Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) нашли способ ускорить добычу нефти с повышенной вязкостью при помощи распределения температуры призабойного нагревателя. Способ позволяет повысить эффективность работы насоса и уменьшить материальные затраты при разработке месторождений.
При добыче вязкой нефти используется электрический призабойный нагреватель — устройство, располагающееся в призабойной зоне скважины ниже подвески центробежного насоса. Такой прибор позволяет повысить температуру нефти и снизить ее вязкость. За счет этого уменьшается нагрузка на электрический центробежный насос, для которого существует критический максимум вязкости перекачиваемой жидкости. Нарушение предела приводит к поломке оборудования и прекращению нефтедобычи.
Ученые разработали трехмерную математическую модель для изучения процессов перемещения тепла и нефти в скважине. Это позволяет оценить распределение температуры в скважине и предпринять необходимые меры для снижения вязкости и отсутствия отложений.
По словам исследователей, применяемые сегодня матмодели не позволяют изучить течение нефти через перфорационные отверстия в насосе, которые обеспечивают гидродинамическое соединение пласта со скважиной. Модель, разработанная пермскими учеными, трехмерная и содержит необходимую область с перфорированной трубой. По данным разработчиков, наибольшей скорости нефть достигает вблизи именно этих отверстий около нагревателя и центробежного насоса, а наименьшей вязкости — в центре потока и рядом с устройством. Согласно новой матмодели, необходимая длина нагревателя, которой будет достаточно для стабильной перекачки нефти, — 1 м. При этом требуется поддерживать одинаковую температуру, равную 122 градусам.
«Мы выяснили, что использование в перфорированной скважине нагревателя с наибольшей мощностью позволяет повысить температуру нефти на входе в электрический центробежный насос до 60 градусов, а значение вязкости снизить в 14 раз по сравнению с начальной вязкостью нефти. Модель позволила детально описать характер течения и теплообмен на участке скважины с низкой производительностью и высоковязкой нефтью», — рассказал кандидат технических наук, доцент кафедры конструирования и технологий в электротехнике ПНИПУ Никита Костарев.
Статья с результатами работы пермских ученых опубликована в журнале «Вычислительная механика сплошных сред» в июле этого года.
Источник: ТАСС Наука