Использование углеродных квантовых точек в качестве трассирующего материала при мониторинге и контроле разработки нефтяных месторождений

UDK: 622.276.1/.4.001.58
DOI: 10.24887/0028-2448-2021-7-44-48
Ключевые слова: трассерные исследования, флуоресцеин, углеродные квантовые точки (УКТ), эколого-гидрогеологические исследования, исследования с использованием маркеров
Авт.: АА.Г. Камышников (ТатНИПИнефть), А.Т. Зарипов (ТатНИПИнефть), д.т.н., А.Н. Береговой (ТатНИПИнефть), к.т.н., Р.Р. Ибатуллин (TAL Oil Ltd), д.т.н., Р.Р. Заиров (Казанский (Приволжский) федеральный университет), к.х.н., А.П. Довженко (Казанский (Приволжский) федеральный университет)

Трассерные (индикаторные) исследования являются прямым и одним из наиболее достоверных методов определения наличия/источника гидродинамической связи. Они нашли применение в геолого-разведочных работах для определения трассирующих систем разрабатываемого участка и диагностики горизонтальных скважин без использования геофизических исследований, в экологии для оценки герметичности резервуаров и поиска источника загрязнения. Основой всех направлений трассерных исследований в нефтяной промышленности являются используемые составы (маркеры). От характеристик трассера зависят точность и достоверность представляемых результатов. Широко применявшийся ранее в качестве индикатора тритий обладает всеми требуемыми для проведения маркерных исследований характеристиками, однако его использование затруднено ввиду существующих требований к радиационной безопасности. Используемые в настоящее время составы, представляющие собой группы органических красителей (флуоресцентные, ионные, спиртовые), обладают рядом недостатков, связанных как с ограниченной линейкой, так и с методологией их количественной идентификации. Отрицательным свойством ряда маркеров является также наличие яркого окраса, что существенно ограничивает их применение при эколого-гидрогеологических работах, объектами наблюдения которых являются как общественные, так и частные места водопользования населения. Для получения надежных актуальных данных о гидродинамической картине разрабатываемых участков, профилях притока по разрезу и стволу скважин, в том числе горизонтальных, которые исследуются с помощью трассерных методов, представлено решение задачи по расширению линейки трассерных составов. Предложено использовать углеродные квантовые точки, на основе которых синтезирован опытный образец. Этот маркер сопоставлен по свойствам с флуоресцеиновым трассером в ряде лабораторных испытаний. В статье приведены результаты оценки следующих основных параметров исследуемых индикаторов: минимальный предел обнаружения (интенсивность люминесценции); результаты керновых испытаний; стоксов сдвиг (разница между длинами волн возбуждения и эмиссии). Результаты лабораторных испытаний показывают возможность использования углеродных квантовых точек в качестве трассирующего состава при контроле разработки месторождений и экологическом мониторинге. Предложенные маркеры позволяют расширить спектр применения трассеров при улучшении характеристик в сравнении с используемыми традиционными.

Список литературы

1. Применение тритиевого индикатора для контроля за разработкой нефтяных месторождений в СССР / В.И. Зайцев, Э.В. Соколовский, С.А. Султанов [и др.]. – М: ВНИИОЭНГ, 1982. – 39 с.

2. Опыт внедрения индикаторов притока на Приразломном месторождении для исследования горизонтальных добывающих скважин / О.Н. Морозов, М.А. Андриянов, А.В. Колода [и др.] // Экспозиция Нефть Газ. – 2017. – № 7 (60). – С. 24–29.

3. Use a new class of partitioning tracers to assess EOR and IOR potential in the Bockstedt field / S. K. Hartvig, O. Huseby, V. Yasin [et al.] // IOR 2015 – 18th European Symposium on Improved Oil Recovery, Apr. 2015: Conference Proceedings. – DOI: https://doi.org/10.3997/2214-4609.201412118

4. Pushing the envelope of residual oil measurement: a field case study of a new class of inter-well chemical tracers / M. Sanni, M. Al-Abbad, S. Kokal [et al.] // SPE-181324. – 2016. – DOI: https://doi.org/10.2118/181324-MS

5. New tracers to measure residual oil and fractional flow in push and pull tracer tests / O. Huseby, C. Galdiga, G.A. Zarruk [et al.] // SPE-190421. –2018. – DOI: https://doi.org/10.2118/190421-MS

6. Уточнение геологического строения и прогноз трещиноватости башкирских отложений Вишнево-Полянского месторождения / М.Н. Мингазов, А.А. Стриженок, М.М. Аношина [et al.] // Сборник научных трудов ТатНИПИнефть / ОАО «Татнефть». –  2014. – Вып. 82. – С. 52–58.

7. Изучение неоднородности верхнепермских отложений Ашальчинского месторождения сверхвязкой нефти / М.Н. Мингазов, А.А. Стриженок, А.Г. Камышников [и др.] // Сборник научных трудов ТатНИПИнефть / ПАО «Татнефть». – 2015. – Вып. 83. – С. 307–312.

8. Кубарев П.Н., Камышников А.Г., Кондаков С.В. Применение многоиндикаторного метода исследования межскважинного пространства на объектах ПАО «Татнефть» // Сборник докладов научно-технической конференции, посвященной 60-летию ТатНИПИнефть ПАО «Татнефть», 13–14 апреля 2016 г., г. Бугульма / ПАО «Татнефть». – Набережные Челны: Экспозиция Нефть Газ, 2016. – С. 145–149.

9. Антонов Г.П., Абрамов М.А., Кубарев П.Н. Проведение трассерных исследований для контроля и регулирования процесса заводнения нефтяных залежей в ОАО «Татнефть» // Инженерная практика. – 2015. – № 5. – С. 56–68.

10. Опыт применения индикаторных исследований по изучению гидродинамической связи между сакмарскими и верхнепермскими отложениями Ашальчинского месторождения сверхвязких нефтей / М.Н. Мингазов, А.А. Стриженок, Р.Р. Фатхуллин [и др.] // Георесурсы. – 2015. – № 1. – С. 29–32.

11. Molaei M.J. A review on nanostructured carbon quantum dots and their applications in biotechnology, sensors, and chemiluminescence // Talanta. – 2019. –V. 196. – P. 456-478. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.talanta.2018.12.042

12. Mintz K.J., Zhou Y., Leblanc R.M. Recent development of carbon quantum dots regarding their optical properties, photoluminescence mechanism, and core structure // Nanoscale. – 2019. – V. 11. – № 11. – P. 4634-4652. – DOI: https://doi.org/10.1039/C8NR10059D

13. Recent advances in carbon quantum dot-based sensing of heavy metals in water / P. Devi, P. Rajputa, A. Thakurab [et al.] // TrAC Trends in Analytical Chemistry. – 2019. – V. 114. – P. 171–195. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.trac.2019.03.003

14. Highly cysteine-selective fluorescent nanoprobes based on ultrabright and directly synthesized carbon quantum dots / Xuejiao Chen, Fuchun Gong, Zhong Cao [et al.] // Analytical and Bioanalytical Chemistry. – 2018. – V. 410. – № 12. – P. 2961–2970. – DOI:10.1007/s00216-018-0980-3.

15. Нанотрассеры для интеллектуального нефтяного месторождения / Э.С. Эллис, М. аль-Аскар, М. Хотан [и др.] // Oil&Gas Journal Russia. – 2017. – № 12 [122]. – С. 64–69.


Внимание!
Купить полный текст статьи (формат - PDF) могут только авторизованные посетители сайта.