• Русский

Ученые КФУ разрабатывают новую методику изучения пористых сред, применимую для нефтегазовой сферы

Проект будет направлен на изучение пористых сред с помощью поляризованного гелия-3.

Коллектив исполнителей проекта занимается данной тематикой более 15 лет. За это время было опубликовано более 25 статей в международных реферируемых журналах и получен один патент на изобретение. Инициатива ученых получила поддержку Российского научного фонда в виде гранта. Руководителем проекта стал старший научный сотрудник НИЛ «Реологические и термохимические исследования» приоритетного направления «Эконефть» Казанского федерального университета Алакшин Егор.

«Метод исследования пористых сред с помощью ядерного магнитного резонанса (ЯМР) изотопов благородных газов, таких как гелий-3 (3Не) и ксенон-129 (129Хе), находит своё широкое применение. При этом основные характеристики этих сред, такие, как размеры пор, их связность, диффузия и проницаемость газов в данных средах, могут быть найдены как с помощью измерения времен ядерной магнитной релаксации (релаксометрия) газов, так и с помощью измерений коэффициента диффузии гиперполяризованных газов 3Не и 129Хе», – рассказал о проекте Егор Алакшин.

Так, если отдельно рассматривать применение гелия-3 в нефтегазовой сфере, то стоит отметить, что при его помощи ученые могут измерить пористость образцов и получить распределение пор по размерам. Преимуществ у гелия-3 действительно много.


«У данного метода есть свои плюсы: во-первых, он не разрушает образец, в отличие от ртутной порометрии  и даёт более корректную информацию по сравнению с методом азотной порометрии, который имеет ограничения на размеры пор. Если нам удастся получить поляризованный гелий-3, мы продолжим проведение исследования при комнатной температуре», – объяснил ученый.

У основных исполнителей Каюма Сафиуллина и Вячеслава Кузьмина имеется большой опыт работы с газами 3Не и 129Хе как при высоких, так и при низких температурах. Необходимые компетенции для работы с данной темой молодые ученые получили во время длительных стажировок в одной из ведущих лабораторий Франции –Кастлер-Броссел Высшей нормальной школы (ENS-UPMC) под руководством Пьер-Жана Нашера (Pierre-Jean Nacher).

«Метод «Polarization of Atoms in a Magnetized Plasma», развитием которого мы будем заниматься в рамках проекта РНФ, был предложен и апробирован научными коллективами Университета Майнц и Высшей нормальной школы. Было обнаружено, что достаточно высокая поляризация гелия-3, до 9%, может быть получена без лазерной накачки. Более подробное изучение этого эффекта показало, что для получения поляризованного гелия-3 достаточно существования плазмы газа гелия-3 в магнитном поле 4,7 Тл. Плазма образовывалась благодаря электродам на поверхности ячейки и радиочастотными возбуждениями с частотой 100 МГц и мощностью 10-50 Вт. Другим преимуществом этого метода является относительно высокая скорость поляризации, она составляет десятки секунд. Этот метод работает только в случае гелия-3, но не работает с изотопами, например, ксенона», – отметил Егор Алакшин.

В перспективе исследование позволит существенно расширить области применения поляризованного гелия-3, прогнозируют участники проекта.