#нефтедобыча

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.