Запасы «легкой» нефти в мире сокращаются, и все больше скважин требуют дополнительных технологий для добычи трудноизвлекаемых запасов черного золота. Один из таких способов – использование греющего кабеля для борьбы с парафиновыми отложениями. Ученые Пермского Политеха создали математическую модель и основанный на ней алгоритм управления, которые позволят производить этот процесс с минимальными энергозатратами. Разработка поможет определить наиболее эффективные условия добычи и сэкономить средства предприятия.
Разработка ученых Пермского Политеха поможет добывать нефть с минимальными энергозатратами / ©Getty images
Результаты исследования ученые опубликовали в статье и уже запатентовали разработку. Исследователи реализуют проект при поддержке фонда РФФИ и Министерства образования и науки Пермского края. «Греющий кабель применяют для борьбы с асфальтосмолопарафиновыми отложениями в скважине. Для этого поток нефтяной жидкости нагревают выше температуры кристаллизации парафина. Мы предложили выявлять распределение температуры в нефтяной скважине с помощью численного моделирования.
Этот метод позволит более точно оценить длину участка возможного отложения парафинов, влияние работы кабеля на температуру в нефтяной скважине, подобрать оборудование и режим его работы для борьбы с отложениями», – рассказывает ассистент кафедры «Конструирование и технологии в электротехнике» Пермского Политеха Никита Костарев.
По словам ученых, отложения составляют большую часть фонда «осложненных» скважин всех нефтедобывающих компаний. Основной недостаток использования греющего кабеля – высокое энергопотребление. Это связано с несовершенством аналитических методов, которые не позволяют точно спрогнозировать температуру в скважине. В результате при добыче нефти расходуется больше ресурсов, чем необходимо.
«Наша математическая модель позволит оценить эффективность метода на этапе разработки месторождения. Предприятия смогут более рационально использовать оборудование, снизить затраты на электроэнергию и ремонт скважин. Разработка позволит сэкономить на электроэнергии 200-300 тысяч рублей в год с одной скважины», – поясняет ученый.
По словам исследователей, другие методы прогнозирования помогают вычислить среднюю температуру токопроводящей жилы кабеля или измерить температуру на устье скважины. Но они не позволяют получить полную картину теплового состояния скважины. В отличие от аналогов, разработка исследователей из Пермского Политеха сможет оценить температуру в скважине без дорогостоящей телеметрии.
Сейчас с помощью программы можно моделировать температурные процессы, подбирать необходимые характеристики оборудования и режим его работы. Ученые уже внедрили рациональные режимы нагрева на двух скважинах Пермского края. Разработка проходит опытно‑промышленные испытания и используется в работе одного из предприятий региона. Эффект от внедрения составил 287 МВт*ч экономии электроэнергии в год для двух скважин.
Результатом работы исследователей станет устройство, с помощью которого предприятия будут управлять работой греющего кабеля с максимальной энергоэффективностью. Представить его разработчики планируют уже в следующем году.
