Ученые Пермского Политеха повысили эффективность нефтедобычи
Разработка нефтяных месторождений осложняется асфальто-смоло-парафиновыми отложениями, которые осаждаются на стенках оборудования и затрудняют процесс добычи. Из-за большого количества отложений уменьшается текучесть нефти, что негативно сказывается на эффективности ее добыче. Для борьбы с ними используют теплоноситель, который закачивается в скважину для ее прогрева. При высокой температуре парафин не образуется, и обеспечивается беспроблемная эксплуатация скважины. На данный момент перспективен способ промывки скважины через полые штанги глубинного насоса – полые стержни, через которые закачивают горячую нефть или воду. Однако у технологии отсутствуют все необходимые расчеты, которые приведут к ее качественному и результативному применению. Ученые Пермского Политеха доработали метод с помощью математического моделирования. Это позволит получить точные параметры промывки при любых вводных данных и составить технологический процесс для любого месторождения, где наблюдается осложнение работы скважин из-за парафиновых отложений.
Статья с результатами опубликована в сборнике Advances in Automation IV. Эффективность борьбы с парафиновыми отложениями зависит от региона, технологических параметров добычи и выбранного метода оценки теплового эффекта. Существуют разные подходы избавления от парафина, например, использование греющего кабеля или электромагнитного излучения. Политехники же рассматривали метод обработки горячим теплоносителем через полые штанги, расположенные в насосно-компрессорной трубе. У данной технологии есть важное преимущество – в окружающую среду снижаются тепловые потери, при этом повышается плотность теплового потока в зоне удаления парафина.
Для оптимальной работы технологии важно производить все необходимые расчеты для оценки теплового эффекта, определять температуру и расход теплоносителя, проводить оценку влияния технологических характеристик работы скважины на эффективность промывки. Данные задачи ученые решили, разработав математическую модель. В итоге ученые определили, как распределяется и изменяется температура и скорость движения теплоносителя (нефть, вода) на внутренней стенке насосно-компрессорной трубы и полой штанги при промывке.
Закачиваемая жидкость движется через полые штанги, затем выходит из пропускной муфты (элемент для фильтрации жидкости), смешивается с потоком добываемой нефти и поднимается вверх вдоль насосно-компрессорной трубы. Далее из-за большой площади трубного пространства скорость потока теплоносителя снижается, и жидкость постепенно остывает. Для оптимального прогрева скважины на внутреннюю поверхность полых штанг наносится теплоизоляционный слой. Чтобы оценить его эффективность ученые разработали две математические модели скважины с теплоизоляционным слоем на внутренней поверхности и без него.
«Наличие теплоизоляционного слоя на внутренней поверхности полых штанг существенно влияет на распределение температуры на стенке скважины. При наличии теплоизоляционного слоя температура на уровне муфты (1200 метров) достигает 56 градусов, увеличившись на 36 градусов по сравнению со случаем без теплоизоляции. Это обусловлено тем, что теплоноситель имеет более высокую температуру при выходе из муфты равную 63 градусов. В то время как, двигаясь по штангам без дополнительного слоя, теплоноситель успевает охладиться до 20,7 градусов на уровне муфты», – рассказывает аспирант кафедры «Конструирование и технологии в электротехнике» ПНИПУ Евгений Гольцов.
В рамках исследования политехники реализовали различные режимы промывки – нефтью и водой для конкретной скважины с рассматриваемой проблемой. Для расчета теплового состояния использовались уже известные параметры и ее теплофизические характеристики. Выяснено, что при промывке горячей нефтью в течение пяти часов с расходом 150 м3/сут и температурой 120 градусов происходит полное удаление отложений. Промывка же скважины водой при температуре 90 градусов в течение пяти часов с тем же расходом, что и в случае с нефтью, не дало приемлемых результатов. Поскольку температура на стенке трубы не превышает 58 градусов, полного удаления парафина происходить не будет на всей глубине.
Исследователи отмечают, что для полного удаления отложений со стенок полых штанг и насосно-компрессорной трубы необходимо в качестве теплоносителя использовать нефть, подаваемую с расходом 150 м3/сут и нагретую до 150 градусов.
Ученые ПНИПУ изучили, как эффективность тепловой обработки нефтяной скважины теплоносителем через полые штанги зависит от параметров подачи теплоносителя. Получили оценку влияния расхода и температуры нефти и воды на распределение температуры в столбе скважины. Разработанная модель ученых позволяет оптимально оценить перспективность метода промывки. Полученные расчеты можно будет применять на любых нефтяных месторождениях, где наблюдается проблема с парафиновыми отложениями.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Ученые обнаружили, что дубы выработали эффективную стратегию, позволяющую им защищаться от пожирающих молодую листву гусениц — если предыдущий весной деревья сильно пострадали от их нашествия, то на следующий год почки распустятся на три дня позже. Трехдневной задержки достаточно, чтобы резко снизить выживаемость гусениц.
Нуклеосомы — основные «катушки» упаковки ДНК — почти всегда находятся в искаженном состоянии, а не в аккуратной и стабильной форме, как считалось десятилетиями. Именно через такие микроскопические изменения, как выяснили ученые, клетка регулирует работу генов — а значит, управляет развитием, реакцией на внешние раздражители и даже возникновением болезней.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Шведские биологи отследили миграцию обыкновенного соловья с помощью миниатюрных датчиков-рюкзаков. Как оказалось, при пересечении Сахары и Аравийской пустыни птицы летят только по ночам и не ищут пищу. Соловьи преодолевают пустыню без дозаправки, полагаясь лишь на накопленный заранее жир.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
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