#нефть

Нефтедобывающая отрасль — одна из самых энергозатратных в мире. Значительная часть расходов компаний приходится на поддержание работы установок электроцентробежных насосов (УЭЦН), которые обеспечивают до 70% механизированной добычи нефти в России. Они потребляют много электроэнергии, однако из-за неоптимальных режимов работы теряется около 50% мощности оборудования и в результате энергия тратится впустую. Решение проблемы предложили ученые Пермского Политеха: они создали программное обеспечение для оценки энергоэффективности установок, которое позволяет оптимизировать работу насосов и сократить затраты на электроэнергию до 5%.

Сегодня на рынке представлено огромное разнообразие бензина — от стандартного до «улучшенного», с различными добавками и присадками. Реклама обещает невероятную экономию и повышение мощности двигателя, но стоит ли верить всем этим заявлениям? Эксперты Пермского Политеха рассказали, как производят топливо и есть ли у него срок годности, от чего его цвет различается в разных странах, сколько раз можно смешивать 92 и 100, чтобы это не отразилось на автомобиле, чем синтетические аналоги лучше классики, а также о том, стоит ли переплачивать за маркировку «премиум»?

Ежегодно производство пластика вырастает на 5-6%, а его утилизация становится серьезной проблемой. Традиционные методы — захоронение, сжигание или переработка — не всегда эффективны и могут наносить вред окружающей среде. Ученые Пермского Политеха предложили новый способ — утилизировать пластиковые отходы с продуктами переработки нефти на специальной установке. Технология подразумевает растворение пластика под действием температуры практически без выделения токсинов, что позволяет бороться с загрязнениями. Помимо этого, эта смесь подходит для получения бензина и газа, так как обладает нужными характеристиками.

Поддержание стабильности нефтедобычи обеспечивается за счет качественного и долговечного оборудования, но высокие нагрузки на штанговые насосы, качающие флюид из недр, приводят к поломке в узлах установки. Это замедляет темпы производства и требует больших энергетических затрат. Ученые Пермского Политеха создали «умную» систему управления, которая в реальном времени адаптируется к изменяющимся условиям работы насоса, опираясь на заданные параметры. Это позволит предотвратить поломку оборудования и внезапную остановку добычи.

Нефть известна в первую очередь как основной источник энергии, однако она может быть и ключом к созданию эффективных лекарственных средств. Нафталанская нефть, которую добывают в Азербайджане, уже давно используется в медицине: препараты на ее основе применяются для лечения кожных заболеваний, плохо заживающих ран, проблем с суставами. Однако истощение ее месторождений заставляет искать новые запасы, не уступающие по лечебным свойствам. Старшеклассники Политехнической школы ПНИПУ под руководством ученых Пермского Политеха разработали мазь для кожи на основе нефти из месторождения Пермского края. По действию она не уступает современным мазям для лечения воспалений.

Нефтяные масла и смазки используются для снижения трения и износа в двигателях, подшипниках, шарнирах, это важно для автомобилестроения и авиации. Однако их производство наносит значительный вред окружающей среде: утечки смазок загрязняют почву и воду, а их утилизация требует специальных мер. Развитие альтернативных технологий — важный шаг к снижению зависимости от нефти и защите окружающей среды. Ученики Политехнической школы под руководством ученых Пермского Политеха разработали инновационную технологию переработки жиросодержащих отходов в биоразлагаемые смазочные материалы, которые не только безопасны для природы, но и обладают улучшенными свойствами благодаря уникальным биологическим компонентам.

Движение нефти в горной породе осуществляется по порам и трещинам, причем во втором случае оно — основное для коллекторов соответствующего типа. В таких месторождениях сосредоточено от 30 до 50% общемировых запасов углеводородов. С падением пластового давления трещины могут смыкаться, что приводит к резкому снижению проницаемости и, как следствие, падению добычи нефти. Классические гидродинамические модели часто не учитывают этот эффект, что приводит к значительным погрешностям в прогнозных гидродинамических расчетах. Ученые Пермского Политеха разработали подход по созданию гидродинамической модели, позволяющий учесть, как давление влияет на свойства пласта.

Одна из главных задач для нефтегазовой отрасли России — повышение эффективности добычи. Крупные месторождения истощаются, доля трудноизвлекаемых запасов растет, поэтому важно изучать факторы, влияющие на степень извлечения углеводородов из недр. Существующие методы оценки эффективности добычи недостаточно точны, поскольку в них есть параметры, определение которых носит субъективный характер. Ученые Пермского Политеха предложили новый метод оценки эффективности выработки запасов нефти, основанный на более точных показателях. Его использование позволит выявить наилучшие условия для добычи.  

Как понять, сколько в нефтяных залежах осталось полезных ископаемых, как они распределены в горной породе и как повысить эффективность их добычи? Для ответов на эти вопросы нефтяники создают 3D-модель месторождения. Она позволяет спрогнозировать будущее поведение нефти и газа и спланировать их наиболее продуктивную добычу. От ее точности во многом зависит правильность всех принятых решений по извлечению ресурсов. Но пока остаются проблемы с компьютерным воспроизведением сложных коллекторов, которые отличаются большим количеством пустот и трещин в структуре. Ученые Пермского Политеха разработали подход, который на 10 процентов повышает достоверность моделирования таких нефтяных залежей. Он дает возможность качественно оценить реальные фильтрационные потоки, по которым жидкость продвигается к скважине.

Для проверки нефте- и газопроводов все чаще используют мобильных автономных роботов. Они могут своевременно определять различные повреждения, такие как износ материала, коррозию и утечки, тем самым снижая количество аварий и экологических катастроф. Важно, чтобы подобные устройства, помимо точной фиксации дефектов, были способны свободно ориентироваться во внутритрубном пространстве и передвигаться как по прямым, так и по наклонным частям трубы. Но российские роботы пока не соответствуют таким требованиям. Ученые Пермского Политеха разработали эффективный способ управления, позволяющий качественно диагностировать трубопровод криволинейной формы геометрии, к которым относятся отводы, повороты и изгибы.

В нефтедобыче для извлечения углеводородов из скважины и поддержания пластового давления активно используют специальные насосы. Они работают с помощью поршня, который возвратно-поступательными движениями перекачивает нефть или воду. Часто на одной скважине требуется установка сразу нескольких одновременно работающих насосов для большей подачи жидкости. Однако в этом случае разная скорость работы поршней приводит к неравномерной перекачке жидкости из-за возникающих пульсаций подачи и колебаний давления. Это вызывает аварии, связанные с повреждениями трубопровода и оборудования. Ученые Пермского Политеха разработали способ эффективного снижения неравномерной подачи жидкости, который обеспечивает надежную работу поршневых насосов и минимизирует простой нефтегазового оборудования.

В нефтедобыче прогнозирование свойств коллекторов — важная задача, позволяющая оценить потенциал месторождения и принять решения по его качественной разработке. Обычно для этого проводят геофизические исследования, с помощью которых определяют характеристики горных пород: пористость, плотность и проницаемость. На их основе строят 3D-модель месторождения и получают информацию о содержащихся в нем запасах нефти и газа. Но структура и свойства коллекторов очень изменчивы, и такая неоднородность часто препятствует получению достоверных данных традиционными методами. Ученые Пермского Политеха разработали подход для моделирования пористости в нефтегазовой отрасли на основе искусственного интеллекта. Он позволит на 56 процентов повысить точность прогноза и эффективность разработки месторождений.

Ученые Пермского Политеха и Казанского федерального университета в сотрудничестве с экспертами Ирана и Китая разработали новые уникальные ингибиторы для защиты оборудования от коррозии на основе полиуретана и гуммиарабика — смолы, получаемой из сока акаций. Синтезированное вещество эффективно на 95 процентов.

Согласно докладу Всемирной метеорологической организации, концентрация углекислого газа в атмосфере увеличилась на 11,4 процента только за последние 20 лет. Уровень парниковых газов растет, обрекая планету на повышение температуры на многие годы вперед. Одним из возможных выходов считается улавливание, использование и хранение углекислоты в нефтяных скважинах, откуда газ не выходит на поверхность. Но сложные реакции, которые происходят между ним, горной породой и жидкостью в ней, до сих пор изучены мало. Ученые Пермского Политеха исследовали изменения в структуре пласта при взаимодействии с углекислым газом и выяснили, что его закачка в горную породу ведет к блокированию пор — это снижает их проницаемость на 60-70 процентов и тем самым мешает добыче нефти. Результаты помогут лучше понять, как оптимизировать закачку углекислого газа.

Ученые Инженерной школы природных ресурсов ТПУ изучили вторичные минералы — карбонаты и цеолиты — вулканических пород с участков Северо-Минусинской котловины Минусинского прогиба (Хакасия). Полученные данные помогут лучше понимать, как именно вторичные минералы влияют на изменение свойств вулканитов, их потенциальную нефтегазоносность и перспективы использования в качестве резервуаров для закачки углекислого газа.

Ученые из ТюмГУ изучили генотоксические последствия воздействия бензина на растительный модельный объект — кресс-салат Lepidium sativum L.

Одни из самых распространенных и опасных техногенных отходов — нефтепродукты. Углеводороды в их составе меняют свойства почвы, что оказывает отравляющий эффект на всю экосистему: теряется плодородие, способность впитывать влагу. Основной причиной загрязнений могут быть аварии, бурение скважин, добыча нефти. Эти и множество других факторов способствуют накоплению вредных частиц в земле и оказывают длительное негативное влияние на экологическое состояние окружающей среды. Поэтому необходимо принимать меры для предотвращения или минимизации подобных ситуаций. Ученые Пермского Политеха нашли новые микроорганизмы, которые помогают бороться с остатками токсичных веществ.

Для добычи нефти из скважин больших глубин используют штанговые глубинные насосы, которые в процессе эксплуатации подвергаются высоким нагрузкам. Особенно это сказывается на одной из важнейших частей устройства — насосном штоке. Это цельный металлический пруток, который толкает плунжер, создавая необходимое для перекачки нефти давление. Работа оборудования в суровых условиях приводит к появлению коррозии на резьбе детали, из-за чего его материал в дальнейшем разрушается. Для стабильной работы насосов необходимы методы, предотвращающие быстрое изнашивание таких элементов. Ученые Пермского Политеха предложили способ локального упрочнения насосных штоков с помощью технологии индукционной термической обработки. Применение разработанных рекомендаций на практике обеспечит надежность и долговечность скважинного оборудования в агрессивных условиях, свойственных горнодобывающей отрасли.

Легкоизвлекаемая нефть в России стремительно сокращается, поэтому для обеспечения спроса на экспортном и внутреннем рынках необходимо вводить разработку новых месторождений, в том числе трудноизвлекаемых запасов. На сегодня их объем составляет порядка 3,4 миллиарда тонн. Но специфика добычи таких ископаемых требует существенных затрат и применения новых технологий. Один из перспективных видов оборудования для добычи нефти из наклонно-направленных скважин и скважин с боковыми стволами -насосные установки с канатными штангами. Их располагают в месте интенсивного набора кривизны для соединения станка-качалки с насосом. У оборудования высокая эффективность, но из-за недопустимого изгиба при провисании колонна может отказать, и вся установка выйдет из строя. Ученые Пермского Политеха предложили новый способ крепления канатной штанги в искривленном участке скважины, который обеспечит ее прямолинейное положение и увеличит работоспособность оборудования.

Россия входит в топ-3 стран по мировой добыче нефти. Для сохранения лидирующих позиций и повышения объема извлекаемых углеводородов специалисты заинтересованы в строительстве надежных объектов, которые обеспечивают максимальную рентабельность работы. После процесса бурения стенки скважины укрепляют, спуская туда обсадную колонну и цементируя ее специальными тампонажными растворами. В полученной крепи формируют отверстия методом перфорации. Это необходимо для создания гидродинамической связи пласта со скважиной и начала процесса нефтеизвлечения. Неправильно подобранные параметры такой работы приводят к образованию трещин, которые становятся причиной преждевременного обводнения. Ученые Пермского Политеха впервые смоделировали крепь скважины, учитывая возникающие давления при перфорации, состав тампонажного раствора, свойства формируемого из него камня и параметры проведения прострелочно-взрывных работ. Полученные результаты и методические подходы позволят избежать разрушения крепи скважин и больших издержек на восстановление ее целостности.