В арктических регионах сосредоточена значительная часть нефтегазовых запасов России: здесь открыто более 360 месторождений, которые к 2050 году могут обеспечивать до 30% отечественной нефтедобычи. Однако зимние морозы ниже −50°C регулярно выводят из строя ключевые узлы скважин. Ученые Пермского Политеха впервые разработали метод точного расчета мощности обогрева обратных клапанов при разных температурах. Об этом «Газете.Ru» сообщили в пресс-службе университета.
Обратный клапан — ключевой элемент скважины, обеспечивающий движение нефти и газа строго наверх. В сильный мороз влага внутри клапана замерзает, деталь заклинивает, и скважина останавливается. Убытки от внеплановых простоев и ремонта достигают сотен миллионов рублей в год. Для защиты внутри клапана устанавливают электрический нагреватель, однако до сих пор его мощность задавали приблизительно: при недостаточной — клапан замерзает, при избыточной — перегревается.
Исследователи кафедры «Конструирование и технологии в электротехнике» ПНИПУ создали цифровую модель клапана с реальными геометрическими параметрами. В модели учли охлаждение корпуса морозным воздухом и теплообмен с нефтью, которая отводит тепло от деталей.
В серии симуляций задавали температуры от −30 до −70°C и мощности нагревателя от 60 до 96 Вт, вычисляя распределение тепла внутри клапана. Результаты конкретны: при 60 Вт механизм перестает быть защищен от замерзания ниже −44°C; при 72 Вт — ниже −52°C; при 84 Вт — ниже −60°C; а для надёжной работы при −70°C требуется 96 Вт.
«Созданная модель позволяет точно определять необходимую мощность обогрева в зависимости от погоды. Инженер вводит температуру на месторождении и геометрические параметры клапана — модель выдает конкретные числовые значения для настройки оборудования», — пояснил доцент кафедры Никита Костарев.
По оценкам авторов, точный расчет позволит в несколько раз снизить энергозатраты и исключить риск аварийной остановки скважины — особенно значимый результат для удаленных промыслов, где ремонт и запуск оборудования в условиях Крайнего Севера обходятся в несколько миллионов рублей.
Ранее российские ученыенашли способ добывать нефть в Арктике.
