В работе представлены результаты многолетних исследований диктионемовых сланцев (ДС) Прибалтийского бассейна (Ленинградская обл., Кайболово-Гостилицкая поисковая площадь) на уран и редкоземельные элементы (РЗЭ) – в качестве перспективного нетрадиционного источника дефицитного стратегического сырья для энергетики и целого ряда важнейших отраслей промышленности. Приведены новые данные по вещественно-петрографическому составу и металлоносности ДС, актуализированы и дополнены сведения по особенностям уранового оруденения ДС. Детализированы особенности распространения урана в пласте ДС по площади и в разрезе по профилям скважин. Впервые представлены данные по концентрациям РЗЭ в ДС, полученные на большом аналитическом материале (672 проб). Отмечены особенности распределения РЗЭ по площади поискового участка и в разрезе осадочной толщи по профилям скважин. Проведено дополнительное изучение минеральных примесей ДС по новой методике площадного сканирования препаратов электронно-зондовым микроанализатором с применением программного модуля Feature. Уточнены корреляционные связи между концентрациями урана и РЗЭ с другими микро- и макроэлементами, в том числе изучены связи урана и РЗЭ с Сорг, описаны разнообразные формы нахождения урана и РЗЭ в ДС, показана роль органического вещества в их концентрации, детализированы условия формирования уранового и редкоземельного оруденения в черных сланцах. Оценено содержание урана в ДС в пределах отдельных участков Кайболово-Гостилицкой площади, уточнена стоимостная оценка возможных извлекаемых промышленных запасов потенциального рудного сырья изученных остродефицитных металлов. Обосновано положение о том, что минерально-сырьевая база урана и РЗЭ в России может быть значительно увеличена за счет их наличия в ДС Прибалтийского осадочного палеобассейна в условиях развитой инфраструктуры средней полосы Российской Федерации.

Обобщены результаты геофизических исследований, петро- и палеомагнитного и структурно-геоморфологического анализов, позволивших выявить некоторые особенности рудообразования в гидротермальной системе мыса Фиолент (юго-западный Крым) в условиях островной дуги. Установлено, что основные преобразования пород среднеюрского магматического комплекса мыса Фиолент произошли под влиянием гидротермальных флюидов при внедрении интрузивов кислого состава в интервале 168–140 млн лет. Зоны содержат сульфидную минерализацию, основными составляющими которой являются пирит, сфалерит, пирротин, галенит, халькопирит и мышьяковистый пирит. В центральных частях зоны гидротермальных изменений массивные сульфиды сильно выветрены и содержат много вторичных сульфатов. В краевых частях в гипергенном лимоните в зоне окисления преобладает желто-коричневый гётит, в центре – желтый ярозит, что обусловлено, скорее всего, бóльшим количеством пирита в центре штокверка, при окислении которого выделялось больше серной кислоты. Нахождение в разрезе самородной серы свидетельствует о смешении гидротермального раствора с морской водой. Комплексные петро- и палеомагнитные и магнитометрические исследования позволили установить, что контактовые изменения и преобразование контрастной базальт-риолитовой формации происходили по разломам СС З-простирания.

На примере Ново-Урского хвостохранилища (Салаирский кряж) рассмотрены типоморфные характеристики барита. Установлено, что в отвалах, помимо остаточного барита из колчеданно-полиметаллических руд, присутствуют его аутигенные разности. Зерна рудного барита встречаются в виде обломков неправильных форм, реже в виде зерен таблитчатого габитуса, имеют размерность 50–400 мкм, среди примесей отмечен Sr до 1,41 мас. %. Новообразованный барит встречается в виде единичных зерен или скоплений округлых и вытянутых форм или игольчатых кристаллов, размерность варьирует от 1–2 мкм до более крупных агрегатов, которые слагают прожилки или скопления в кремнистом матриксе в ассоциации с ярозитом и/или ангидритом. Среди примесей отмечен Pb (до 6,33 мас. %), реже Fe (до 0,73 мас. %), Sr (до 0,94 мас. %). С помощью термодинамического моделирования показано, что концентрации Ba, SO4, Fe и Ca в растворе при смене минерального состава зон насыпей хвостов варьируют в пределах нескольких порядков в зависимости от Eh–pH-условий их образования. Предположено, что образование барита вместе с пиритом может происходить в результате действия восстановительного биогеохимического барьера или сульфатного концентрационного барьера в более глубоких частях разреза, где достигается пересыщение. Наиболее информативным типоморфным признаком, доказывающим, что барит образовался в условиях хвостохранилища, является морфология частиц, минеральная ассоциация и химический состав.

Проведены литолого-фациальные, минералогические, петрографические, литогеохимические исследования визейских терригенных отложений в разрезе скважины на Башкирском своде, позволившие уточнить источники вещества и условия седиментации. Терригенные породы радаевского и бобриковского горизонтов характеризуются преимущественно хорошими сортировкой и окатанностью обломочного материала. Сделано предложение о значительном удалении от источника сноса. Терригенные породы этих горизонтов являются осадками первого и второго циклов седиментации. Породы тульского горизонта имеют средние сортировку и окатанность, что указывает на близость источника сноса к бассейну седиментации. Они относятся к первому циклу седиментации. Установлено, что источником обломочного материала для радаевского и тульского горизонтов являлись породы кислого состава. Для бобрикового горизонта установлены кислый и основной источники сноса. Седиментация пород происходила в прибрежно-морских обстановках на пассивной континентальной окраине при поступлении обломочного материала из внутренних частей Восточно-Европейской платформы. Такой снос осуществлялся за счет как перемыва осадочных пород девона и протерозоя, так и разрушения выступов фундамента. Активизация последних произошла в ранневизейское время в период формирования внутриплатформенной складчатости.

Современная эволюция динамики структуры ресурсной базы углеводородов в различных регионах характеризуется, как правило, постепенным замещением традиционных источников более сложными. Последние в настоящие время относят к категории трудноизвлекаемых запасов (ТРИЗ). Процесс освоения и вовлечения в разработку ТРИЗ тесно связан с переходом на инновационный путь развития, созданием новых технологий, усилением роли локальных знаний, накоплением опыта работы с нетривиальными источниками сырья, а глав- ное, с кооперацией усилий различных субъектов, вовлеченных как в научно-технологические процессы, так и собственно в разработку участков недр. Все вышеперечисленное невозможно вне формирования надлежащих институциональных рамок, имеющих региональную специфику. Одним из примеров реализованного в этой области подхода является канадская провинция Альберта. Определенный опыт в данной области имеется и в России – в Республике Татарстан. Сравнение исходных условий и подходов к освоению трудноизвлекаемых ресурсов углеводородов этих территорий показывает, что в рамках реализуемых подходов есть как общие, так и отличные особенности. Рассмотрение последних представляется важным с точки зрения выбора направлений формирования отечественной модели работы в данной области.

работе проведена идентификация компонентного состава исходной пластовой углеводородной (УВ) системы баженовской свиты, а также оценка влияния наличия тяжелой твердой УВ-фазы (битума) в пласте на добычу подвижных флюидов с применением методов PVT-моделирования. Описаны необходимые эксперименты для определения компонентного состава до фракции С81+ и PVT-свойств пластового подвижного флюида, отобранного из скважины, и экстракта битумоидов из породы, представлены их результаты. Кроме того, установлены свойства УВ-фракций до С81+ в зависимости от молекулярной массы для PVT-моделирования (выполнено расширение таблицы Катца – Фирузабади). Получена оценка соотношения связанной и свободной нефти в составе исходной пластовой системы. На основе данных геохимических исследований пластового флюида и битумоида изучен компонентный состав исходной системы (на примере баженовской свиты) с помощью пиролиза горной породы. На базе результатов исследований проб пластового подвижного флюида построена и адаптирована PVT-модель для оценки свойств исходной пластовой УВ-системы с настройкой на долю твердой фазы в пласте при начальных пластовых условиях. На основе PVT-модели изучено влияние наличия твердой фазы в составе пластовой системы на поведение подвижного УВ-флюида при разработке залежи на истощение, а также на применение методов увеличения нефтеотдачи (закачки попутного нефтяного газа и тепловых методов воздействия на пласт).

Исследовано влияние свойств керна на состояние остаточной нефти в процессе вытеснения нефти водой на микроуровне. Рассмотрены распределение пор по размерам, проницаемость керна, динамика и морфология остаточной нефти. Анализ имеющихся экспериментальных подходов к изучению свойств керна и остаточной нефти в образцах показал, что существующие способы не дают полной информации об изучаемых параметрах. Для решения этих проблем предложено совместное использование инновационной технологии релаксационно-диффузионной релаксометрии ядерно-магнитного резонанса (ЯМР) с традиционной технологией. Для измерения долевого распределения пор по размерам использован комбинированный метод инжекции ртути и ядерного магнитного резонанса. С помощью метода ЯМР определена проницаемость керна. Двумерная ЯМР-релаксометрия позволяет изучать микроскопическое состояние остаточной нефти в ненарушенном керне в процессе вытеснения. С помощью предлагаемой методики исследован керн месторождения Шэнли в Китае. Получены распределения пор по размерам, определены проницаемость и остаточная нефтенасыщенность на разных стадиях вытеснения. Выделены четыре типа остаточной нефти: полосообразная (островная), пленочная, сетчатая, непрерывная. Показано влияние проницаемости на долевое содержание разных типов остаточной нефти в процессе вытеснения. Результаты исследований демонстрируют влияние структуры порового пространства и смачиваемости на состояние остаточной нефти.

Актуальность разработки методики оперативной оценки призабойной зоны пласта (проницаемости призабойной зоны пласта и скин-фактора) обусловлена в первую очередь экономическими причинами, поскольку существующие подходы к ее определению, основанные на проведении гидродинамических исследований, ведут к недоборам нефти и повышению рисков необеспечения вывода скважины на режим. Современные методы работы с большими данными, например глубокое обучение искусственных нейронных сетей, позволяют осуществлять контроль за состоянием призабойной зоны пласта (ПЗП) скважин без их остановки на гидродинамические исследования, что сократит убытки у предприятий, осуществляющих добычу нефти, с одной стороны, и позволит проводить оперативный анализ для эффективного и своевременного применения технологий интенсификации, повышения нефтеотдачи пласта, с другой. В работе проанализированы существующие методы по определению призабойных характеристик пласта и подходов машинного обучения. Предложена методика для оперативной оценки состояния призабойной зоны пласта: проницаемости ПЗП и скин-фактора – с помощью обучения искусственных нейронных сетей на геологических и эксплуатационных данных и результатах интерпретации гидродинамических исследований на примере терригенных объектов нефтяных месторождений. Представлены результаты тестирования различных архитектур нейронных сетей для прогнозирования проницаемости ПЗП: количества слоев и нейронов в них с выбором наилучшей. Использованы технические приемы для предотвращения переобучения моделей. Предложена авторская методика по оценке скин-фактора скважин с помощью комплексного анализа построенных статистических моделей и моделей обучения искусственных нейронных сетей для решения задачи регрессии.

В процессе эксплуатации скважин жидкости глушения ухудшают проницаемость пород в призабойной зоне пласта, что приводит к снижению дебита скважин. В работе экспериментально изучено влияние ультразвуковых колебаний на восстановление проницаемости осадочных пород на разработанном лабораторном стенде. В качестве фильтрующей пористой среды используются песчаники. Керосин используется в качестве фильтрующей жидкости. Раствор хлорида кальция используется в качестве жидкости для глушения скважин. Лабораторный эксперимент имитирует ухудшение проницаемости горной породы путем прокачки жидкости глушения через образцы горных пород. После создания зоны ухудшенной проницаемости образец горной породы промывается керосином в прямом направлении до стабилизации проницаемости. Затем выполняется фильтрация пластовой жидкости в прямом направлении в скважину, в которой установлен генератор ультразвуковых колебаний, посылающий колебания в прискважинную зону пласта в сторону фильтрующегося керосина. Фильтрация керосина осуществляется в условиях ультразвуковой вибрации. Выявлено, что в условиях ультразвуковых колебаний поровое пространство породы частично разблокируется, и проницаемость горных пород частично восстанавливается. Выполнен анализ механизма блокировки порового пространства жидкостью глушения скважин и восстановления проницаемости породы.

В статье представлены результаты экспериментальной оценки эффективности вытеснения нефти дымовым газом теплоэлектроцентрали по сравнению с водой для карбонатного объекта Урало-Поволжского региона. Эксперименты выполнены при двух различных схемах закачки вытесняющих агентов с применением оригинального лабораторного комплекса фильтрационных исследований на базе рекомбинированной модели пластовой нефти и модели пластовой воды, а также кернового материала рассматриваемого объекта с воспроизведением пластовых термобарических условий. Подтверждено, что из-за преобладающего содержания азота и невысоких пластовых термобарических параметров дымовой газ неэффективен в качестве самостоятельного агента вытеснения как при закачке с начала разработки, так и в качестве третичного метода после заводнения. С учетом актуальности совместного решения проблем повышения нефтеотдачи и утилизации промышленных выбросов рекомендовано провести анализ целесообразности закачки дымового газа в составе водогазовых смесей.

Задача увеличения емкости подземных хранилищ газа актуальна как для вновь создаваемых, так и для уже существующих. Создание таких хранилищ представляет собой процедуру последовательного наращивания объемов газа в пласте, требует длительных периодов времени и даже в однородных пластах составляет восемь-десять циклов закачки-отбора газа. В течение этого периода происходит стабилизация технологических показателей эксплуатации, формирование переходной зоны на газоводяном контакте, стабилизация объемов активного и буферного газа. В работе исследовано влияние различных геолого-технологических факторов на формирование переходной зоны в пределах газоводяного контакта при создании и эксплуатации подземного хранилища газа в истощенной газовой залежи в коллекторах трещиновато-порового типа с активным аквифером. В качестве инструментария исследования использовалось трехмерное гидродинамическое моделирование в программном продукте tNavigator. В результате установлено влияние параметров на характер распространения газонасыщенности в водоносной области пласта, таких как угол падения пласта, объем активного газа в эксплуатационной зоне пласта, проницаемость матрицы (межзерновая) и трещинная проницаемость при заданном размере блоков матрицы.

В работе рассмотрены вопросы производства водорода – перспективного источника «зеленой» энергии. Рассмотрены различные методы получения водорода, а также представлена новая технология синтеза водорода в месторождениях природного газа. Согласно опубликованным данным экспериментальных исследований существует высокая вероятность синтеза водорода при паротепловом воздействии на пласты нефтяных месторождений. Однако с учетом того, что нефть в этом процессе является основным сырьем для генерации водорода, имеется высокая степень неопределенности успешности протекания этого процесса в месторождениях природного газа в отсутствие остаточной нефти. Проведенное экспериментальное исследование было направлено на обоснование возможности синтеза водорода в условиях газовых месторождений. Для реализации физического моделирования процесса использовались специально сконструированные проточные реакторы, заполненные пористой среды разного типа, в частности породой реального газового месторождения. Был смоделирован процесс закачки пара в предварительно разогретую поровую среду в смеси с метаном при пластовом давлении 80 атм. Основными варьируемыми параметрами, кроме типа поровой среды, стали температура и соотношение пара к метану в системе. Проведена серия из девяти экспериментов. Газовые продукты превращений, происходящих в реакторах, были исследованы на газовом хроматографе, кроме того, после каждого эксперимента определялись свойства образцов породы. По итогам проведенных экспериментальных работ установлены закономерности поведения концентраций синтезированного водорода в зависимости от исследуемых параметров. Результаты свидетельствуют о высоком потенциале технологии синтеза водорода в пластовых условиях месторождений природного газа.