Ученые Пермского Политеха разработали технологию, которая позволит уменьшить затраты при разработке месторождений высоковязкой нефти. Для этого они проанализировали метод добычи при помощи электрического призабойного нагрева.
Исследователи также разработали модель расчета оптимальной длины нагревателя. Это поможет снизить ограничения при добыче высоковязкой нефти и повысить эффективность работы насоса.
Электрические центробежные насосы в скважине не всегда выдерживают повышенную нагрузку. Дело в том, что существуют ограничения по максимально допустимой вязкости перекачиваемой жидкости.
Для улучшения эффективности извлечения высоковязкой нефти используется электрический призабойный нагреватель. Это устройство располагается в призабойной зоне скважины ниже подвески центробежного насоса. Он позволяет повысить температуру нефти и снизить ее вязкость.
Ученые ПНИПУ разработали трехмерную математическую модель для изучения процессов тепломассопереноса (перемещения тепла и нефти) в скважине. Это позволяет оценить распределение температуры в скважине и предпринять меры для снижения вязкости и отсутствия отложений.
Сейчас применяют матмодель, которая позволяет оценить распределение температуры на стенке насосно-компрессорной трубы (НКТ). Также можно определить участок возможного отложения асфальтосмолопарафиновых веществ (АСПО) и необходимые условия для предотвращения их образования.
Но с ее помощью невозможно изучить течение нефти через перфорационные отверстия. Последние обеспечивают гидродинамическое соединение пласта со скважиной.
Новая модель, в отличие от предшествующих, трехмерна. Она содержит область с перфорированной трубой. Политехники определили, что наибольшей скорости нефть достигает вблизи перфорированных отверстий около нагревателя и центробежного насоса. Наименьшая вязкость сырья – в центре потока и рядом с устройством.
Расчеты позволили вычислить необходимую длину нагревателя, которой будет достаточно для стабильной перекачки жидкости. Для этого ученые сравнили несколько аппаратов разной мощности и длины. При этом поддерживалась одинаковая рабочая (допустимая) для них температура – 122 градуса по Цельсию.
Изменение температуры показало, что нагрев нефти устройством длиной в 1 метр протекает быстрее на участке от 0 до 2 м. Дело в том, что удельная мощность (количество энергии по отношению к массе или объёму) у этого нагревателя выше, чем у трех- или пятиметрового.
Выяснилось, что использование в перфорированной скважине нагревателя с наибольшей мощностью позволяет повысить температуру нефти на входе в электрический центробежный насос до 60°С. При этом значение вязкости снижается до 0,7 Па в секунду. Это более чем в 14 раз ниже начальной вязкости нефти.
«Наша модель позволила детально описать характер течения и теплообмен на участке скважины с низкой производительностью и высоковязкой нефтью», – комментирует кандидат технических наук, доцент ПНИПУ Никита КОСТАРЕВ.
Ранее ИА «Девон» сообщало, что ученые Пермского политехнического университета разработали математическую модель для «оживления» простаивающих нефтяных скважин. Она позволяет прогнозировать эффективность гидроразрыва пласта на зрелых месторождениях.
ИА «Девон»