#нефтедобыча

Призабойная зона пласта (ПЗП) — это участок слоя горных пород с полезными ископаемыми, который расположен от нескольких сантиметров до нескольких метров от ствола скважины. Именно через эту зону жидкость из пласта поступает в скважину. Важные характеристики состояния ПЗП — скин-слой и проницаемость, от них зависит производительность добывающих скважин и эффективность методов повышения нефтеотдачи. Применение нейросетей позволяет контролировать эти факторы без остановки скважин на гидродинамические исследования. Ученые ПНИПУ предложили авторскую методику по оценке этих показателей с помощью методов машинного обучения. Она сократит убытки нефтедобывающих предприятий и позволит проводить оперативный анализ для повышения эффективности разработки пластов и работы скважин.

Запасы легко добываемой маловязкой нефти сокращаются. Вместо нее извлекают ископаемое с высокой вязкостью (это около 55 процентов всех запасов в России), но процесс становится гораздо сложнее. Электрические центробежные насосы в скважине не всегда выдерживают подобную нагрузку, поэтому существуют ограничения по максимально допустимой вязкости перекачиваемой жидкости. Ученые Пермского Политеха проанализировали метод добычи «тяжелой» нефти при помощи электрического призабойного нагрева и разработали модель расчета оптимальной длины нагревателя. Это поможет снизить ограничения, повысить эффективность работы насоса и уменьшить материальные затраты при разработке месторождений.

Обсадные трубы в нефтяных и газовых скважинах нужны для предотвращения обрушения горных пород. В них перфорируют каналы, чтобы обеспечить гидродинамическое соединение пласта со скважиной. Однако в результате этих работ может снижаться проницаемость прискважинной зоны пласта, а вместе с тем — и эффективность добычи нефти или газа. Самым безопасным и менее воздействующим на свойства горных пород признан струйно-абразивный метод перфорации. Ученые Пермского Политеха с помощью разработанной численной модели определи, как располагать щелевые каналы, чтобы сохранить проницаемость на начальном уровне.

При разработке нефтегазовых месторождений в добывающих скважинах могут образовываться отложения соединений воды с углеводородами — гидраты. Из-за этого происходит закупоривание оборудования, снижается скорость потока или происходит полная остановка процесса. Это сказывается на состоянии разрабатываемого месторождения — осуществлять выработку становится сложно и экономически невыгодно. Ученые ПНИПУ разработали методику прогнозирования интервалов гидратообразования в условиях постоянной и периодической работы электроцентробежных насосов. В результате тестирования сразу на нескольких скважинах сходимость результатов составила порядка 90 процентов.

Нефтяные насосы позволяют с большой эффективностью извлекать труднодоступное сырье из недр земли. В местах, где добывать полезные ископаемые приходится под высокими давлениями, применяют плунжерные насосы, которые обеспечивают равномерный и непрерывный поток нефти. Однако во время их производства возникают трудности. Такие устройства изготавливаются из длинных полых биметаллических цилиндров. Чтобы повысить их прочность, элементы конструкции подвергают термомеханической обработке. Но появляющиеся при этом большие внутренние напряжения приводят к серьезным проблемам. Ученые Пермского Политеха разработали методику, которая позволит усовершенствовать процесс изготовления цилиндров нефтяных насосов и избежать производственных дефектов.

С целью рационального недропользования и сбережения исчерпаемых природных ресурсов важно повышать эффективность добычи нефти и использовать каждую скважину до конца. Вместе с тем качество процесса зависит от множества факторов: условий использования скважин, которые определяют выбор оборудования, свойств углеводорода и так далее. В интересах отрасли — совершенствовать добычу без изменения налаженной системы путем оптимизации действующего оборудования. Ученые ПНИПУ предложили новую технологию увеличения выработки. Она основана на возвращении энергии, которая выделяется при закачке воды для выталкивания нефти. По результатам испытаний объем дополнительной добычи по новой технологии может составить 3,48 тонн в сутки (прирост более пяти процентов).

На нефтяных месторождениях для повышения нефтеотдачи пласта в нагнетательную скважину закачивают воду, которая увеличивает давление в добывающей скважине, продвигая тем самым нефть выше. Чтобы такое заводнение оставалось эффективным, очень важно регулярно контролировать связь между ними и проверять, чтобы вода свободно проходила по каналам пласта и попадала в нужное место. Сейчас это делается с помощью дорогостоящих и долгих индикаторных исследований. Ученые Пермского Политеха разработали уникальную модель на основе ИИ, которая быстро и точно определяет значения пластовых давлений в зависимости от объема закачки воды. Инновационный подход позволит с минимальными трудозатратами оценивать качество заводнения нефтяных пластов.

Строительство нефтяных скважин происходит с помощью бурения горной породы. Специальная техника разрушает ее слои и образует отверстие, через которое позже добывают полезные ископаемые. Для промывки скважины и инструмента от частиц породы (шлама) используют буровой раствор, который под сильным давлением вымывает все лишнее. Но из-за того, что пласт содержит трещины, часто жидкость уходит в них, а не поднимается по скважине. В результате пласт поглощает в себя большой объем бурового раствора. Если его потеря становится слишком значительной, то это называют катастрофическим поглощением. Оно приводит к остановке строительства и большим затратам на исправление ситуации. Сейчас применяются различные составы, которые изолируют трещиноватые пласты, но ни один из них не эффективен для сильных поглощений. Ученые ПермНИПИ нефть и Пермского Политеха разработали новый изоляционный материал на основе цемента и «сшитого» полимера. Такая комбинация адаптируется к особенностям структуры пласта и предотвращает осложнения при строительстве скважин.

Комплексное изучение горной породы — необходимый этап для эффективной разработки месторождений нефти и газа. Такие исследования позволяют улучшить технологии повышения нефтеотдачи пластов, но само извлечение образцов горной породы (керна) очень дорого обходится нефтяным компаниям. По этой причине разрабатывают технологии для создания синтетических копий керна. Точное воспроизведение его пористой внутренней структуры в реальном масштабе — крайне сложная задача, а несоответствие оригиналу может в дальнейшем привести к неверной оценке свойств образцов породы и пласта в целом. Ученые Пермского Политеха разработали подход к реконструкции пористых сред в реальном масштабе на основе управления параметрами процесса FFF 3D-печати и использования результатов компьютерной томографии натурального керна.

При добыче нефти на внутренних стенках скважин образуются асфальтосмолопарафиновые отложения, которые мешают эффективной работе. Из-за этого оборудование подвергается сильным нагрузкам, которые со временем могут приводить к авариям. Процесс образования отложений просчитывают с помощью моделей, но они не учитывают попадание и влияние твердых частиц, в том числе песчаных. Более 50 процентов нефтедобывающих скважин осложнены попаданием твердых частиц в нефть. Из них 60 процентов составляют проблемы с песком. Частицы песка негативно влияют на образование парафинов, увеличивают их прочность и массу, критично снижают скорость перемещения добываемого продукта. Ученые ПНИПУ изучили воздействие различных фракций песка в нефти на количество выпадающих отложений. Исследование позволит усовершенствовать существующие технологии моделирования образования парафина и продлить срок службы оборудования.

Нефтегазовая промышленность с одной стороны — ведущая отрасль экономики России, а с другой — существенный источник загрязнения. Среди самых опасных ее отходов — сернисто-щелочные, они образуются при очистке нефти и продуктов ее переработки. Применяемые способы утилизации не гарантируют безопасность и не позволяют использовать отходы в больших объемах. Ученые ПНИПУ выяснили, как на их основе получать грунтоподобные материалы и использовать их в качестве зеленой кровли — конструкции, на верхнем слое которой высаживают газон, кустарники и деревья. Полученный состав покрытия легок в приготовлении, экологичен и имеет сниженный вес по сравнению с аналогами.

Ежедневно в мире совместно с нефтью из скважины добывается огромное количество воды, что сильно влияет на эффективность ее работы. Для снижения обводненности существует множество технологий. Одна из последних — закачка суспензии с полимерными гранулами, которые набухают в воде и при этом становятся мягкими и эластичными. Это свойство позволяет частицам проникать в пласт, запечатывать зоны, по которым движется вода, и вовлекать в работу те, где осталась нефть. Особенность технологии — применение полимерных гранул разного диаметра под конкретные условия месторождения. Ученые Пермского Политеха разработали состав полимерного микрогеля и выяснили, какие параметры при изготовлении влияют на размер и форму частиц. Исследование позволит синтезировать подобные вещества не только для применения в нефтедобыче, но и для медицинской и косметической индустрии.

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.