Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
In order to increase oil recovery in oil fields the possibilities of using reservoir nanorobots in the oil and gas industry have been investigated. Nanorobots are micro- and nanomechanical systems capable of being injected into an oil reservoir to study and modify its properties. The main attention is paid to solving the problem of oil availability in the reservoir which is achieved by creating mechanical channels and changing the physico-chemical characteristics of oil words, taking into account key factors - the reliability and durability of nanorobots, their ability to work in extreme field conditions. The importance of developing a specialized infrastructure for effective management and control of nanorobots, including software, as well as a communication system for data exchange between nanorobots, is emphasized. The ability of nanorobots to interact with each other and solve problems related to the optimization of oil production processes is considered. It is noted that nano-robots can be used to study and monitor the condition of wells, enhance production processes, improve the properties of materials, as well as in repair work. Before using this technology widely in the oil and gas industry, it is necessary to carry out a detailed study in order to determine the optimal methods of implementation and to solve issues of safety and reliability of such a system.
oil and gas technologies, nanomaterials, nanotechnology, nanorobots
Введение
Использование пластовых нанороботов для увеличения нефтеотдачи на нефтяных месторождениях является одним из направлений развития нефтегазовой промышленности, которое может привести
к более эффективному использованию нефтегазовых ресурсов.
Нанороботы – это микро- и наномеханические системы, которые могут быть инжектированы в пласт нефти для исследования и изменения его свойств. Они могут быть использованы для увеличения доступности нефти в пласте, например, путем создания механических каналов или изменения физико-химических свойств нефти [1].
Одним из важных этапов в использовании нанороботов (пример механического наноробота представлен на рис. [2]) является их разработка
и дизайн. Они должны быть надежными и долговечными, выдерживать различные условия на месторождении, а также иметь необходимые функции для изменения свойств пласта нефти. К тому же еще одним важным аспектом внедрения нанороботов на нефтяных месторождениях является создание соответствующей инфраструктуры для их управления и связи. Это может включать в себя разработку программного обеспечения для управления и мониторинга нанороботов, а также создание системы связи для передачи данных и управления. Находящиеся в разных частях пласта нанороботы будут обмениваться информацией, управлять друг другом и решать, в каких зонах нужно усилить отбор нефти, а в каких форсировать заводнение. Концепцию нанороботов отстаивают ряд авторов на конференциях нефтегазового профиля.
Механический наноробот (молекулярный ассемблер)
Mechanical Nanorobot (molecular assembler)
Объекты и методы исследования
К идее внедрения нанороботов в нефтегазовую отрасль, а также к самим нанотехнологиям, большинство нефтяников относятся скептически. Для того чтобы внедрение пластовых нанороботов на нефтяных месторождениях было эффективным, необходимо провести детальное исследование пласта и определить оптимальный метод их внедрения [3]. Это может включать в себя использование различных методов моделирования, анализа и симуляции, чтобы оценить потенциал использования и определить наиболее эффективные способы их внедрения. В процессе внедрения нанороботов в пласт нефти они могут быть доставлены на место с помощью специально разработанных инжекторов, после чего могут быть управляемы и отслеживаемы с помощью различных технологий, таких как радиоуправление и нейронные сети. В целях обеспечения их безопасного и эффективного функционирования на месторождении необходимо разработать систему управления и мониторинга их работы. Это может включать в себя использование датчиков, камер и другого оборудования для отслеживания и контроля движения и действий нанороботов.
Другим немало важным аспектом является создание безопасности и резервных мер для нанороботов в случае неожиданных ситуаций на месторождении. Это может включать в себя создание системы управления экстренными ситуациями и планов действий в случае аварии.
Внедрение нанороботов в нефтегазовую отрасль имеет значительные перспективы для улучшения процессов добычи, производства и обслуживания и могут применяться в различных целях:
1) исследования и мониторинг: могут быть использованы для проведения диагностики и мониторинга состояния скважин, идентификации участков повреждений или засоров, а также для измерения физико-химических параметров внутри скважин; контроля состояния подземных трубопроводов, обнаружения утечек и предотвращения возможных аварий;
2) улучшение процессов добычи и производства: возможное их применение для усиления процессов фракционирования на наноуровне при добыче нефти и газа, облегчая разрушение пористых структур и повышая эффективность добычи, а также для удаления нагромождений, отложений и засоров, что помогает поддерживать нормальный режим работы систем;
3) модификация и улучшение свойств материалов: могут быть использованы для проведения микро- и наноремонта поврежденных материалов, что позволит продлить срок службы оборудования и сооружений, для нанесения и контроля нанослоев смазочных и антикоррозионных материалов на внутреннюю поверхность трубопроводов и оборудования, повышая их эффективность и снижая износ;
4) применение в ремонтных работах: при проникновении нанороботов внутрь подводных трубопроводов могут быть использованы для диагностики повреждений и проведения микроремонта без необходимости извлечения трубопровода на поверхность.
Заключение
Использование пластовых нанороботов на нефтяных месторождениях может быть перспективным способом увеличения нефтеотдачи за счет точного и эффективного контроля и управления процессом добычи. Но это требует внимательного планирования и внедрения. Кроме этого, они могут быть использованы для доступа к труднодоступным местам, увеличения объема добываемой нефти в отдельных скважинах, а также для снижения затрат и рисков на месторождении. Разработка и внедрение таких систем требует значительных финансовых и технологических затрат, достаточного исследования и тестирования перед полным введением их в технологию [4].
1. Mokhatab S., Fresky M. A., Islam M. R. Applica-tions of Nanotechnology in Oil and Gas E&P // Journal of Petroleum Technology. 2015. N. 58 (04). R. 48-51. URL: https://www.researchgate.net/publication/273527786_Applications_of_Nanotechnology_in_Oil_and_Gas_EP (data obrascheniya: 21.08.2023).
2. Evdokimov I. N., Losev A. P. Komplekt uchebnyh posobiy po programme magisterskoy podgotovki «Neftegazovye nanotehnologii dlya razrabotki i ekspluatacii mestorozhdeniy». Chast' 1. Materialy nauchno-tehnicheskih konferenciy (2003-2006 gg., na russkom yazyke). Moskva: RGU nefti i gaza im. I. M. Gubkina, 2007. 58 s. URL: https://eee.gubkin.ru/PUBLICAT_RUS_files/METODICH/%CF%CE%D1%CE%C1%C8%C5_%D7%C0%D1%D2%DC_1.pdf (data obrascheniya: 05.09.2023).
3. Nanoscience and nanotechnologies: opportunities and uncertainties. The Royal Society & The Royal Academy of Engineering, UK, 2004. URL: https://royalsociety.org/~/media/royal_society_content/policy/publications/2004/9693.pdf (data obrascheniya: 05.09.2023).
4. Akshar Thakkar, Aakash Raval, Shishir Chandra, Manan Shah, Anirbid Sircar. A comprehensive review of the application of nano-silica in oil well cementing // Petroleum. 2019. URL: https://www.researchgate.net/publication/333914589_A_comprehensive_review_of_the_application_of_nano-silica_in_oil_well_cementing (data obrascheniya: 21.08.2023).
