МЁССБАУЭРОВСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРАССЕРОВ НА ОСНОВЕ ЛЕТУЧЕЙ ЗОЛЫ

Аннотация

В нефтегазовой отрасли мониторинг операций многостадийного гидроразрыва пласта (МГРП) в горизонтальных скважинах является критически важной задачей, позволяющей объективно оценивать вклад каждой стадии в общую продуктивность скважины. Традиционные химические и радиоактивные трассеры обладают рядом ограничений, связанных с экологическим воздействием, нормативными ограничениями и перекрытием сигнала с пластовыми флюидами. Настоящая работа посвящена разработке нового поколения микротрассеров на основе промышленной летучей золы, в которых уникальные комбинации железосодержащих фаз (гематит α-Fe₂O₃, магнетит Fe₃O₄, маггемит γ-Fe₂O₃, фаялит Fe₂SiO₄, герцинит FeAl₂O₄, железосодержащие алюмосиликаты) выступают в роли «отпечатка», регистрируемого мёссбауэровской спектроскопией на ядрах ⁵⁷Fe. Исследованы образцы летучей золы тепловых электростанций г. Алматы (ГРЭС, ТЭЦ-2), образованных при сжигании углей Экибастузского и Каражыралинского месторождений (Республика Казахстан), а также местного американского угля. Измерения выполнены при комнатной температуре в геометрии пропускания на специализированном экспериментальном стенде, защищённом патентом РК на полезную модель. Параметры сверхтонкой структуры — изомерный сдвиг, квадрупольное расщепление, эффективное магнитное поле и доли компонент — определены методом наименьших квадратов с разложением спектрального контура на квадрупольные дублеты и зеемановские секстеты. Установлено, что каждый образец золы обладает индивидуальным сверхтонким «отпечатком», обеспечивающим надёжную идентификацию соответствующей стадии в продукции скважины при концентрациях вплоть до 10⁻⁴–10⁻⁶ масс. %. Результаты подтверждают принципиальную применимость трассеров на основе летучей золы и разработанной методики мёссбауэровской идентификации для промышленного контроля операций ГРП и одновременно решают задачу утилизации зольных отвалов угольной энергетики.