилась из пустот в виде пара и затем сконденсировалась в специальной пробирке-приемнике. Объем или массу этой воды измеряют. Исследователи сравнили метод испарения и метод Дина–Старка при определении содержания воды в сланцевых породах баженовской свиты и провели разные эксперименты, чтобы определить чувствительность нового метода, воспроизводимость и погрешность измерений. Результаты показали, что широко используемый метод Дина–Старка недостаточно точен для оценки содержания воды в сланцевых породах. Новый подход оказался более эффективным и быстрым в случае небольшого количества образцов и низкого начального содержания воды в них, чем и известны породы баженовской свиты.

«Внедрение метода испарения, без сомнения, повысит точность оценок объема нетрадиционных ресурсов углеводородов и надежность подсчетов трудноизвлекаемых запасов баженовской свиты», — считает Андрей Казак, руководитель проекта, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Сколковского института науки и технологий.

Исследования проводили ученые из Сколковского института науки и технологий и МГУ им. М.В. Ломоносова. Работа проходила на изолированных образцах пород баженовской свиты Западной Сибири. Коллекцию образцов выбрали и предоставили сотрудники Научно-технического центра «Газпром нефти» («Газпромнефть НТЦ»).