Российские учёные разработали виртуальную модель скважины, которая с точностью до 95% рассчитывает режим её прогрева для добычи вязкой нефти в Арктике. Это позволит избежать растапливания вечной мерзлоты, ведущего к деформации скважин и экологическим катастрофам, сообщили «Жуковский.Life» в пресс-службе ПНИПУ.
Без освоения арктических месторождений Россия может столкнуться с падением добычи нефти уже в ближайшие десятилетия, заявил ранее министр природных ресурсов Александр Козлов. Проблема в том, что арктическая нефть похожа на деготь и не течет сама. Чтобы её добыть, в пласт закачивают горячий пар, но в условиях вечной мерзлоты это подобно отоплению дома с открытыми окнами: тепло уходит в грунт.
Таяние многовекового льда грозит обвалом скважин, поломкой оборудования и серьезным ущербом для хрупкой северной экосистемы. До 30% тепла тратится впустую. Решением стали теплоизолированные трубы-термокейсы, но инженеры не могли точно рассчитать нужную степень их изоляции, что вело либо к перерасходу средств, либо к авариям.
«Эффективность модели проверяли на данных с Усинского месторождения в Республике Коми. Этот регион выбрали неспроста — там сочетаются вечная мерзлота, залежи вязкой нефти и проблемы с парафиновыми отложениями. Последние представляют особую сложность: при снижении температуры парафины в нефти затвердевают и оседают на стенках трубопроводов, уменьшая их диаметр, повышая давление в системе и создавая риск полной блокировки потока нефти», — рассказывает Дмитрий Пинягин, аспирант кафедры «Конструирование и технологии в электротехнике» ПНИПУ.
Модель, созданная в ПНИПУ, — это полноценный 3D-двойник скважины, просчитывающий распространение тепла через все её слои. В режиме интенсивного нагрева до 273°C её точность достигла 95%.
«Небольшие расхождения между расчетными и фактическими данными в рабочих режимах связаны с объективными производственными факторами. На реальном месторождении теплоизоляция постепенно теряет первоначальные характеристики, а в местах соединения труб неизбежно возникают дополнительные теплопотери, которые на данном этапе не были учтены в математической модели», — поясняет Наталия Труфанова, заведующая кафедрой «Конструирование и технологии в электротехнике» ПНИПУ, доктор технических наук.
Внедрение разработки позволит повысить эффективность добычи, снизить энергозатраты и предотвратить аварии на месторождениях в зоне вечной мерзлоты.
Сокращение площади арктических льдов является частью долгосрочной негативной тенденции, связанной с глобальным потеплением. Ежегодно лед достигает минимума в сентябре, и спутниковые наблюдения, ведущиеся с 1978 года, фиксируют устойчивое уменьшение его площади. Абсолютный рекорд минимума был установлен в 2012 году. А показатель 2025 года, составивший 4,6 млн кв. км, стал десятым наименьшим в истории.