27
января
2026
год
Нефть под микроскопом: зачем ученым «порода-на-чипе»
Время легкодоступной нефти подходит к концу. Все чаще специалистам приходится сталкиваться с трудноизвлекаемыми запасами, где привычные методы работают менее эффективно и требуют больших затрат времени и средств. Именно поэтому сегодня на первый план выходят новые технологии, позволяющие заранее понять, как поведет себя нефть во время добычи. Одну из таких технологий разрабатывают ученые Сургутского государственного университета.
Речь идет о микрофлюидной микромодели типа «порода-на-чипе» – компактной системе, которая имитирует структуру нефтяного пласта на микроуровне. Проект реализуется при поддержке Российского научного фонда и сейчас находится на ключевом этапе – создании физического прототипа модели.
Команда проекта состоит из трех сотрудников Научно-образовательного центра Института естественных и технических наук СурГУ: Александр Ашихмин, руководитель проекта, младший научный сотрудник; Максим Пискунов, ведущий научный сотрудник, и Дмитрий Зеленцов, младший научный сотрудник.
«Мне повезло с командой: идея нашего проекта родилась в процессе совместной работы и обсуждений. Мы не просто придумали ее в один момент, а постепенно усиливали и дорабатывали, понимая, где можем получить наибольший эффект. Такой взаимодополняющий принцип в команде, на мой взгляд, очень важен, когда заходит речь о сложных научных проектах», – поделился Александр Евгеньевич.
Обычно для изучения процессов нефтедобычи используют керн, некую «капсулу времени» для лаборатории: реальные образцы горных пород, добытые из скважины при бурении специальным инструментом. Такой подход обходится дорого, это сложно и не всегда удобно, так как керн ограничен по количеству, его свойства трудно воспроизводить, а эксперименты занимают много времени.
Микромодель предполагает другой подход. С помощью 3D-моделирования и микрофлюидных технологий ученые создают искусственную пористую структуру, которая повторяет ключевые характеристики природной породы: зернистость, пористость, смачиваемость, степень минерализации, распределение флюидов.
Такая модель позволяет наблюдать в режиме реального времени за взаимодействием вытесняющей жидкости, например, водным раствором поверхностно-активных веществ (ПАВ) или дисперсией наночастиц с нефтью.
Главная идея проекта – перенести сложную, вариативную и дорогостоящую часть оптимизации из области работы с керном в область высокоскоростного лабораторного скрининга. Используя микромодель, можно заранее протестировать разные составы вытесняющих жидкостей, условия минерализации и температуры, подобрать эффективные комбинации для нефтедобычи и уже после этого перейти к дорогостоящим промышленным работам.
Такой подход особенно важен для регионов с активной добычей нефти, включая Югру, где сохранение объемов добычи напрямую связано с внедрением новых технологий повышения нефтеотдачи.
Сегодня команда проекта работает над созданием собственного физического прототипа микромодели. В качестве основного материала используется полидиметилсилоксан (PDMS) – эластичный полимер, широко применяемый в микрофлюидике.
На данным момент перед учеными стоит ряд инженерных задач: обеспечение полной герметичности микроканалов, сохранение механической устойчивости при микронных размерах, точное совмещение составных частей модели, воспроизводимость геометрии пористой структуры.
«В перспективе мы хотим создать универсальный инструмент, своего рода библиотеку моделей пород с различными свойствами. Это позволит адаптировать исследования под конкретные месторождения и в будущем применять подход шире, чем только в нефтедобыче», – подчеркнул Александр Евгеньевич.
Но, прежде чем думать о масштабировании проекта, исследователям нужно будет убедиться в корректной работе модели, воспроизводящей физику процессов, которые проходят в реальной среде.
Проект ученых – это пример того, как современные технологии позволяют по-новому взглянуть на традиционный подход в нефтедобывающих отраслях. Это работа от создания модели к понимаю процессов.
Исследование проводится в рамках стратегического технологического проекта «Химия нефти» программы «Приоритет-2030».
Автор: Вероника Петровская
Фото предоставлено героем публикации
