Учёные Пермского Политеха создали ультразвуковую технологию очистки нефтяных скважин без остановки добычи

Российская экономика во многом держится на природных ресурсах, особенно на нефти и газе. Стабильная работа скважин и высокая проницаемость горных пород вокруг них — основа эффективной добычи. Но из-за перепадов давления и температуры при подъёме нефти на поверхность содержащиеся в ней парафины засоряют поры, что снижает дебит. Обычные методы очистки требуют приостановки добычи и больших расходов на химические реагенты.

Специалисты Пермского Политеха предложили альтернативу — ультразвуковое очищение скважин без остановки работы и без химии. Метод основан на использовании резонансных частот, которые разрушают парафиновые пробки, не повреждая породу. Такая технология повышает производительность малодебитных скважин на 50–70%.

По данным отрасли, почти треть скважин в России ежегодно простаивает из-за отложений, мешающих добыче. Проблема связана с особенностями нефти — это сложная смесь с высоким содержанием восков. При снижении давления и температуры парафины кристаллизуются и оседают, образуя плотные пробки. На старых месторождениях это происходит особенно часто, а пропускная способность оборудования и пород падает в несколько раз.

Химические способы борьбы с загрязнением наносят вред — вместе с парафином растворяется и сама порода, а термическая обработка требует значительных энергозатрат. Всё это приводит к простою скважин и снижению объёмов добычи.

Учёные ПНИПУ доказали эффективность ультразвукового метода. В лаборатории они собрали установку, которая имитирует поток нефти из пласта и позволяет направлять волны на образцы породы. Для опытов использовались реальные керны, поднятые с глубины около двух километров. Это помогло изучить, как колебания влияют на парафиновые отложения в условиях, близких к эксплуатационным.

В эксперименте применялась фильтрационная установка AFS-300, дополненная камерой с ультразвуковым излучателем, закреплённым у выхода из кернодержателя. Такая конструкция точно повторяет процесс поступления нефти в скважину. Излучатели Ланжевена создавали вибрации при давлении 6,9 МПа — как на глубине. Проницаемость измеряли по закону Дарси, фиксируя изменения давления на входе и выходе установки.

Было исследовано шесть образцов пород при частотах от 17 до 120 кГц. Оптимальными оказались диапазоны 17–28 кГц — именно они обеспечивали рост проницаемости в 1,1–1,6 раза за счёт резонанса. Более высокие частоты вызывали лишь слабую вибрацию, не разрушавшую парафины.

По словам доцента кафедры «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ Евгения Рябоконя, установка позволяет рассчитывать безопасный уровень воздействия и энергию, необходимую для обработки околоскважинной зоны. После обработки нефть движется свободнее, давление в системе снижается, а эффективность добычи возрастает.

Разработка пермских учёных открывает возможность восстановления производительности скважин без применения химии, с меньшими затратами и без остановки работы, что продлевает срок службы месторождений и повышает общую нефтеотдачу.

Читайте также: