#нефтедобыча

В нефтедобывающей промышленности наблюдается медленное истощение запасов и все большая их часть приходится на месторождения, представленные горными породами сложного строения. Рентабельная добыча нефти из них возможна только в том случае, если она будет осуществляться горизонтальными скважинами. В мировой практике нефтедобычи их доля с каждым годом увеличивается, в среднем, на 10 процентов, но существующие проблемы их использования остаются нерешенными. В частности, на сегодняшний день не существует оптимального способа исследования горизонтальных скважин, из-за чего в нефтедобывающей промышленности такие скважины изучаются по тем же методам, что и вертикальные. Ученые Пермского Политеха выявили, что данные о параметрах нефтяного пласта в данном случае получаются недостоверными, погрешность составляет до 80 процентов. В качестве решения политехники разработали модель специально для исследования горизонтальных скважин.

Исследователи из Сколтеха представили модель, которая упростит планирование разработки нефтяных месторождений. С ее помощью можно получить полезную информацию о скважине — например, сравнить ее с уже разработанными скважинами поблизости, чтобы спрогнозировать актуальные для нефтедобычи свойства и повысить эффективность бурения.

В последнее время активно развивается добыча тяжелой нефти с высокой вязкостью, запасы которой в России очень велики. Месторождения тяжелой нефти находятся на глубине до 2000 метров, характеризуются невысокой пластовой температурой и большим содержанием парафинов, которые при определенных условиях выпадают из нефти и могут откладываться на стенках оборудования, дополнительно затрудняя добычу. При движении по лифтовым трубам поток нефти планомерно охлаждается, вязкость увеличивается вплоть до полной потери текучести, что требует применения методов борьбы с этим осложнением. Для этого активно применяют тепловые методы, одним из которых является прогрев осложненного участка скважины нагревательным кабелем. Ученые Пермского Политеха доказали эффективность использования греющего кабеля с помощью математического моделирования.

Сегодня добыча нефти часто осложняется образованием парафиновых отложений на стенках скважины. Эти отложения приводят к уменьшению гидравлического радиуса нефтедобывающих труб, что влечет за собой увеличение давления в системе, выход из строя насоса и другого промыслового оборудования. Ученые Пермского Политеха предложили для борьбы с парафином использовать методику повышения эффективности применения ингибиторов — химических реагентов. Технология поможет не только снизить затраты на обслуживание нефтяных скважин, но и риски возникновения аварий.

Прогнозирование темпов добычи нефти — важнейший параметр для инженеров-нефтяников. Этот процесс весьма сложен и занимает много времени поскольку необходимо проводить ежедневный непрерывный мониторинг производительности скважин. Ученые Пермского Политеха совместно с зарубежными коллегами разработали уникальную математическую модель для прогнозирования нефтедобычи, изучая поведение потока углеводородов через дроссели, которые отвечают за регулирование давления подачи нефти из пласта. Технология поможет оценить остаток сырья, присутствующий в продуктивных пластах, оптимизировать производственные операции, управлять пластами и планировать бизнес.

В условиях динамичного развития технологий в области машиностроения, активно растет спрос на качественную продукцию, адаптированную под потребителя. Эта проблема связана и с инновационными процессами на машиностроительном производстве нефтепромыслового оборудования, и с проведением исследований технологий обработки металлов. Особенно это касается нефтяных компаний, так как оборудование добывающих скважин постоянно находится в агрессивной среде и подвергается коррозии и появлению трещин. Ученые Пермского Политеха провели комплексное исследование и определили оптимальную марку стали для изготовления биметаллических цилиндров плунжерных насосов.

В связи с активной разработкой нефтегазовых месторождений значительная часть продуктивных пластов, расположенных ближе к земной поверхности, практически полностью выработана. Поэтому запасы углеводородов смещаются в сторону более глубоких карбонатных залежей. При использовании стандартных методов исследования скважин в осложненных условиях низкой проницаемости пластов, неустойчивых пород и размытых стволов скважин выполнение необходимых замеров и отбора проб весьма затруднительно. Существующие способы не всегда позволяют достоверно оценить содержание в карбонатных горных породах черного золота. Ученые Пермского Политеха предложили использовать при исследовании пород геологического разреза модульный гидродинамический испытатель на каротажном кабеле (MDT). Разработка политехников, в отличие от стандартного каротажа — метода геофизического исследования скважин, позволяет выполнить важнейшую задачу — оперативно получить точные данные о фильтрационных характеристиках нефтегазоносных пластов. Она прошла испытания на эксплуатационных объектах Маговского нефтегазоконденсатного месторождения, характеризующихся сложным неоднородным строением.

Ученые ТюмГУ выявили структуру решения задачи блокировки трещины с использованием метода характеристик и соотношения на разрыв на всех стадиях процесса.

В таких важных отраслях экономики, как нефтегазодобывающая и авиационная промышленность в качестве источника энергии используются газотурбинные установки. В их состав входит газотурбинный двигатель, одним из важнейших элементов которого является камера сгорания, производящая вредные выбросы. Чтобы процесс горения топлива в ней был устойчив и не приводил к чрезмерной эмиссии загрязняющих веществ, необходима система автоматического управления камерой сгорания, для работы которой требуются сенсоры выбросов. В качестве такого сенсора эмиссии выступает полуэмпирическая модель камеры сгорания, прогнозирующая вредные выбросы, которую разработали ученые Пермского Политеха.

С каждым годом количество скважин, вводимых в эксплуатацию увеличивается, следовательно, растет и объем образующихся отходов бурения, что является актуальной проблемой, требующей постоянного мониторинга и влечет за собой большие денежные затраты. Отходы бурения содержат воду, частицы выбуренной породы, нефть и компоненты бурового раствора в различных пропорциях. Все это негативно отражается на экологическом состоянии той или иной местности. Ученые Пермского Политеха проанализировали жизненный цикл технологий утилизации бурового шлама на водной основе, применяемых в России и выявили наиболее экологичный способ утилизации нефтяных отходов.

При проектировании разработки месторождений углеводородного сырья приоритетом является достижение максимально возможного и экономически рентабельного коэффициента извлечения нефти. То есть нужно подобрать такую технологию разработки недр, чтобы затраты на нее окупались за счет добываемого ресурса. Чтобы проводить такую оценку при проектировании разработки, ученые Пермского Политеха сравнили эффективность разных профилей скважин в зависимости от геолого-физических условий. Полученные данные позволят определять оптимальный способ разработки месторождений без дополнительных экспертиз.

Во всем мире наблюдается тенденция к разработке трудноизвлекаемых запасов нефти в карбонатных отложениях. Для эффективности разработки нефтяных месторождений и повышения темпов выработки извлекаемых запасов проводится кислотная обработка — это метод, основанный на увеличении существующих и создании новых приточных каналов фильтрации за счет растворения горной породы кислотами. Ученые Пермского Политеха запатентовали способ на основе ранговой матрицы для оценки потенциального увеличения объема нефти после кислотной обработки. Технология по обработке скважин сократит временные и денежные издержки.

Поддержание высокого уровня добычи нефти и газа требует постоянного восполнения запасов нефтяных компаний. Для этого на каждом этапе освоения нефтяных и газовых активов не останавливаются геологоразведочные работы, позволяющие открывать новые и уточнять границы имеющихся месторождений. На основе результатов геологоразведочных работ ученые Пермского Политеха разработали вероятностно-статистические модели прогноза нефтеносности месторождений. Они позволяют эффективно производить поиск и геометризацию залежей.

Сырая нефть — самый потребляемый и невозобновляемый источник энергии. Однако ее добыча снижается, а спрос на энергию растет. Когда в эксплуатацию вводится новый пласт, давление в нем изначально высокое. С течением времени давление снижается, и тогда нефтяникам приходится использовать методы искусственного подъема — скважинные насосы, газлифты. Критической стадией является та, когда остаточная нефть оказывается в ловушке и не может быть извлечена предыдущими способами. Именно тогда необходима операция по повышению нефтеотдачи, которая заключается в вытеснении нефти другими веществами, например, щелочью, поверхностно-активными веществами и полимерами или их комбинациями. Ученые Пермского Политеха совместно с коллегами из Казахстана предложили в качестве полимера для увеличения нефтеотдачи пласта использовать органически чистое вещество из сушеной окры — съедобного овоща, который растет в теплом летнем климате и нейтрален по вкусу. Технологию опробовали на сложнопостроенных карбонатных коллекторах казахстанского месторождения.

Многие нефтяные месторождения, в том числе и в Пермском крае, переходят на поздние этапы разработки. Этот процесс сопровождается увеличением доли поступающей из пласта воды, интенсивное движение которой совместно с черным золотом может привести к созданию водонефтяной эмульсии — смеси двух нерастворимых жидкостей. Этот процесс приводит к возникновению осложнений при добыче, транспортировке и подготовке добываемого сырья. Основной способ борьбы с образованием эмульсии — дозирование в нефти деэмульгаторов, то есть химических соединений позволяющих разделить нерастворимые жидкости. Выбор наиболее эффективного реагента — крайне важная задача, но еще необходимо корректно подобрать метод его подачи. Ученые Пермского Политеха изучили способ выбора деэмульгатора и провели численное моделирование новой техники его ввода, позволяющего снизить потребление реагента в несколько раз.

При разработке старых нефтяных месторождений используются различные методы повышения отдачи пласта и продуктивности скважин. Один из наиболее распространенных — волновое воздействие. При этом необходимо правильно подобрать амплитуду и частоту волны. Ученые Пермского Политеха изучили изменение параметров горных пород при различных частотах волнового воздействия и разработали модель для прогнозирования его результатов. С ее помощью можно определить наиболее эффективную стратегию увеличения добычи нефти для конкретной скважины.

Тюменские физики разработали математические модели для прогнозирования характерных размеров зоны дренирования пласта и воздействия дисперсных частиц на пласт с трещиной автогидроразрыва.

Сегодня большое количество нефтяных месторождений, в том числе и в Пермском крае, добывают меньше сырья, чем раньше. Это связано с тем, что запасы постепенно истощаются, и качать нефть становится труднее. От этого растут затраты на добычу и эксплуатацию оборудования. В связи с этим отрасль стремится внедрить цифровые высокотехнологичные системы, которые смогут оптимизировать энергопотребление, снизить время между отказами оборудования и сократить количество непредвиденных ситуаций. Уже существует ряд цифровых систем управления добывающими скважинами, однако они направлены на оптимизацию работы отдельно каждой из них и не могут оптимизировать сразу несколько скважин одновременно. Также они не учитывают осложняющие добычу факторы, время суток и историю эксплуатации оборудования. Из-за этого компьютер не может точно спрогнозировать отклонения в работе. Ученые Пермского Политеха разработали модель, отличительными чертами которой являются учет наличия периферийного оборудования, оптимизация работы всех скважин с учетом их взаимовлияния друг на друга.

Ученые из ТюмГУ предложили методику расчета обводненности добываемой нефти после обработки скважины полимер-дисперсной системой.

Свыше 80 процентов нефти в России добывается из скважин, эксплуатируемых с помощью установок электроцентробежных насосов (УЭЦН). Высокое содержание механических примесей в добываемой пластовой жидкости существенно осложняет процесс нефтедобычи. Оно приводит к аварийным отказам УЭЦН, и чтобы устранить их последствия зачастую требуется на длительное время остановить работу скважины. Эффективно защитить оборудование поможет самоочищающийся щелевой фильтр, который разработали Ученые Пермского Политеха.