#нефть

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.

Изменение климата — это тема, которую обсуждают не только политики, но и ученые, и даже мировое бизнес-сообщество. Важную роль в борьбе с глобальным потеплением играют нефтегазовые компании. Для предотвращения изменения климата многие из них заявили амбициозные цели по сокращению выбросов парниковых газов. Коллектив Института экономических проблем имени Г. П. Лузина Кольского научного центра РАН провел исследование, чтобы оценить, насколько успешно этих целей добиваются российские нефтяники и газовики.

Строительство нефтяных скважин происходит с помощью бурения горной породы. Специальная техника разрушает ее слои и образует отверстие, через которое позже добывают полезные ископаемые. Для промывки скважины и инструмента от частиц породы (шлама) используют буровой раствор, который под сильным давлением вымывает все лишнее. Но из-за того, что пласт содержит трещины, часто жидкость уходит в них, а не поднимается по скважине. В результате пласт поглощает в себя большой объем бурового раствора. Если его потеря становится слишком значительной, то это называют катастрофическим поглощением. Оно приводит к остановке строительства и большим затратам на исправление ситуации. Сейчас применяются различные составы, которые изолируют трещиноватые пласты, но ни один из них не эффективен для сильных поглощений. Ученые ПермНИПИ нефть и Пермского Политеха разработали новый изоляционный материал на основе цемента и «сшитого» полимера. Такая комбинация адаптируется к особенностям структуры пласта и предотвращает осложнения при строительстве скважин.

В России образуется от 3,5 до 8,5 миллионов тонн пластикового мусора в год, причем ожидается, что к 2025 году это количество удвоится. Из них вторично перерабатывается только 5-12 процентов, потому что процесс остается низкорентабельным, а первичное сырье — легкодоступным. Производители предпочитают использовать более простые, традиционные подходы, не используя вторичный пластик. Сегодня, когда экономика подходит к производству замкнутого цикла, возникает потребность в новых технологиях, которые можно внедрить в существующие промышленные цепочки. Ученые ПНИПУ разработали установку из отечественных комплектующих, с помощью которой можно экологичным способом получать различные виды топлива из пластиковых отходов. Технология позволит легко извлекать продукт, с которым производства уже умеют работать.

При добыче нефти на внутренних стенках скважин образуются асфальтосмолопарафиновые отложения, которые мешают эффективной работе. Из-за этого оборудование подвергается сильным нагрузкам, которые со временем могут приводить к авариям. Процесс образования отложений просчитывают с помощью моделей, но они не учитывают попадание и влияние твердых частиц, в том числе песчаных. Более 50 процентов нефтедобывающих скважин осложнены попаданием твердых частиц в нефть. Из них 60 процентов составляют проблемы с песком. Частицы песка негативно влияют на образование парафинов, увеличивают их прочность и массу, критично снижают скорость перемещения добываемого продукта. Ученые ПНИПУ изучили воздействие различных фракций песка в нефти на количество выпадающих отложений. Исследование позволит усовершенствовать существующие технологии моделирования образования парафина и продлить срок службы оборудования.

Периодические выбросы нефти в окружающую среду неизбежны и связаны с рядом опасных последствий, в том числе для хрупких арктических экосистем. Исследователи из МГУ имени М. В. Ломоносова впервые обратили внимание на один из опасных компонентов нефти — 3-метилфенантрен. Они показали, что соединение нарушает работу сердца северной наваги Eleginus navaga и выявили механизмы его токсического действия.

Ежедневно в мире совместно с нефтью из скважины добывается огромное количество воды, что сильно влияет на эффективность ее работы. Для снижения обводненности существует множество технологий. Одна из последних — закачка суспензии с полимерными гранулами, которые набухают в воде и при этом становятся мягкими и эластичными. Это свойство позволяет частицам проникать в пласт, запечатывать зоны, по которым движется вода, и вовлекать в работу те, где осталась нефть. Особенность технологии — применение полимерных гранул разного диаметра под конкретные условия месторождения. Ученые Пермского Политеха разработали состав полимерного микрогеля и выяснили, какие параметры при изготовлении влияют на размер и форму частиц. Исследование позволит синтезировать подобные вещества не только для применения в нефтедобыче, но и для медицинской и косметической индустрии.

Происхождение нефти и газа стали изучать еще до возникновения нефтяной промышленности. О генезисе важных ресурсов до сих пор нет единого мнения. Ученые Пермского Политеха рассказали, откуда они взялись на нашей планете, возможна ли их добыча в космосе, как нефть используется в продуктах питания и что такое «дверь в преисподнюю».

Ученые выяснили, что ацетаты — соли уксусной кислоты с переходными металлами — в комбинации с паровой обработкой снижают вязкость тяжелой, а потому трудно добываемой нефти на 58 процентов. Такой подход оказался на 19 процентов эффективнее по сравнению с действием одного лишь пара, который широко применяется при нефтедобыче.

В рамках международного проекта, выполненного коллективом Передовой инженерной школы Санкт-Петербургского государственного университета совместно с Пекинским институтом нефти (Китай) разработан метод анализа геофизических данных, который позволяет определять направление микротрещин в горных породах, расположенных глубоко под поверхностью Земли. С его помощью можно проводить бурение скважин для добычи углеводородов вдоль этих трещин, что существенно повышает эффективность добычи.