#нефть

Ученые НИЦ «Курчатовский институт» предложили новый подход для получения нетканых материалов, которые можно использовать в качестве эффективных сорбентов для ликвидации разливов нефтепродуктов с поверхности воды.

В России и других странах снижается уровень добычи нефти из доступных месторождений. Перспективной становится разработка низкопродуктивных залежей — карбонатных коллекторов. Для извлечения из них максимального объема углеводородов создают систему скважин, но для этого важно знать размер области, охватываемой процессом дренирования. Ее определяют с помощью двух известных методов. Ученые Пермского Политеха провели расчеты, проанализировали результаты, полученные каждым из методов, и сравнили их с реальными промысловыми данными. Так политехники выявили наиболее достоверный способ расчетов.

Существуют бактерии, способные окислять нефть — их можно использовать для очистки от загрязнений. Но в процессе окисления вырабатываются активные формы кислорода. Они вызывают окислительный стресс, повреждающий бактериальные клетки. Исследователи Академии биологии и биотехнологий ЮФУ обнаружили, что такой стресс активирует антиоксидантную защиту — это позволяет им лучше перерабатывать нефть.

Сейчас для добычи нефти активно используют штанговые скважинные насосные установки, которые эксплуатируются в агрессивных средах под высоким давлением. Цилиндр и поршень в них подвержены износу, поэтому для повышения прочности проводят ионно-плазменное азотирование. Ученые Пермского Политеха внесли корректировки в технологический процесс изготовления оборудования. Это позволит значительно снизить затраты на ремонт скважины и замену насоса для нефтедобывающих компаний.

Бурение горизонтальных скважин — это один из наиболее продуктивных способов увеличения нефтеотдачи пласта. Но процесс может осложняться многими факторами, например, давлением и поглощающими пластами, которые невозможно предугадать при разработке конструкторской документации. Ученые Пермского Политеха создали уникальный высокотехнологический комплекс для строительства горизонтальных скважин, способный работать по заданным алгоритмам и управлять траекторией ствола, а также передавать информацию о состоянии пласта нефтяникам.

В изготовлении скважинных штанговых глубинных насосов для добычи ископаемых широко используют покрытия состава NiCrBSi (никельхромборсилиций) разных марок. Их получают газопламенным напылением. Несмотря на высокую стойкость к износу, такая поверхность склонна к разрушению. Почти 38 процентов неисправностей связаны с коррозионным растрескиванием материала под напряжением. Ученые ПНИПУ выявили основные причины этой проблемы и разработали рекомендации, которые помогут увеличить долговечность оборудования и сохранить экономическую выгоду.

Карбонатные коллекторы — это тип нефтеносных пластов, которые отличаются сложной внутренней структурой, состоящей из различных пустот и трещин. Такая неоднородность может влиять на общий уровень добычи ресурсов, поэтому важно изучать поведение нефтяных резервуаров на макро- и микроуровне. Ученые ПНИПУ впервые провели комплексное полномасштабное исследование особенностей пустотного пространства. Подход совмещает в себе современные лабораторные технологии и полевые испытания скважин. Высокая степень детализации результатов позволит объяснить и спрогнозировать изменения уровня добычи нефти в процессе разработки скважины.

Для получения нефти в России все чаще используют высокоэффективные тонкостенные штанговые глубинные насосы. Они повышают производительность добычи примерно на 25 процентов, поскольку имеют больший объем рабочей камеры за счет тонкой высоконагруженной стенки. Однако такие насосы пока недостаточно надежны из-за повышенных неравномерных нагрузок. Уязвимой частью становятся места деталей, где концентрируется наибольшее напряжение. К ним, например, относится резьба штока — металлического прутка, который передает возвратно-поступательное движение, создаваемое двигателем, на рабочие органы насоса. Деталь может разрушиться и прийти в негодность из-за неравномерного распределения напряжения. Ученые Пермского Политеха предложили использовать в изготовлении соединительных концов насосных штоков сталь 40Х, которая прошла индукционную термическую обработку при высоких температурах — это повысит ее твердость и устойчивость к нагрузкам.

При строительстве скважин применяют различные буровые растворы, которые содержат в своем составе калий, кальцинированную соду и известь. Образующиеся отходы из-за высокого содержания солей негативно влияют на почву, растительность, поверхностные и грунтовые воды. Но с помощью химических реагентов возможно изменить солевой состав шлама. Ученые Пермского Политеха и Тюменского индустриального университета впервые доказали, что для снижения его токсичности перспективно использование гипса. С его помощью можно создавать оптимальные водно-физические свойства буровых отходов для их утилизации без вреда окружающей среде.

При бурении скважин и добыче полезных ископаемых большое внимание уделяют изучению механических свойств горных массивов. Подробная информация об особенностях ее поведения позволяет поддерживать стабильность ствола скважины и предотвращать его разрушение в процессе бурения. На сегодняшний день в этом плане недостаточно изучены сланцевые горные породы. Их структура, состоящая из смеси разных минералов, обеспечивает анизотропность их свойств, то есть они различны внутри одной среды. Ученые Пермского Политеха и Юго-Западного нефтяного университета Китая исследовали механические свойства сланцевых образцов и их неоднородность на микроуровне с помощью технологии индентирования. Такой способ позволяет избежать трудностей при испытании керна и получить при этом достоверную информацию о горных породах. Исследование обеспечивает эффективное развитие нефтедобывающей отрасли.

Для повышения срока эксплуатации нефтяных скважин проводят их цементирование с помощью тампонажных растворов. Это комбинация специальных модифицирующих веществ и материалов, основу которых составляют вода и портландцемент. Со временем застывая, они укрепляют обсадную колонну в толще породы, разобщают продуктивные горизонты и изолируют их от водоносных пластов, а также предотвращают обвал стенок скважины. Раствор может содержать различные добавки, влияющие на его структурно-механические свойства. Но пока не существует того состава, который идеально бы соответствовал всем требованиям. Ученые Пермского Политеха разработали тампонажный раствор, способный самовосстанавливать свою целостность при появлении микрозазоров и трещин. Состав характеризуется улучшенными показателями основных технологических свойств, обеспечивает плотный контакт цементного камня с обсадной колонной и стенкой скважины.

Ученые ШЕН ТюмГУ, ТИУ, НГУ, ТГТУ, Индии, Саудовской Аравии и Дании синтезировали десять наножидкостей на основе графена и определили их вязкость. В нефтяной промышленности исследование может ускорить создание наножидкостей, способных изменять характеристики нефти непосредственно в нефтяном резервуаре. В микроэлектронике — поможет производить хладагенты, ключевые элементы системы охлаждения, следующего поколения.

В последнее время из-за сокращения ресурсов на мелководных нефтяных месторождениях все больше растет популярность эксплуатации подводных резервуаров. Массогабаритные параметры таких установок влияют на их стоимость. Ученые Пермского Политеха и ИПНГ РАН выявили основные факторы, от которых зависит вес и размер таких нефтехранилищ. Результаты исследования помогут в правильной проектировке и уменьшении стоимости их производства.

В нефтедобывающей промышленности перед ремонтом скважины осуществляют ее глушение, когда с помощью специальной жидкости создают противодавление и перекрывают выход нефти. При этом используемые реагенты способны повредить пласт и ухудшить его характеристики. Особенно это касается коллекторов, которые отличаются высокой проницаемостью и наличием сети трещин. Производительность скважины после ремонта во многом зависит от того, как фильтрат жидкости воздействует на горную породу. И если его влияние на терригенные коллекторы уже известно, то для карбонатных оно в полной мере не изучено. Ученые ПНИПУ провели серию экспериментов и детально изучили это явление. Исследование открывает новый взгляд на процессы взаимодействия водной основы с карбонатными горными породами при глушении нефтяных скважин.

Значительная выработка пластов с легкой и подвижной нефтью приводит к необходимости дополнительно «стимулировать» коллекторы — горные породы с пустотами, которые вмещают в себя сырье. Для этого применяют метод кислотной обработки призабойной зоны — участка вокруг ствола скважины, откуда идет активная добыча ископаемых. В мировом масштабе такой способ обеспечивает миллионы тонн дополнительно добытой нефти. Существующие математические модели этого процесса учитывают влияние только отдельных геолого-технологических параметров, что недостаточно точно описывает эффективность мероприятия по кислотной обработке. Ученые Пермского Политеха разработали модель, которая отражает все факторы, влияющие на качество кислотной обработки, и позволит увеличить темпы выработки запасов сырья и рентабельность процесса нефтедобычи.

Запасы легко добываемой маловязкой нефти сокращаются. Вместо нее извлекают ископаемое с высокой вязкостью (это около 55 процентов всех запасов в России), но процесс становится гораздо сложнее. Электрические центробежные насосы в скважине не всегда выдерживают подобную нагрузку, поэтому существуют ограничения по максимально допустимой вязкости перекачиваемой жидкости. Ученые Пермского Политеха проанализировали метод добычи «тяжелой» нефти при помощи электрического призабойного нагрева и разработали модель расчета оптимальной длины нагревателя. Это поможет снизить ограничения, повысить эффективность работы насоса и уменьшить материальные затраты при разработке месторождений.

Обсадные трубы в нефтяных и газовых скважинах нужны для предотвращения обрушения горных пород. В них перфорируют каналы, чтобы обеспечить гидродинамическое соединение пласта со скважиной. Однако в результате этих работ может снижаться проницаемость прискважинной зоны пласта, а вместе с тем — и эффективность добычи нефти или газа. Самым безопасным и менее воздействующим на свойства горных пород признан струйно-абразивный метод перфорации. Ученые Пермского Политеха с помощью разработанной численной модели определи, как располагать щелевые каналы, чтобы сохранить проницаемость на начальном уровне.

Электротехнический комплекс (ЭТК) нефтедобывающего предприятия — это система снабжения и преобразования электроэнергии на нужды производства. В нее входят, например, электростанции и двигатели, электрические сети и системы управления. Этот комплекс играет ключевую роль в поддержании производительности и безопасности работы. Необходимо программное обеспечение, которое «увязывает» потребление и распределение электроэнергии во всем ЭТК с учетом технологических процессов. Ученые ПНИПУ разработали программу для анализа электропотребления в различных условиях добычи нефти. Она поможет в принятии решений по оперативному перераспределению ресурсов без простоя оборудования и нарушения работы производства. А также позволит повысить энергетическую эффективность с сохранением объемов добычи.

При разработке нефтегазовых месторождений в добывающих скважинах могут образовываться отложения соединений воды с углеводородами — гидраты. Из-за этого происходит закупоривание оборудования, снижается скорость потока или происходит полная остановка процесса. Это сказывается на состоянии разрабатываемого месторождения — осуществлять выработку становится сложно и экономически невыгодно. Ученые ПНИПУ разработали методику прогнозирования интервалов гидратообразования в условиях постоянной и периодической работы электроцентробежных насосов. В результате тестирования сразу на нескольких скважинах сходимость результатов составила порядка 90 процентов.

Нефтяные насосы позволяют с большой эффективностью извлекать труднодоступное сырье из недр земли. В местах, где добывать полезные ископаемые приходится под высокими давлениями, применяют плунжерные насосы, которые обеспечивают равномерный и непрерывный поток нефти. Однако во время их производства возникают трудности. Такие устройства изготавливаются из длинных полых биметаллических цилиндров. Чтобы повысить их прочность, элементы конструкции подвергают термомеханической обработке. Но появляющиеся при этом большие внутренние напряжения приводят к серьезным проблемам. Ученые Пермского Политеха разработали методику, которая позволит усовершенствовать процесс изготовления цилиндров нефтяных насосов и избежать производственных дефектов.