Вступ
Глобальна залежність від нафти та неефективність традиційних методів видобутку, які залишають у пласті до двох третин запасів, зумовлюють критичну важливість технологій посилення нафтовіддачі (EOR). Серед них заводнення вуглекислим газом (CO₂-EOR) є високоефективним методом, що одночасно збільшує видобуток нафти та утилізує парниковий газ шляхом закачування CO₂ в пласти для зміни фізико-хімічних властивостей вуглеводнів.
Розчинення CO₂ в нафті викликає позитивні ефекти — набухання, зниження в’язкості та міжфазного натягу, що підвищує її мобільність. Однак цей процес може порушити колоїдну стабільність нафти, спричиняючи осадження асфальтенів — важких вуглеводневих молекул. Це призводить до закупорювання пор пласта, зниження його проникності та виникнення значних експлуатаційних проблем. Незважаючи на значні дослідження, залишаються прогалини у розумінні комплексного впливу CO₂ на різні типи нафти, що особливо актуально для родовищ важкої нафти. Метою даного огляду є систематизація знань про фундаментальні механізми взаємодії CO₂ з нафтою та їхній вплив на ефективність видобутку для розробки ефективних проектів CO₂-EOR [1].
Фізико-хімічні механізми взаємодії та ризики нестабільності нафти
Ключовим процесом у CO₂-EOR є розчинення вуглекислого газу в нафті, інтенсивність якого залежить від тиску, температури та складу нафти. Ефективність значно зростає при досягненні мінімального тиску змішування (МТЗ), за якого флюїди стають динамічно змішуваними, що веде до значно вищого коефіцієнту витіснення. Легші нафти, як правило, краще розчиняють CO₂. Розчинення активує синергетичні механізми: набухання нафти, зниження в'язкості та міжфазного натягу, а також екстракцію легких і проміжних вуглеводнів [2].
Склад нафти, що описується SARA-аналізом (насичені, ароматичні, смоли, асфальтени), визначає її реакцію на закачування CO₂. Головний ризик полягає в порушенні стабільності асфальтенів. CO₂ екстрагує легкі компоненти та смоли, які діють як природні стабілізатори для асфальтенових міцел. Втрата цих стабілізаторів призводить до агрегації та осадження асфальтенів, що є однією з найсерйозніших проблем методу [3]. Парадоксально, але легші нафти з меншим вмістом стабілізуючих смол більш схильні до цього явища. Осадження асфальтенів може спричинити значне пошкодження пласта, блокуючи порові канали та знижуючи загальну ефективність видобутку [4].
Диференційований вплив на важку та легку нафту і висновки
Вплив CO₂-EOR суттєво відрізняється для важкої та легкої нафти, що вимагає різних операційних підходів. Для важких нафт домінуючим механізмом є кардинальне зниження в'язкості (на 60-85%), що перетворює практично нерухомі, високов'язкі ресурси на продуктивні запаси. Для легких нафт більш значущими є ефекти набухання та зниження міжфазного натягу, що дозволяє досягти змішуваного витіснення, оскільки їхній МТЗ є значно нижчим, ніж у важких нафт. Як зазначалося, легкі нафти, незважаючи на вищий потенціал видобутку, більш схильні до нестабільності асфальтенів через низький вміст природних смол-стабілізаторів, тоді як важкі нафти, хоча і містять більше асфальтенів, часто є більш стабільними колоїдними системами [5].
Висновок
Заводнення вуглекислим газом є потужною технологією з подвійною перевагою: збільшенням видобутку та утилізацією CO₂. Успіх методу залежить від унікальних взаємодій CO₂ з конкретним типом нафти та умовами пласта. Різні механізми домінують для легких і важких нафт, що вимагає адаптації стратегії закачування. Ключовим викликом є управління ризиком осадження асфальтенів, яке може нівелювати позитивні ефекти. Отже, для ефективної реалізації проєктів CO₂-EOR необхідний комплексний підхід, що поєднує лабораторні дослідження, чисельне моделювання та ретельне польове планування для максимізації видобутку і забезпечення довгострокової рентабельності проєкту.
Список використаної літератури
1. Adel IA, Tovar FD, Schechter DS (2016) Fast-slim tube: a reliable and rapid technique for the laboratory determination of MMP in CO2-light crude oil systems. In: SPE improved oil recovery conference. SPE-179673-MS. https://doi.org/10.2118/179673-MS
2. Xue, L., Luo, B., Wang, P., Kong, H., & Liu, P. (2025). A comprehensive research on the effect of heavy oil properties by carbon dioxide and the evolution of enhanced efficiency in assisted steam flooding. Geoenergy Science and Engineering, 253, 214004. https://doi.org/10.1016/j.geoen.2025.214004
3. Mansour, E. M., Al-Sabagh, A. M., Desouky, S. M., Zawawy, F. M., & Ramzi, M. (2019). A laboratory investigation of carbon dioxide-enhanced oil recovery by focusing on CO2-oil physical properties. Egyptian Journal of Petroleum, 28(1), 21–26. https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2018.10.004
4. Perera MSA, Gamage RP, Rathnaweera TD, Ranathunga AS, Koay A, Choi X. A Review of CO2-Enhanced Oil Recovery with a Simulated Sensitivity Analysis. Energies. 2016; 9(7):481. https://doi.org/10.3390/en9070481
5. Ma, Ph. et al. (2025). Analysis of the Influence of CO2 Flooding on the Reservoir Physical Properties of Heavy Oil Reservoirs—Taking the Reservoir of Suizhong 36–1 Oilfield as an Example. In: Lin, J. (eds) Proceedings of the International Field Exploration and Development Conference 2024. IFEDC 2024. Springer Series in Geomechanics and Geoengineering. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-96-4528-2_45
______________________
Науковий керівник: Бранімір Цвєтковіч, професор кафедри нафтогазової інженерії та технологій, Національний університет «Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка»
|
Голосування 
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter