Не надо объяснять, какое место нефть занимает в мировой и российской экономике. Тем временем добыча черного золота требует все более совершенных технологий не только из-за “зеленой повестки”, но и из-за уменьшения легкодоступных мест добычи и залежей достаточно качественного сырья. О наиболее примечательных отечественных патентах в этой сфере мы и поговорим в нашем материале.  

Общие тенденции

Практически повсеместно одним из основных направлений разработок являются более экологичные технологии, и нефтяная промышленность — вовсе не исключение. Так, в 2020 году стало проявляться дополнительное финансирование НИОКР в области низкоуглеродной энергетики со стороны государств. Впрочем, тогда же стали сокращаться затраты на НИОКР в этой области со стороны частных организаций, но в основном по причине сокращения доходов в период кризиса. 

По оценкам МЭА, до 2030 года правительства разных стран выделят около 50 млрд долларов на разработку крупномасштабных низкоуглеродных энергетических технологий. Особенно интересны инвестиции со стороны Японии, включающие почти 20 млрд долларов. 

Наряду с этим все большее значение приобретают технологии максимального использования ресурсов и добычи даже из труднодоступных мест. Это обусловлено постепенным истощением традиционных запасов при устойчивом спросе на нефть и продукты ее переработки. 

Отдельно стоит упомянуть тенденцию по цифровизации. Так, сразу три крупные российские компании имеют масштабные проекты в этой области или уже получили первые результаты. Например, Газпром уже сумел сэкономить свыше 7 млрд рублей за счет внедрения цифровизации. 

Усовершенствованный детализированный анализ пород

Современные методы бурения включают возможность автоматически исследовать породы непосредственно в процессе бурения скважины. Сама по себе технология детализированного анализа шлама не совсем нова, однако современные технологии позволяют получать данные на совсем другом уровне, чем еще в начале нынешнего века. Полученная информация используются для дальнейшего моделирования, планирования разведки и добычи. 

Установка для анализа шлама частично описывается, например, патентом RU2564303 от 2012 года. В целом такие установки включают по меньшей мере 6 технологий, включающих: приборы ядерно-магнитного каротажа (например, патент RU117648 от 2011 года описывает магнитную систему для ядерно-магнитного каротажа с использованием криогенных технологий), рентгенофлюороскопию, цифровые микроскопы высокого разрешения, прибор для измерения гамма-излучения и т. д. 

Совершенствование гидроразрыва пласта

Даже в отношении ставших классическими методов существуют новые идеи. Например, активно совершенствуется технология гидроразрыва пласта, существующая ещё с 1860-х годов (закачивание воды, газа или чего-то другого в скважину для увеличения отдачи из неё нефти). Буквально в сентябре 2022 года Тюменский нефтяной научный центр зарегистрировал патент RU2779501, описывающий способ разработки заводнением пласта, неоднородного по геологическому строению. Такие технологии способны в будущем позволить добывать нефть даже из самых трудных для разработки скважин. 

Состав закачиваемой в пласты смеси также значительно совершенствуется. Так, в этом отношении стали использоваться нанотехнологии — частицы смешиваются с водой и изменяют ее свойства или свойства самой породы. Иногда прохождению процесса способствует добавление химических веществ. Такой метод позволяет эффективнее смывать нефть с поверхностей. 

Кандидат технических наук Вадим Ахметгареев также писал о своем успешном участии в работе над разработкой наночастиц из древесного и угольного пепла. В итоге получается столь же эффективный, но более дешёвый материал. Вадим также упоминает, что для улучшения смываемости нефти используется также закачка “умной” воды с искусно подобранным составом солей и других составляющих. Для удаления же нежелательных элементов (например, залежей парафина), сейчас используются ультразвуковые волны определённых частот. 

Сейсмо-моделирование

Полученные при бурении данные используются в том числе для сейсмо-моделирования, когда создаются объемные модели. Сама по себе идея начала развиваться ещё в 1980-х годах. Метод позволяет понять, что находится между проверенными скважинами. Новейшими же технологиями признается 4D-моделирование. Оно позволяет отследить изменения местности и пластов уже во времени, узнать, как формировались пласты. В системах и создания, и обработки полученных данных используются умные технологии и машинное обучение. 

Более того — 3D- или 4D-копия геологического пространства используется для планирования дальнейших работ — все изменения на модели (закачка воды или газа, бурение новых, в том числе горизонтальных, скважин, гидроразрывы пласта и т. д.) приводят к тем же последствиям, что и в реальности. Но на это затрачивается значительно меньше средств и времени. Например, “способ построения обратимой трёхмерной гидродинамической модели земли, калибруемый в реальном времени в процессе бурения” описывает патент RU2321064.

В целом геофизические исследования приобретают все больше возможностей благодаря информационным технологиям, и в этой сфере существует много патентов и заявок. Один из самых свежих — патент от 2019 года ООО “Газпромнефть НТЦ” RU2700836. Он описывает способ прогноза насыщения коллекторов на основе имеющихся данных. Коллекторы — это обычно пласты минералов, способных накапливать в своём составе или микротрещинах нефть, возвращая её при переработке. 

Электроразведка и высокоплотная сейсмосъемка UniQ

Методы также относятся к инновациям отрасли, по крайней мере в России. Так, впервые новые технологии геолого-разведочных работ были внедрены Газпромом в 2012 году. Фактически технология UniQ является целым комплексом оборудования, обеспечивающим непрерывную сейсмосъемку в высоком разрешении. Причем система способна работать при высоких температурах и на сложных геологических участках. 

Технология лучевого моделирования

Несмотря на то, что само по себе лучевое моделирование — достаточно специфичный метод, его использование позволяет работать со сложным строением изучаемого волнового поля геологической толщи. Впервые в России технология также была внедрена Газпромом, причем при усовершенствовании специальным программным обеспечением. Оно позволяет рассчитать оптимальную схему расстановки источников волнового возбуждения и регистрирующих устройств на основе данных о геологических особенностях местности и полученной в прошлом информации. 

Подземные хранилища

Постепенно развивается идея нового хранения нефти в подземных резервуарах многолетнемерзлых дисперсных пород. Полость в породе сначала отстаивается, потом очищается, а после заполнения нефтью автоматически герметизируется. 

Такой тип хранения требует слежения за погодными и иными условиями, однако все равно остается оптимальным вариантом долгосрочного хранения. При этом технология практически полностью безопасна и экологична. Подобие такого подземного хранилища описывается, например, в патенте RU2332574. 

Выводы

Все технологии нефтяной промышленности сложно перечислить, особенно с учетом зарубежного опыта. Существуют целые каталоги инновационных разработок с описанием их конкурентных преимуществ, описывающих патенты и опыт применения. Да и не все разработки патентуются. Многие до сих пор остаются ноу-хау. 

Эра нефти, несмотря на зеленую повестку, продолжается. И российские, и зарубежные компании ищут наиболее эффективные и экологичные способы добычи черного золота. Уже в нынешнем столетии технологии шагнули далеко вперед. О наиболее интересных разработках в патентных портфелях отечественных предприятий мы поговорим в следующих материалах.    

В нашем Телеграм-канале мы разыгрываем бесплатную регистрацию товарного знака и другие призы. Проходите по ссылке и принимайте участие!

Дарим скидку 4000 рублей при первом обращении на любую услугу onlinepatent.ru

Промокод: LOVEHABR