Ученые доказали эффективность ультразвука при добыче нефти
Основу российской экономики составляют природные ресурсы, которые обеспечивают отраслевое развитие страны. Ключевыми условиями эффективной добычи углеводородов являются непрерывная работа скважин и хорошие фильтрационно-емкостные свойства горной породы околоскважинной зоны пласта. Однако из-за перепадов давления и температуры вещества, которые содержатся в нефти, засоряют горные породы, что снижает дебит скважины. При этом традиционные технологии удаления парафинов требуют остановки работы скважин и затрат на реагенты. Ученые Пермского Политеха разработали ультразвуковую технологию, которая позволяет очищать нефтяные скважины от парафиновых отложений без остановки добычи и применения химических реагентов. Уникальность метода заключается в точном подборе резонансных частот, которые эффективно разрушают пробки, не повреждая саму породу. Практическая польза — повышение эффективности работы низкодебитных скважин на 50-70%.
Нефтедобывающая отрасль регулярно сталкивается с технологическими проблемами некоторые из которых требуют полной остановки производства. В России ежегодно более 28% нефтяных скважин периодически простаивают из-за необходимости их очистки от отложений и осадков.
Причина кроется в физико-химических свойствах нефти. Это не однородная жидкость, а сложная смесь, содержащая воскообразные вещества (парафины). При движении из пласта к скважине нефть попадает в зону с более низким давлением и, зачастую, температурой, что провоцирует выпадение твердых компонентов из нефти. Особенно остро эта проблема проявляется на зрелых месторождениях, где концентрация кристаллизующихся в жидкости парафинов с годами эксплуатации только растет. Образование осадков ведет как к снижению производительности скважинного оборудования, так и к ухудшению фильтрационных свойств горной породы околоскважинной зоны пласта. В среднем парафиновые пробки в таких случаях снижают дебит в 2-3 раза и могут полностью блокировать приток нефти.
На данный момент для борьбы с загрязнением используют химические реагенты, создающие дополнительные каналы фильтрации. Однако вместе с осадками, они растворяют и саму горную породу, а термическая обработка требует больших энергозатрат и дополнительного оборудования на устье скважины. Также эти методы решения проблемы предполагают остановку добычи, что означает потерю доходов от недополученной нефти.
Ученые Пермского Политеха обосновали эффективность технологии ультразвуковой очистки. Для этого они создали экспериментальную установку и подобрали оптимальные параметры воздействия — частоту, мощность и продолжительность обработки, — которые позволили быстро разрушать отложения, не создавая новых трещин и не останавливая добычу. Идея использовать акустические колебания для получения полезных ископаемых не нова, однако предыдущие исследования проводились на неорганических загрязнениях (соли, буровые растворы, полимеры). Пермские ученые провели эксперименты на реальных пробах нефти и горных породах с месторождения , чтобы изучить воздействие ультразвука именно на парафин в нефти. Статья опубликована в журнале Geoenergy Science and Engineering.
Для проверки эффективности технологии, специальная лабораторная установка имитирует приток жидкости из пласта и может направлять колебания на образцы. Для анализа ученые взяли пробы, расположенные на глубине двух километров на действующем месторождении, где отобранный материал имел сложную структуру пор, подходящую для изучения процессов засорения и очистки.
Основой исследования стала фильтрационная установка AFS-300 — стенд, предназначенный для изучения фильтрации флюидов, твердых частиц и примесей. К ней ученые добавили специальную камеру с ультразвуковым излучателем, который закреплялся на выходе из кернодержателя (устройства, где размещается образец породы). Эта конструкция точно имитирует реальные условия: приток нефти из пласта в скважину, когда акустические колебания направляются навстречу жидкости.
— Для создания ультразвуковых волн мы использовали излучатели Ланжевена (приборы, преобразующие электрический сигнал в механические вибрации). Образец породы находился под давлением 6,9 МПа, что соответствовало реальным условиям на глубине. Проницаемость (способность пропускать через себя жидкости и газы) определялась по закону Дарси: мы измеряли разницу показателей на входе и выходе при постоянной работе фильтрационной установки, — рассказывает Евгений Рябоконь, доцент кафедры «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ, кандидат технических наук.
Ученые взяли шесть близких по свойствам образцов породы и проверяли, как на фильтрацию в них влияют разные колебания (от 17 до 120 кГц), чтобы найти оптимальные данные. Под каждый образец использовалась своя частота, но схема воздействия была одинаковой. Каждый тест длился до двух часов и включал несколько циклов «обработка-пауза», которые помогали оценить мгновенный эффект от ультразвука, а также продолжительность его воздействия после отключения излучателя.
Для очищения породы наиболее результативными оказались частоты 17, 20 и 28 кГц: они повысили проницаемость породы в 1,1-1,6 раза за счет мощных колебаний и явления резонанса. Частоты в 40-120 кГц производили лишь мелкую вибрацию, которая была не способна разбить парафиновые пробки.
— Собранная нами установка позволяет рассчитать необходимую энергию для обработки околоскважинной зоны пласта и определить уровень «безопасного» воздействия на нее. В результате экспериментов с ультразвуком нефть начинает течь легче, а для ее прокачки требуется гораздо меньше давления. Такой подход создает основу для дальнейшего применения технологии в восстановлении производительности скважин, — отмечает Евгений.
Разработанная технология на практике позволяет повысить эффективность работы низкодебитных скважин на 50-70% за счет восстановления проницаемости с меньшими затратами без использования химических реагентов и без остановки скважины, что положительно скажется на сроке эксплуатации месторождений и повысит итоговую нефтеотдачу.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые РТУ МИРЭА и Сибирского федерального университета создали программный комплекс, который анализирует учебные планы вузов быстрее секунды и находит в них слабые места. Большинство учебных планов содержат скрытые противоречия, дублирования и неочевидные перекосы в подготовке специалистов. Это важно, потому что от качества учебного плана напрямую зависит, какие реальные навыки получат студенты и насколько они будут востребованы работодателями.
Ученые обнаружили один из самых убедительных примеров гибели звезды редчайшего типа — взрыв светила оказался настолько мощным, что полностью уничтожил своего прародителя. Наблюдения сверхновой SN 2023vbw могут стать надежным подтверждением существования так называемых парно-нестабильных сверхновых — теоретически предсказанных космических катастроф, которые оставались практически неуловимыми на протяжении десятилетий.
Гены, унаследованные нами от неандертальцев и денисовцев, увеличили вирусную нагрузку в крови современных людей при заражении ДНК-вирусами. Генетики выяснили, что древний иммунитет плохо справляется со скрытыми, долговременными инфекциями, такими как вирус Эпштейна — Барр.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Около четырех миллиардов лет назад Солнечная система пребывала в хаосе: гигантские планеты сближались, меняли орбиты и выбрасывали своих соседей в межзвездное пространство. Хотя шансы на «выживание» лун Юпитера и Урана в этот период были крайне малы, астрономы показали, что их судьба может хранить следы древней катастрофы с участием «потерянной» планеты.
Изучив данные о скорости изменения температур ледяных спутников пятой и шестой планеты системы, астрономы обнаружили, что она слишком высока для по-настоящему ледяной поверхности. Оказалось, что эти тела покрыты материалом, по своим свойствам резко отличающимся от земного льда.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно