Придуман способ обеспечить бесперебойную добычу нефти на Крайнем Севере

Арктика хранит 360 месторождений, но мороз ниже -50 °C превращает нефтяные клапаны в ледяные ловушки, грозящие авариями и миллиардными убытками. Инженеры Пермского Политеха нашли способ точно рассчитать мощность нагревателя, чтобы оборудование не замерзало и не перегревалось.

Ученые Пермского Политеха впервые в мире создали способ расчета обогрева нефтяных клапанов при разных температурах

Источник: ПНИПУ

В арктических регионах сосредоточена значительная часть запасов нефти России — к 2050 году они могут давать до 30% добычи. Но при морозах ниже -50°C стандартное оборудование выходит из строя, грозя разгерметизацией труб.

Особенно уязвим обратный клапан, направляющий нефть вверх. Влага в нем замерзает, деталь заклинивает — это грозит остановкой скважины. Потери от простоев на одном месторождении достигают сотен миллионов рублей в год. Чтобы избежать обледенения, внутрь клапана монтируют нагреватель. Однако инженеры настраивали его мощность приблизительно, по средним значениям. В итоге клапан либо перегревается и изнашивается, либо все равно замерзает.

Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) впервые создали методику точного расчета. В пресс-службе ПНИПУ уточнили, что исследователи построили цифровую копию клапана, воспроизведя в среде все физические процессы: охлаждение наружным воздухом и влияние горячей нефти, которая забирает тепло. В цифровой модели задавали температуры от -30 до -70°C и меняли мощность нагревателя.

На сегодняшний день в Арктике открыто 360 месторождений

Источник: Unsplash

В ходе экспериментов была установлена прямая зависимость: при мощности 60 Вт механизм перестает быть защищенным уже при -44°C. Для работы при -52°C потребуется 72 Вт, для -60°C — 84 Вт, а для экстремальных -70°C необходим нагрев в 96 Вт.

Созданная модель позволяет точно определять необходимую мощность обогрева клапана в зависимости от погоды. Для этого инженер берет показатели температуры на месторождении и геометрические параметры клапана. Модель обрабатывает все данные и выдает конкретные числовые значения, которые можно использовать при настройке оборудования.

Никита Костарев

доцент кафедры «Конструирование и технологии в электротехнике» ПНИПУ

Теперь, зная погодные условия на месторождении и параметры клапана, инженер может получить конкретные цифры для настройки оборудования. Это позволит исключить риск остановки добычи, снизить необоснованные энергозатраты и избежать миллионов рублей убытков на ремонт и запуск техники после простоя. Статья опубликована в журнале «Научно-технический вестник Поволжья».

Ранее казанские ученые выяснили, как газ и пена извлекают «запертую» в породе нефть.