#нефтедобыча

Стальные трубы используют в бурении скважин для добычи нефти, газа и воды. Этот важный элемент оборудования также служит для защиты стенок скважины от обрушения. При этом сталь должна быть прочной, пластичной, устойчивой к коррозии, иметь высокую ударную вязкость (то есть обладать большим запасом прочности) — это нужно, чтобы изделия оставались работоспособными как можно дольше. Существующие марки стали либо не обладают необходимыми сочетаниями этих показателей, либо слишком сложны и экономически не выгодны в производстве. Ученые Пермского Политеха предложили способ термической обработки низкоуглеродистой мартенситной стали, который обеспечивает лучшее сочетание ее механических свойств.

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 Пермского Политеха создали сервис Data Stream Analytics (DSA) — программный продукт на основе методов искусственного интеллекта, который оперативно моделирует виртуальное исследование скважины с определением пластового давления. У модульной программы нет аналогов.

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.

Коллектив российских ученых разработал новый способ численного моделирования ледовых торосов, айсбергов и стамухов в Арктике, который позволяет определить их структуру на основе ультразвукового сканирования толстых слоев льда. Их первоочередной задачей было описать криволинейные полости, заполненные полостью и водой, чтобы получить проектных оценки ледовых нагрузок на инженерные сооружения.

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.

«Морская нержавейка» или сталь 316LSi, широко используется в нефтеперерабатывающей, горнодобывающей, бумажно-целлюлозной и химической промышленности. Для изготовления 3D-изделий из этого материала необходимо проводить моделирование, которое требует наличия значительной базы экспериментальных исследований. Ученые Пермского Политеха изучили механические свойства «морской нержавейки». Это поможет максимально эффективно использовать ее в аддитивных технологиях за счет качественного прогнозирования результата.

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.

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.

Гидроразрыв пласта — популярный метод увеличения дебита скважин за счет создания трещин. Для реализации процесса необходимо изучить взаимосвязь между параметрами гидроразрыва и эксплуатационными характеристиками нефтяного пласта. Учет всех факторов занимает много времени и ресурсов. Ученые Пермского Политеха нашли способ быстрее прогнозировать результат воздействия на пласт, используя теорию информации. Это снизит затраты на расчеты и ускорит добычу нефти.

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.

Сегодня на большинстве нефтяных месторождений запасы нефти извлекаются с трудом. Для повышения объема добычи применяют технологию гидравлического разрыва пласта. В скважину под большим давлением закачивают специальную жидкость, раздвигая тем самым слои породы и создавая трещину, которая обеспечивает более свободный поток нефти. Однако высокая стоимость такой операции требует ее качественного контроля. Сам процесс распространения трещины внутри пласта тяжело отследить. Ученые Пермского Политеха выявили связь между величиной пластового давления и тем, как образуется трещина гидроразрыва в пространстве. На основании этого открытия они разработали уникальный подход для контроля ее направления и развития.

Цементирование нефтяных и газовых скважин — важный этап их строительства. Такой процесс в бурении обеспечивает надежную изоляцию и герметичность канала добычи. Успешность проведенных работ на этой стадии напрямую влияет на эффективность и срок эксплуатации скважин. Цементирование происходит с помощью тампонажных растворов, состав которых подбирают индивидуально в лабораторных условиях с учетом горно-геологических особенностей. Это может занимать большое количество времени и ресурсов. Ученые ПНИПУ разработали программу для автоматического подбора рецептур тампонажных растворов. С ее помощью нефтесервисные компании смогут значительно снизить временные и финансовые затраты на этом этапе.