Ученые Пермского Политеха выяснили, как добывать нефть эффективнее с помощью повторного использования уже затраченной энергии

Исследование опубликовано в сборнике II Международной научно-практической конференции «Прорывные технологии в разведке, разработке и добыче углеводородных ресурсов» за 2023 год. Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Сегодня существуют разные методы повышения добычи нефти. Однако все они связаны в большей степени с совершенствованием оборудования, поэтому несут за собой большие траты. Пермские политехники предложили новый способ увеличения эффективности выработки, который позволяет избежать этой проблемы.

Заводнение — это типичный технологический процесс, смысл которого заключается в закачке в нефтеносный пласт воды с целью поддержания внутрипластового давления и выталкивания нефти к забою скважины. Системы, выполняющие эту работу, сохраняют в себе энергетический потенциал за счет высокого давления в системе трубопроводов. Этот запас ученые ПНИПУ впервые предложили использовать повторно методом рекуперации — когда происходит возвращение энергии для ее повторного использования. Преимущества предложенной технологии — отсутствие существенных затрат и использование действующей инфраструктуры скважины.

Политехники разработали схему применения технологии, провели лабораторные исследования для предотвращения осложнений при реализации, а также выполнили численное моделирование на программном обеспечении.

Технология реализуется так: на территории месторождения устанавливается поверхностная эжекционно-рекуперативная система с соплом (в ней происходит смешение воды и нефти и возвращение энергии). Активной средой выступает жидкость из системы поддержания пластового давления, а пассивной — получаемая водно-нефтяная эмульсия с нефтепровода установки. Это позволяет снизить давление добывающих скважин, увеличивает надежность работы погружного оборудования и уменьшает количество его отказов.

Чтобы доказать эффективность предложенного метода, политехники провели численное моделирование системы. По его результатам составили таблицу эффективного применения технологии. Она показывает количество воды в нефти (обводненность) на выходе из аппарата, которая зависит от начального значения этого же показателя в скважине. В ходе моделирования ученые выяснили, что эффективность технологии возрастает с увеличением диаметра сопла эжекционно-рекуперативной системы. Оптимальный вариант — с диаметром 4 мм при давлении на входе активной среды 8-11 МПа.

Далее ученые ПНИПУ подобрали нефтяную скважину, на которой провели опыты. Практические испытания разработанной технологии выполнялись на трех режимах работы (различались по давлению воды на входе в насос, по ее расходу, соотношению фаз и диаметру сопла-эжектора).

Тестирование при диаметре сопла 4 мм и давлении активной среды 8 МПа показало, что при расходе активной фазы 69,6 м3/сутки система позволяет снизить давление на 0,3 МПа при закрытых затрубных задвижках и на 0,1 МПа при открытых.

— В результате полученных данных можно отметить, что при снижении давления на установку на 0,3 МПа возможно получить дополнительный дебит нефти в размере 3,48 тонн в сутки. Поэтому разработанную технологию можно считать эффективной. Согласно полученным результатам мы выявили, что предложенная система способна снизить линейные давления на скважинах при корректном подборе условий работы, — поясняет доцент кафедры нефтегазовых технологий ПНИПУ Александр Лекомцев.

Ученые Пермского Политеха разработали систему, которая повышает эффективность добычи нефти на 5%. При реализации на месторождении она способна увеличить объемы добываемой продукции не требуя при этом дополнительных затрат на замену оборудования.