Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Защита от парафиновых пробок без простоев: устройство пермяков помогло сократить расход реагентов
Россия, добывая порядка 10,8 миллиона баррелей нефти в сутки, зависит от бесперебойной работы тысяч скважин. Однако этот процесс часто нарушается из-за образования парафиновых, солевых и асфальтеновых отложений в нефтяных трубах. Эти пробки не только останавливают добычу, но и наносят значительные финансовые потери, делая предотвращение и устранение этих образований одной из ключевых задач нефтедобывающей отрасли. Существующие методы борьбы с отложениями — механическая очистка, промывка горячими агентами и химическая профилактика — требуют остановок скважин или недостаточно эффективны. Ключевая проблема — отсутствие синхронизации насоса и дозатора реагентов, что приводит к перерасходу химикатов при простоях и их нехватке при работе, снижая эффективность профилактики. Ученые Пермского Политеха разработали погружное устройство с дозировочным насосом, работающим от вала скважинного электродвигателя. Это решение в два-три раза увеличивает время эффективной концентрации реагента и на 15-30% сокращает его расход по сравнению с аналогами.
Ежедневно Россия добывает колоссальные объемы нефти — около 10,8 миллиона баррелей (1,72 миллиарда литров). Чтобы поддерживать эти темпы, тысячи скважин по всей стране должны работать в режиме нон-стоп, без остановок. Однако на практике идеальный ритм часто прерывается из-за технических сбоев, и каждая минута простоя оборачивается для компаний прямыми финансовыми потерями.
Одной из частых причин таких нарушений работы оказывается не износ оборудования, а сама добываемая из скважин жидкость. Дело в том, что это сложная многокомпонентная «смесь». Помимо легких фракций нефти, из которых получают топливо, в ее состав входят тяжелые углеводороды — парафины и асфальтены, кислоты, а также минеральные соли и пластовая вода.
Эти компоненты и считаются главными вредителями. Под воздействием резких перепадов температуры и давления при подъеме нефти на поверхность они ведут себя подобно накипи в чайнике. Парафины кристаллизуются, превращаясь из растворенного состояния в твердое, и создают на стенках труб плотную, воскообразную корку. Соли выпадают в осадок, усиливая образование пробок, а асфальтены слипаются в смолистые сгустки. Многослойные отложения постепенно нарастают изнутри, сужая диаметр труб и оседая на чувствительных механизмах насосов. В конечном итоге пробка может полностью перекрыть «артерию» скважины, остановив жизненно важный поток.
Для предотвращения этих проблем сегодня применяются три основные стратегии. Первая — механическая очистка уже образовавшихся отложений, когда процесс требует остановки скважины и приводит к технологическим простоям. Вторая – промывка скважинных трубопроводов горячим агентом (нефть, вода или перегретый пар), что также требует приостановки эксплуатации скважины и существенных энергозатрат на нагрев и циркуляцию горячего агента. Более современный подход — профилактика с помощью специальных химических реагентов (защитных составов, предотвращающих образование пробок), которые непрерывно подаются в скважину и предотвращают кристаллизацию парафинов и солей.
Однако сама технология дозирования этих компонентов сталкивается с серьезными проблемами. Поршневые системы (где реагент вытесняется механическим поршнем) часто выходят из строя из-за заклинивания механизмов. Автоматизированные дозирующие устройства (с электронным управлением и собственным мотором) не выдерживают экстремальных условий скважины — комбинации высоких давлений, температур и химически агрессивной среды.
Но ключевой и самой распространенной проблемой на практике является отсутствие синхронизации работы дозатора со скважинным насосом, который качает нефть. Это приводит к нерациональному использованию реагента. Во-первых, пока скважина простаивает, дорогостоящий химический реагент продолжает расходоваться, самопроизвольно вытекая из дозирующего устройства и смешиваясь внутри него со скважинной жидкостью. Во-вторых, как только начинается активная добыча, его уже не хватает для предотвращения пробок.
Для решения этой проблемы ученые Пермского Политеха впервые разработали специальное погружное устройство, оснащенное дозировочным насосом, который работает непосредственно от вала (центральной вращающейся детали), погружного электродвигателя скважинной насосной установки. На изобретение получен патент. Существующие на сегодняшний день аналоги характеризуются, либо высокой сложностью конструкции и низкой надежностью, либо не обеспечивают долговременное и стабильное поддержание эффективной концентрации химических реагентов в скважинной жидкости, ввиду непостоянной скорости их подачи.
Внешне устройство представляет собой компактный цилиндрический модуль, предназначенный для размещения в скважине. Данный модуль содержит несколько функциональных узлов: верхняя часть содержит дозировочный насос и редуктор, который передает вращение от погружного электродвигателя дозировочному насосу, а нижняя служит резервуаром для химического реагента. Приводом устройства служит погружной электродвигатель, являющийся также приводом и для скважинного насоса, что обеспечивает стабильную и согласованную с работой насосной установки подачу реагента в скважинную жидкость.
— Предложенное устройство работает следующим образом: при запуске насосной установки начинается одновременное извлечение скважинной жидкости и подача в нее химических реагентов, а при выключении – оба процесса прекращаются. Такой результат достигается за счет того, что скважинный насос и устройство для подачи реагента в скважину приводятся в действие погружным электродвигателем, общим для обоих устройств. Жидкий химический реагент изолирован от добываемой жидкости и хранится в эластичном резервуаре особой конструкции, что исключает смешивание реагента со скважинной жидкостью и его утечки в периоды простоя оборудования, — рассказал Вадим Картавцев, ассистент, инженер кафедры горной электромеханики ПНИПУ.
Говоря простым языком, представьте «умную капсулу», которую опускают в скважину вместе с оборудованием. Перед этим ее заправляют химическим составом. Дальше все происходит автоматически: когда насосная установка активна, одновременно приводится в действие дозатор, подающий реагент прямо в нефтяной поток. Как только добычу приостанавливают, подача моментально прекращается.
— Также мы продумали и систему безопасности. В эластичный резервуар встроен специальный подпружиненный клапан-предохранитель. Он страхует устройство в аварийной ситуации — когда реагент неожиданно заканчивается, но насос продолжает работать и создает разрежение. Клапан автоматически открывается и впускает скважинную жидкость, не позволяя резервуару деформироваться больше допустимого и порваться под действием перепада давления, — добавил Валерий Зверев, доцент кафедры горной электромеханики ПНИПУ, кандидат технических наук.
Это похоже на бутылку с водой, из которой допили всю жидкость — если продолжить пытаться пить, пластиковая бутылка начнет сминаться и деформироваться. Встроенный предохранительный клапан действует как защитная система спортивной бутылки: при возникновении опасного разряжения он мгновенно открывается и впускает скважинную жидкость, сохраняя целостность резервуара до следующей заправки.
Таким образом, разработка ученых предлагает комплексное решение проблемы образования пробок. Новый подход исключает простои и перерасход реагентов: он увеличивает время поддержания эффективной концентрации реагента в скважинной жидкости в два-три раза по сравнению с серийными дозаторами с жидким реагентом и сокращает расход на 15-30 % по сравнению с серийными дозаторами с капсулированным ингибитором. Все это позволяет значительно снизить эксплуатационные расходы и повысить рентабельность добычи нефти.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
На Меркурии может появиться первый в истории «вечный рассвет»: ученые предложили отправить туда планетоход, который будет постоянно ехать вдоль границы дня и ночи. Подход открывает путь к изучению одного из самых загадочных миров Солнечной системы без риска разрушительного перегрева.
Энтомологи сравнили устойчивость коммерческих и диких гибридных медоносных пчел к главному паразиту ульев — клещу варроа. Полевые и лабораторные тесты показали, что гибриды заражаются в пять раз реже, поскольку их личинки не нравятся паразитам. Пчела-гибрид выживает без регулярных химических обработок и, что важно для пчеловодов, сохраняет миролюбивый характер.
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.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
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.
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