#нефтедобыча

Буровые установки используют для добычи нефти и газа, извлечения полезных ископаемых, строительства фундаментов зданий и сооружений, проведения геологических исследований, установки скважин для водоснабжения и многих других целей. Они позволяют бурить на большие глубины и в различных условиях, предоставляя доступ к подземным ресурсам. Ключевую роль в таких установках играет насосный агрегат, он подает специальные растворы в скважину для охлаждения и смазки бурового инструмента, что позволяет сократить расходы на ремонт техники, делает процесс более эффективным и безопасным. Проблема в том, что существующие модели сложны для обслуживания и управления, громоздки и стоят дорого. Ученые ПНИПУ модернизировали буровой насос так, что конструкция стала проще и компактнее. Разработка уменьшит стоимость его производства и повысит надежность процесса добычи ископаемых.

Ученые ТюмГУ разработали модель, которая необходима, чтобы предотвратить прорыв воды по трещине от нагнетательной скважины в зону дренирования добывающей скважины при добыче нефти.

Ученые Физико-технического института ТюмГУ установили оптимальную продолжительность продуктивного этапа для достижения максимальной накопленной добычи нефти.

Образование асфальтосмолопарафиновых отложений осложняет добычу нефти. Эти вещества осаждаются на металлических поверхностях оборудования и мешают его работе, а в дальнейшем могут приводить к авариям. Чтобы этого избежать, применяют технологию «холодный поток» – добываемую нефть охлаждают так, чтобы ее температура была ниже, чем температура кристаллизации отложений. Тогда компоненты твердеют в потоке и скорость образования парафина в трубах уменьшается. Однако при намеренном снижении градусов важно учитывать изменение вязкости сырья и много других параметров, что довольно сложно. Ученые ПНИПУ смоделировали процесс на лабораторной установке и оценили влияние технологии «холодный поток» на свойства нефти и появление отложений. Результаты исследований снизят количество парафинов до 50 процентонв, помогут определить оптимальные параметры для успешной нефтедобычи и продления срока службы оборудования.

Для создания скважин с высокой производительностью часто применяют технологию гидроразрыва пласта. В результате ее применения приток жидкости увеличивается, но добыча осложняется выносом не только нефти, но и газа вместе с абразивными частицами породы. Серийные насосы не рассчитаны на перекачку газожидкостных смесей. При сильной концентрации свободного газа в них происходит срыв подачи, поэтому нефтедобывающее оборудование комплектуется газосепараторами. В них происходит отделение газа от жидкости, сопровождающееся нежелательным явлением: частицы породы отбрасываются центробежными силами к стенкам корпуса и накапливаются там, что приводит к разрушению устройства и авариям. В ПНИПУ разработали новую, более эффективную конструкцию газосепаратора.

Физики ТюмГУ разработали методику экспресс-оценки оптимальных технологических параметров пароциклической обработки скважины.

На нефтяных месторождениях есть два основных вида скважин: добывающие и нагнетательные. Первые нужны для добычи нефти, а вторые — для нагнетания в пласт воды, которая увеличивает давление, тем самым продвигая нефть к скважине. Такой способ повышает нефтеотдачу, однако если пласт очень проницаемый, то происходит обводнение, когда вода прорывается в добывающую скважину по трещинам в породе. В таком случае эффективность добычи нефти сильно снижается, а время процесса увеличивается. Эту проблему можно решить, закачав в скважину полимеры. Они закупоривают промытые каналы, и вода больше не попадает в них. Ученые Пермского Политеха разработали эффективный полимерный гель, блокирующий трещины в горных породах.

На месторождениях нефти, которые используются более 50 лет, происходит потеря герметичности скважин. Это приводит к обводнению добываемой продукции, что значительно снижает эффективность процесса. Один из перспективных методов уменьшения воды в скважинах — использование гелеобразующего состава на основе ксантана. Это природное химическое соединение в виде белого порошка без запаха, оно обладает высокой проникающей способностью и низкой стоимостью. Обычно в нефтяной промышленности ксантан используют для буровых растворов, чтобы качественно очищать скважину от шлама. Ученые ПНИПУ нашли новый способ применения этого биополимера, на его основе разработали состав геля для эффективной герметизации старых скважин. Ранее ксантан таким образом не использовался.

Сегодня большая доля нефти добывается с помощью установок электроцентробежных насосов. Во всем мире для их стабильной работы и управления в реальном времени используют телеметрические системы, которые измеряют все параметры процессов добычи (давление, температуру, вибрации, работу оборудования). Это дорогостоящие комплексы и при повреждении хотя бы одного датчика измерения потребуются время на ремонт и большие финансовые затраты. Поэтому важно свести к минимуму использование измерительных приборов. Ученые Пермского Политеха разработали систему бездатчикового управления и наблюдения за параметрами работы насосов. До того в мире такая технология не применялась, она повышает надежность и энергоэффективность добычи нефтепродуктов.

При транспортировке и переработке нефти часто происходят аварии, связанные с разливом топлива. Это наносит большой урон окружающей среде, загрязняя почву и воду. Для устранения последствий разлива используют специальные сорбенты, которые поглощают загрязнитель. Самым эффективным материалом считается терморасширенный графит. Часто предприятия по переработки нефти находятся в труднодоступной местности, поэтому очень сложно быстро изготовить такой сорбент и доставить к месту аварии вовремя. Ученые ПНИПУ совместно с коллегами из ООО «Силур» разработали компактный генератор и специальную смесь для изготовления терморасширенного графита прямо внутри очага чрезвычайной ситуации.

Цифровые технологии активно развиваются, в том числе это касается и промышленных производств. На них внедряют компьютерные разработки, растет уровень цифровизации и автоматизации. Поэтому важно, чтобы персонал учился работать с технологическими процессами быстро и эффективно, без ущерба производству. В этом могут помочь специальные компьютерные тренажеры. В последнее время спрос со стороны предприятий на них увеличивается. Ученые ПНИПУ разработали тренажерный комплекс, с помощью которого сотрудники нефтяных компаний смогут отточить свои навыки управления установкой для переработки нефти.

Нефть служит сырьем для производства практически всего, что нас окружает. Благодаря ей мы способны лечить людей, создавать высокоточное оборудование, покорять космос. При этом «черное золото» скрыто от нашего взора толщами земных пород. Как увидеть нефть в недрах земли и под глубинами морей, можно ли оценить ее качество, не прибегая к анализам, стоит ли добывать нефть, найденную на дачном участке, и чем зима вредит и помогает нефтяному промыслу? Отвечают ученые горно-нефтяного факультета Пермского Политеха.

Газопроводы низкого давления доставляют попутный газ от нефтяных скважин до места хранения и переработки. Чтобы своевременно обнаружить дефекты трубопровода, применяют инспекционный снаряд — устройство с приборами и датчиками, перемещаемое внутри трубы. Для качественной диагностики у снаряда должна быть постоянная скорость. Однако, если давление газа невелико, шероховатости трубы заставляют его двигаться рывками. Исследователи ПНИПУ и «НефтеГазДиагностики» разработали клапан обтекаемой формы – это позволит точно контролировать скорость снаряда и избежать потери диагностических данных.

Ученые Тюменского государственного университета рассчитали параметры теплоносителя вдоль всего ствола нефтедобывающей скважины, что поможет избежать проблемы обводнения при движении пара по трубе.

Разработка нефтяных месторождений осложняется асфальто-смоло-парафиновыми отложениями, которые осаждаются на стенках оборудования и затрудняют процесс добычи. Из-за большого количества отложений уменьшается текучесть нефти, что негативно сказывается на эффективности ее добыче. Для борьбы с ними используют теплоноситель, который закачивается в скважину для ее прогрева. При высокой температуре парафин не образуется, и обеспечивается беспроблемная эксплуатация скважины. На данный момент перспективен способ промывки скважины через полые штанги глубинного насоса – полые стержни, через которые закачивают горячую нефть или воду. Однако у технологии отсутствуют все необходимые расчеты, которые приведут к ее качественному и результативному применению. Ученые Пермского Политеха доработали метод с помощью математического моделирования. Это позволит получить точные параметры промывки при любых вводных данных и составить технологический процесс для любого месторождения, где наблюдается осложнение работы скважин из-за парафиновых отложений.

Ученые физико-математического направления ТюмГУ предложили подход к прогнозированию и оценке эффективности применения технологий для контроля обводненности нефтяного пласта, создав линейку математических моделей для прогнозирования и оптимизации осадко-гелеобразующих методов увеличения нефтеотдачи. В состав физико-химических методов увеличения нефтеотдачи (МУН) входят технологии контроля обводненности продукции для заводняемых залежей, которые обычно называют технологиями выравнивания профиля приемистости (ВПП).

Сегодня широко развивается технология горизонтального бурения скважин (когда их прокладывают с отклонением от вертикальной оси не менее чем на 80 градусов). Благодаря такой технологии нефть добывается с большей результативностью, чем при использовании обычных вертикальных скважин. Этот метод позволяет охватывать и разрабатывать обширные залежи углеводородов с использованием только одной скважины. Но существующие технологии, основанные на аналитических уравнениях, слишком ненадежны для расчета и прогноза дебита горизонтальных скважин (объема продукции, добываемой из скважины за единицу времени). Неточный расчет дебита негативно влияет на эффективность добычи нефти. Финансовые, человеческие и технологические ресурсы могут быть потрачены впустую – на скважину, которая не окупит затрат. Чтобы повысить точность прогнозирования дебита горизонтальных скважин, ученые Пермского Политеха предложили принципиально новый подход, основанный на методах машинного обучения.

Для обеспечения герметичности и долговечности нефтяных и газовых скважин, эксплуатационные колонны, через которые в будущем на поверхность поступают флюиды, цементируют с помощью тампонажного раствора. Это важный ответственный и трудоемкий процесс, от которого зависит успешность будущей работы скважин. Состав таких смесей для каждой из них подбирается в лабораторных условиях с учетом горно-геологических особенностей, определяются его технологические свойства, обеспечивающие безаварийность проведения работ по цементированию. Если выбрать неправильную рецептуру, то может произойти гидравлический разрыв пласта, который приведет к загрязнению и значительному ухудшению свойств продуктивных горных пород. На сегодняшний день нет полностью автоматизированного способа выбора состава тампонажного раствора, который бы учитывал все требуемые характеристики. Ученые Пермского Политеха разработали программное обеспечение, которое поможет выбрать оптимальную рецептуру тампонажного раствора с учетом требуемых технологических параметров и стоимости всех химических реагентов без проведения дополнительных лабораторных исследований.

За последние несколько лет широкое распространение получили переносные буровые установки, которые используются для бурения нефтяных и газовых скважин. В отличии от стационарных установок, они легко перемещаемы и более компакты. Стремление повысить компактность и транспортабельность этих установок привело к уменьшению диаметров важных элементов подъемного механизма, что существенно сказалось на долговечности талевого каната. Он используется в качестве соединяющего элемента всех механизмов в бурильной установке. Практика показала, что на мобильных буровых установках канат изнашивается быстрее, чем на стационарных, что нередко приводит к его обрыву. Когда происходит обрыв каната, тяжелое бурильное оборудование с высокой скоростью падает на рабочее место бригады и может повредить сотрудника, кроме того, восстановление работы установки занимает продолжительное время, а это ведет к финансовым потерям. Ученые Пермского Политеха изучили причины внезапного разрыва каната и выяснили, какую конструкцию талевого каната лучше использовать на переносных установках.

Отложения парафина — большая проблема при добыче нефти во многих странах мира. Еще более актуальной она становится в условиях снижения запасов углеводородов и увеличения осложнений при добыче на месторождениях, переходящих на поздние стадии разработки. В результате происходит ухудшение технологических параметров добычи черного золота, а именно: повышение обводненности продукции (большое количество воды), снижение забойного и пластового давления, изменение компонентного состава добываемого сырья. Такая динамика показателей способствует более раннему образованию парафиновых отложений, поэтому ведется поиск методов борьбы с ними, чтобы сократить затраты на добычу полезного ископаемого. Ученые Пермского Политеха создали эмпирическую модель парафинобразования при прохождении сырой нефти в скважине, которая поможет прогнозировать появление парафина и оптимизировать затраты на обслуживание скважин.