#нефтедобыча

Большинство месторождений в Ямало-Ненецком автономном округе расположены в зоне вечной мерзлоты. Состояние многолетнемерзлого грунта напрямую влияет на устойчивость дорог, зданий, производственных и жилых объектов. Чтобы усилить контроль за состоянием инфраструктуры месторождения, «Газпром нефть» начала использовать новую систему лазерного аэромониторинга. Технология позволяет существенно повысить экологическую безопасность и усилить надежность добычи в Арктике.

Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина разработали первый отечественный гелеобразователь для гидроразрыва пласта на основе сжиженных углеводородных газов. Разработка позволяет заместить импортные реагенты, необходимые для освоения трудноизвлекаемых запасов нефти.

Инженеры «Газпром нефти» разработали установку, которая воссоздает геолого-физические условия залежей конкретного месторождения. С ее помощью специалисты подбирают оптимальные материалы для повышения эффективности добычи нефти методом гидравлического разрыва пласта.

Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина оценили опыт применения полностью отечественной, не зависящей от импортных сервисов технологии многозабойного завершения бурения «ГИДРА». Ее испытали на Верхнесалымском месторождении в Ханты-Мансийском автономном округе.

В нефтегазовой отрасли затраты на электроэнергию составляют до 50% от себестоимости добычи, при этом значительная часть этих ресурсов расходуется неэффективно из-за устаревших методов управления оборудованием. Традиционные системы контроля за работой скважин часто оказываются неэффективными для оптимизации насосного оборудования. Они либо не учитывают постоянно меняющиеся условия пласта, либо требуют внедрения сложной инфраструктуры, что делает их использование экономически невыгодным. Ученые Пермского Политеха создали цифровую систему на основе нейросети, которая автоматически подбирает наиболее оптимальный режим работы оборудования. Она позволяет снизить энергопотребление на месторождении до 10-12 %, что поможет нефтегазовым компаниям экономить десятки миллионов рублей, сохраняя при этом плановый уровень добычи.

Бурение — единственный способ добычи подземных углеводородов, но традиционные буровые растворы на основе нефтехимии создают серьезную экологическую угрозу. Их токсичные отходы отравляют почву и грунтовые воды, нанося долгосрочный ущерб экосистемам и здоровью людей. В качестве решения разрабатываются «зеленые» альтернативы: биоразлагаемые компоненты из отходов сельского хозяйства, растительных масел и природных полимеров, а также наночастицы. Однако у них есть недостатки: органические составы не всегда устойчивы к температурным условиям в скважинах, а нанотехнологии — дороги и не всегда экологичны. Это препятствует массовому переходу на безопасные методы. Ученые Пермского Политеха совместно с международными исследователями разработали новые классы реагентов для нефтедобычи, сочетающие биоразлагаемые компоненты с наночастицами. Данные составы сокращают вредные утечки более чем на 31% и при этом полностью разлагаются, не нанося ущерба природе.

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.

Современная экономика остро зависит от стабильности топливно-энергетического комплекса. Однако его основа, нефтедобыча, сталкивается с истощением легкодоступных запасов. Для оценки их потенциала инженеры используют геолого-гидродинамическое моделирование, позволяющее испытывать стратегии разработки в виртуальной среде и создавать цифровых двойников месторождений. Тем не менее, традиционные подходы к проектированию, основанные на двумерных картах, не дают точной информации о строении пластов. Это ведет к неоптимальной расстановке скважин и потере значительных объемов нефти. Ученые Пермского Политеха разработали методику генерирования множества 3D-моделей с возможностью выбора наиболее достоверных, описывающих реальное геологическое строение месторождений. Исследование позволяет существенно сократить неопределенность в оценке нефтяных запасов и уменьшить количество моделей для анализа.

Пока традиционные месторождения Западной Сибири постепенно истощаются, будущее российской нефтедобычи все больше связывают с новыми центрами — суровыми регионами Восточной Сибири и Арктики. Однако нефть в таких условиях напоминает скорее холодный деготь, чем текучее «черное золото» традиционных скважин. Чтобы заставить ее двигаться к скважине, требуется прогревать целые нефтяные залежи прямо в недрах земли — например, закачивая в них горячий пар. Но в условиях вечной мерзлоты этот процесс напоминает отопление дома с открытыми настежь окнами: большая часть тепла тратится впустую, при растапливая многолетнемерзлые породы. Это грозит обвалом скважины, поломкой оборудования и крупными экологическими авариями в уязвимых северных экосистемах. Решение нашли ученые Пермского Политеха, создавшие виртуальный двойник скважины с точностью прогноза 95%. Разработка позволит рассчитать идеальный режим прогрева, который растопит нефть, но сохранит мерзлоту — и защитит скважину от разрушения.

Нефть — горючая жидкость из углеводородов, которая накапливается в подземных пористых породах внутри специальных геологических ловушек. Вопреки распространенному представлению, она не образует подземных озер, а распределена в микроскопических пустотах. Эта особенность существенно осложняет добычу — традиционные технологии позволяют извлечь не более 40% запасов, так как молекулярные силы прочно удерживают сырье в природных резервуарах. При этом современные технологии повышения нефтеотдачи также имеют серьезные недостатки. Например, термические подходы требуют значительных энергозатрат, газовые технологии — дорогостоящих реагентов, а химические составы теряют свои действия из-за поглощения породой и создают экологические риски. Для решения этой проблемы ученые Пермского Политеха разработали экологически безопасную наножидкость, позволяющую эффективно извлекать до 70% запасов.

Добывающие компании по всему миру ежегодно теряют миллиарды рублей из-за необходимости прерывать работу для проведения исследований и отслеживания состояния месторождений. Традиционные гидродинамические и геофизические методы мониторинга требуют многодневных остановок скважин и приводят к значительным финансовым потерям из-за недополучения больших объемов полезных ископаемых. Ученые Пермского Политеха создали программный комплекс для непрерывной оценки проницаемости нефтяных пластов с помощью искусственного интеллекта. Технология демонстрирует точность 99,7% и позволяет выявлять изменения на месторождениях в реальном времени.

Основу российской экономики составляют природные ресурсы, которые обеспечивают отраслевое развитие страны. Ключевыми условиями эффективной добычи углеводородов являются непрерывная работа скважин и хорошие фильтрационно-емкостные свойства горной породы околоскважинной зоны пласта. Однако из-за перепадов давления и температуры вещества, которые содержатся в нефти, засоряют горные породы, что снижает дебит скважины. При этом традиционные технологии удаления парафинов требуют остановки работы скважин и затрат на реагенты. Ученые Пермского Политеха разработали ультразвуковую технологию, которая позволяет очищать нефтяные скважины от парафиновых отложений без остановки добычи и применения химических реагентов. Уникальность метода заключается в точном подборе резонансных частот, которые эффективно разрушают пробки, не повреждая саму породу. Практическая польза — повышение эффективности работы низкодебитных скважин на 50-70%.

Безопасность нефтегазовой инфраструктуры России критически зависит от устойчивости оснований резервуаров. Ежегодно десятки аварий происходят из-за просадки глинистых грунтов, занимающих до 50% территории страны, которые под нагрузкой необратимо деформируются. Ученые Пермского Политеха разработали решение, позволяющее с точностью более 99% прогнозировать просадку на весь срок службы объекта, используя единственный параметр — показатель текучести глины. Этот подход позволяет не просто реагировать на последствия, а заранее предотвращать угрозу, обеспечивая как экономическую эффективность, так и экологическую безопасность для миллионов людей.

Нефтяные пласты содержат множество мелких пустот и полостей, которые заполнены не только углеводородами, но и водой. Она может занимать до 70% их объема. Для точного расчета запасов нефти и планирования эффективной добычи важно заранее определять количество воды в породе. Традиционно это рассчитывается с помощью трудоемких и дорогостоящих испытаний образцов породы в лабораториях. Но при работе со сложными неоднородными пластами они не всегда дают точные результаты. Ученые Пермского Политеха и Иранского Университета Персидского залива разработали инновационный метод качественной оценки водонасыщенности нефтяных коллекторов с использованием машинного обучения. Комплексное исследование позволило выявить наиболее оптимальный алгоритм, который превосходит традиционные подходы, обеспечивая точность прогноза до 99,5%.

В ПНИПУ разработали и запатентовали компактный блочно-модульный комплекс для производства метанола непосредственно на месторождениях, что позволяет удешевить его получение в 3-4 раза по сравнению с закупкой у крупных производителей. Эта технология решает проблему дефицита и высокой стоимости доставки метанола на удаленные промыслы, устраняет необходимость в сложной инфраструктуре и особых условиях хранения, а также помогает предприятиям соблюдать экологические стандарты, перерабатывая попутный газ в ценное сырье вместо его сжигания. Универсальность установки позволяет производить не только метанол для собственных нужд, но и другую продукцию газохимии, адаптируя производство под конкретные задачи, что особенно актуально для малых и изолированных месторождений с перспективой масштабирования до 40 тысяч тонн в год.

Ученые Пермского Политеха разработали экологичный метод очистки сильно загрязненных нефтедобычей почв (буровых шламов) с помощью специально подобранных растений. Такие культуры, как фацелия и злаковые травы, показали высокую эффективность, адаптировались к токсичной среде и обеспечили снижение концентрации вредных веществ (нефтепродуктов, тяжелых металлов, солей) до 40%. Этот природный способ, в отличие от традиционных физико-химических методов, не создает вторичного загрязнения и перспективен для восстановления поврежденных промышленных земель.

Специалисты Школы естественных наук ТюмГУ разработали стационарную и нестационарную модели развития трещины автогидроразрыва нефтяного пласта. Они позволяют однозначно определить длину трещины из баланса расхода закачиваемой жидкости и оттока из трещины в пласт. Обе модели основаны на использовании законов сохранения массы и импульса, а также краевого условия, соответствующего балансу притока и оттока суспензии.

Коллектив ученых из Центра вычислительной физики МФТИ с коллегами разработали алгоритм PANDA-NN, автоматизирующий расчет контактного угла в системе жидкость-жидкость-твердое тело. Этот подход упрощает расчет и повышает воспроизводимость исследований смачивания в наномасштабе. Алгоритм особенно полезен для оптимизации нефте- и газодобычи.

По данным Минтруда, добыча полезных ископаемых — одна из самых опасных отраслей: 7,3% производственных травм и 7,1% смертельных случаев. Почти половина профзаболеваний (46,2%) приходится на добывающую промышленность, включая 6,9% онкологических. Шахтеры особенно уязвимы из-за работы в условиях высокой температуры, плохой вентиляции и токсичных веществ. Ученые Пермского Политеха разработали новый метод проветривания, поддерживающий безопасные условия в нефтяных шахтах.

Более половины нефтяных запасов России относятся к трудноизвлекаемым, когда нефть находится в микроскопических порах плотных горных пород глубоко в недрах земли. Обычные методы добычи не справляются, поэтому прибегают к нетрадиционным. Один из таких – кислотный гидроразрыв, когда в пласт закачивают специальный раствор под большим давлением. Он вступает в химическую реакцию с минералами, растворяет их и создает новые трещины для лучшего движения нефти к скважине. Но на глубине в экстремальных условиях обычные составы работают плохо: проникают неглубоко, оставляют вредные осадки. Ученые Пермского Политеха вместе с китайскими коллегами разработали новую уникальную «умную» кислоту. Она не только сама умеет находить путь в труднодоступные места пласта, но также термоустойчивее на 14% и полностью разлагается, не загрязняя скважину. Это решение повысит эффективность добычи, уменьшит экологическую нагрузку, а также на 55% снизит эксплуатационные потери раствора по сравнению с аналогами.

Нефть находится в бензине, которым заправлен ваш автомобиль. В пластике смартфона, который вы держите в руках. В асфальте под колесами, в лекарствах домашней аптечки, в косметике, еде и синтетической ткани одежды. Но мало кто задумывается, какой путь проходит нефть, прежде чем стать частью повседневности. Ученые Пермского Политеха рассказали, почему даже с учетом самых современных технологий мы можем извлечь только 30-40% запасов нефти, а остальное остается в недрах земли, и какова цена ошибки — почему добыча с некоторых месторождений может привести к экологическим катастрофам и техногенным авариям.

Более половины нефтяных запасов в России состоит из высоковязкой нефти, которую трудно добыть. Проблему решают применением специальных нагревателей, которые повышают температуру нефти, делая ее более текучей. Но в таких случаях важно понимать, как именно и до какой температуры можно производить нагрев, чтобы это не привело к лишним затратам, перегреву насосного оборудования и авариям. Ученые Пермского Политеха исследовали процесс тепломассопереноса в нефтяной скважине с использованием источника тепла разной длины и мощности в призабойной части. Результаты позволят в 14 раз снизить вязкость нефти, обеспечить бесперебойную работу оборудования и увеличить уровень добычи нефти.

Специалисты центра изучения недр «Геосфера» извлекают из образцов грунта все необходимые данные о действующих и перспективных месторождениях нефти. Рутинные операции с керном делегированы роботам. Умные помощники трудятся 24/7 и позволяют исследователям сосредоточиться на научных и технологических задачах.

Международный коллектив ученых создал аналог пористой породы для исследований в области нефтеотдачи. Это открывает путь к надежным и доступным лабораторным тестам в нефтегазовой и петрофизической сфере.

Ученые ТюмГУ проанализировали влияние конфигурации и свойств пласта и технологического режима эксплуатации скважин на коэффициент извлечения нефти. По мнению исследователей, эти факторы можно рассматривать как определяющие для выбора наиболее эффективной стратегии разработки.

Более 65% нефтедобывающих скважин эксплуатируются штанговыми насосными установками. Однако в условиях роста обводнения породы и истощения месторождений они затрачивают большое количество электроэнергии для эффективной выкачки ресурсов. Поэтому сейчас остро стоит вопрос оптимизации работы установок, чтобы снизить энергопотребление при прежнем уровне добычи нефти. Ученые Пермского Политеха разработали инновационный способ балансировки станка-качалки — ключевого элемента нефтяного насоса. Методика позволит на 7% снизить энергопотребление и на 10% — нагрузку на двигатель, что значительно сократит эксплуатационные затраты и продлит срок службы оборудования.

Ученые ПНИПУ и ИПНГ РАН создали виртуальную копию нефтяной скважины для прогнозирования изменения напряжений в пласте после кислотной обработки. Она позволит правильно рассчитать последствия от применения подобных технологий и определить риски снижения прочности породы. Это поможет предотвратить остановку производства и повысить продуктивность нефтедобычи.

Ученые ТюмГУ исследовали товарные формы полиакриламидов разных производителей с целью выбора оптимального реагента для повышения нефтеотдачи. Выяснилось, что использование метода пиролитической хроматографии позволяет надежно определять качественный состав и степень гидролиза и сульфонирования полиакриламидов.

Сланцевые месторождения нефти и газа обладают низкой проницаемостью, затрудняя добычу. Обычно для них применяют гидроразрыв пласта — закачку жидкости под давлением для создания трещин. Однако метод требует больших энергозатрат, ведет к перерасходу жидкости, закупорке пор и загрязнению. Ученые Пермского Политеха и Китая предложили безводный гидроразрыв с использованием сверхкритического диоксида углерода. Технология снижает давление на 43% и увеличивает длину трещин в 3,5 раза по сравнению с традиционной методикой.

Ежегодно в России образуется до 300 тысяч тонн бурового шлама — остатков нефтяного и газового производства. Общий объем таких накопленных отходов превышает 95 миллионов тонн. Они содержат нефтепродукты, тяжелые металлы и прочие вредные вещества, опасные для окружающей среды. Сейчас для их утилизации используют методы захоронения или сжигания, но это дорого и не решает проблему полностью, так как загрязняющие компоненты могут попадать в почву и воду. Эксперименты ученых из Пермского Политеха позволили выявить оптимальную концентрацию бурового шлама, необходимую для создания эффективного дорожного покрытия. Это решит проблему экологического урона и при этом позволит снизить стоимость строительства дорог до 18%.

В промышленности для охлаждения различных газов и жидкостей (воды, масел и растворов) до оптимальных температур применяют специальный аппарат, работающий за счет обдува воздухом. Особенно это востребовано при переработке сырой нефти, где такая система помогает поддерживать необходимые температуры и обеспечивать стабильную работу всего оборудования. Однако с каждым годом требования к выходу готовой нефтяной продукции растут, из-за чего нагрузка на аппарат воздушного охлаждения увеличивается. Ученые Пермского Политеха предложили способ модернизации конструкции, который улучшает процесс теплообмена на 17%. Идея позволяет снизить энергозатраты и адаптировать оборудование к возросшим производственным нагрузкам.

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%.

Легкоизвлекаемая нефть в России сокращается, что требует разработки труднодобываемых ископаемых и расширения способов их добычи. Новые технологии позволяют получать забалансовые запасы страны, что делать еще недавно было экономически нецелесообразно. В этом плане перспективна добыча нефти с помощью наклонно-направленных скважин и скважин с боковыми стволами насосными установками. Их эксплуатация достигает нужной эффективности за счет применения канатных насосных штанг, которые за счет возвратно-поступательного движения перекачивают жидкость из скважины на поверхность. Ученые Пермского Политеха разработали новую конструкцию канатной штанги, повышающую надежность оборудования и снижающую затраты на эксплуатацию.

Сенсорные экраны используются не только в повседневной жизни, но даже на нефтяных и химических производствах, в шахтах и космических кораблях. Однако в таких неблагоприятных условиях их работа затруднена, поскольку они плохо переносят вибрации, влагу, пыль и повреждения: экран начинает хуже реагировать на касание, что затрудняет использование устройства. Ученые из Пермского Политеха нашли способ, как улучшить работу сенсорных устройств даже в агрессивных средах.

В 2024 году рынок 3D-печати в России и мире продемонстрировал устойчивый рост и активное внедрение в промышленное производство. 30% пришлось на предприятия топливно-энергетического комплекса, из которых 13% — атомная отрасль, 20% — нефтегазовое и энергетическое машиностроение. Обычно 3D-печать осуществляется методом нанесения слоев строительного материала по модели. В процессе образуются разрывы между ними, поскольку раствор не всегда бывает однородным. Ситуация требует контроля вязкости специалистами, что приводит к потере времени и снижению качества продукта из-за человеческого фактора оценки. Ученики Политехнической школы под руководством ученых Пермского Политеха разрабатали решение этой проблемы.

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.

Распределенные акустические датчики (DAS) на основе оптического волокна применяются для мониторинга конструкций, трубопроводов и охраны периметра. Они фиксируют звуки, вибрации и деформации, обнаруживая утечки нефти, движение транспорта и даже землетрясения. Однако их высокая стоимость и ограниченная чувствительность остаются проблемой. Ученые Пермского Политеха и ПФИЦ УрО РАН исследовали новые типы оптоволокна с разными покрытиями, определив их реакцию на звуковые волны. Это поможет точнее подбирать волокно под конкретные задачи и расширить применение технологии — от промышленности до экологического мониторинга.

Для успешного строительства нефтяной скважины критически важно точно управлять движением бурового оборудования, особенно когда расстояние между местом начала бурения и слоем породы, содержащим нефть и газ, достигает нескольких километров. В таком случае очень важны методы передачи данных о состоянии скважины и инструмента для избежания аварий и других непредвиденных ситуаций. Но традиционные способы в глубоких скважинах могут выходить из строя: кабели закручиваются вокруг бурового инструмента и рвутся, радиоволны не проходят через толщу земли, а шум оборудования заглушает звуковые сигналы. Ученые ПНИПУ внедрили технологию по передаче данных через буровой раствор, который обычно закачивают в скважину для охлаждения и очистки инструмента, в ранее созданный уникальный высокотехнологический комплекс для строительства скважин. Такое решение обеспечивает стабильную связь на больших глубинах, не боится вибраций, шума и в 1,5-2 раза дешевле зарубежных аналогов.

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.

В нефтедобывающей, химической, металлургической и других отраслях часто применяется сталь 14Х17Н2. Ее используют при изготовлении компрессоров, лопаток турбин, валов, крепежных элементов, подшипников в машиностроении, ответственных деталей в химическом оборудовании. Изделия из этой стали работают в агрессивных средах и часто выходят из строя из-за коррозии, вызванной сероводородом. Особенно страдают детали, которые постоянно подвергаются нагрузке, например, штанговые глубинные насосы для добычи нефти. Ученые Пермского Политеха и специалисты компании «ЭЛКАМ-нефтемаш» разработали новый режим термической обработки, который позволит значительно повысить стойкость материала к разрушению даже в таких суровых условиях эксплуатации.

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.

Геомеханическое моделирование широко используется при строительстве и разработке нефтяных месторождений. Оно позволяет точнее подобрать необходимое оборудование для вскрытия пласта, определить его интервал, оптимальную траекторию ствола скважины, оценить устойчивость горной породы в процессе бурения и добычи. Все это важно для максимально эффективной разработки месторождений. Тем не менее, существующие аналитические решения часто дают неточные результаты, так как учитывают не все факторы. Ученые Пермского Политеха разработали математическую модель, которая позволяет анализировать напряженное состояние обсадной колонны, цементного камня и участка породы вблизи скважины. Это дает возможность оценивать, как условия вскрытия пласта и применяемые материалы для цементирования скважины отразятся на ее устойчивости и продуктивности.

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.

Разработка месторождений нефти и газа оказывает значительную техногенную нагрузку на экологическую обстановку. Особую опасность представляет буровой шлам, который образуется при бурении скважин. Он в больших количествах складируется в шламовых амбарах, занимающих площадь до 2500 квадратных метров. Высокое содержание в отходах нефтедобычи различных солей приводит к засолению грунтов, поверхностных и подземных вод, что, в свою очередь, оказывает негативное влияние на почвенный и растительный покров. Сегодня активно изучается экологически безопасный способ восстановления земель методом фиторемедиации. Он основан на извлечении загрязняющих веществ из техногенных почвогрунтов при помощи специально подобранных растений. Ученые Пермского Политеха изучили возможность применения такой технологии для преобразования шламовых амбаров в природные экосистемы.

Электроэнергия — это одна из основных статей расходов в нефтедобыче. Ее экономия позволяет снизить траты на производство и, соответственно, повысить его рентабельность. Отрицательно на эффективность нефтяного оборудования влияет повышение давления в скважине, что не только снижает добычу, но также вынуждает затрачивать на работу больше электричества и может привести к повреждению техники и авариям на производстве. Ученые Пермского Политеха разработали комплексную методику, которая позволяет оценивать, как затрубное давление влияет на расход электроэнергии, и определили оптимальный уровень, на котором его следует поддерживать.

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.

Трубопроводные системы используют в водоснабжении, канализации, отоплении, а также при транспортировке нефти и газа. При работе насосов, компрессоров и другого оборудования возникают сильные вибрации, которые могут привести к разрушениям конструкций, просадкам грунта и авариям. Для предотвращения таких ситуаций трубопроводы оснащают специальными тонкослойными резино-металлическими элементами с хорошими виброизоляционными свойствами. От подобранных материалов и процесса производства этих деталей зависит работа и безопасность всей системы. Ученые Пермского Политеха проанализировали разные технологии изготовления таких элементов и определили материалы, которые позволят повысить прочность в 2-2,5 раза.

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.