#нефть

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.

Небольшие землетрясения, которые ученые регистрировали в конце 2010-х годов вблизи места добычи нефти на территории графства Суррей в Южной Англии, произошли «не по прихоти природы», как полагали ранее, а были спровоцированы деятельностью человека. К такому выводу пришли геологи из Великобритании.

Главный современный углеводород — нефть — не так-то просто добыть. Геологам приходится работать на удаленных от больших городов месторождениях, организовывать нефтедобычу в холодном море, бурить скважины под углом, строить гигантские сооружения для обслуживания процесса и совершать другие технологические подвиги. Naked Science разобрал пять формул, которыми пользуются нефтяники для изучения месторождений, прежде чем вообще начинать разработку и строительство инфраструктуры.

По различным оценкам мировые запасы трудноизвлекаемой нефти составляют от 600 миллиардов до одного триллиона тонн. Количество «легкодоступной» жидкой нефти в России, как и во всем мире, постоянно снижается, а разработка месторождений смещается в малоисследованные районы. В связи с этим требуется развитие и улучшение технологий добычи более вязких флюидов. Чтобы извлечь их, используют термошахтный способ, при котором нефть разжижают, закачивая в пласт горячий пар. Несмотря на увеличение нефтеотдачи, метод нарушает условия труда из-за превышения допустимой температуры воздуха в рабочей зоне, которая составляет 20-24 градусов. Применяемые сегодня способы и технологии для решения этой проблемы малорезультативные и финансово затратные. Ученые Пермского Политеха разработали новый эффективный метод, который позволит поддерживать под землей температуру в пределах нормы и снизит риски для здоровья рабочих.

Эффективность разработки нефтегазовых залежей зависит от их энергетического состояния — текущих пластовых и забойных давлений, а также их динамики. Когда «энергии не хватает», существует высокая вероятность не достичь проектного коэффициента извлечения нефти. В этом случае в пласт закачивают воду или другие агенты, что позволяет увеличить дебит. Ученые ПНИПУ и эксперты «Газпром нефть» определили наиболее эффективный способ заводнения для неоднородного коллектора и рассчитали его экономическую эффективность. Исследование позволит извлекать нефть из самых труднодоступных участков, увеличивая доход без значительных финансовых вложений.

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.