Пермские учёные создали 3D‑«двойник» скважины для добычи нефти в мерзлоте

По мере истощения традиционных месторождений Западной Сибири ключевыми регионами для российской нефтедобычи становятся Восточная Сибирь и Арктика. Однако в условиях вечной мерзлоты нефть имеет очень высокую вязкость и плохо движется к забою скважины. Для её извлечения пласт обычно прогревают перегретым паром до 200–300 °C. В северных регионах значительная часть тепла при этом расходуется на оттаивание мерзлых пород, что ослабляет «фундамент» месторождения, повышает риск деформации скважин и осложняет экологическую обстановку.

Сейчас для снижения теплопотерь используют теплоизолированные лифтовые трубы (термокейсы), работающие по принципу термоса. Они помогают доставить тепло к пласту и не допустить оттаивания грунта. Проблема заключается в том, что инженеры не могут заранее точно рассчитать, какой уровень теплоизоляции будет оптимальным: избыточная защита приводит к перерасходу средств, недостаточная — к рискам аварий.

Решение предложили учёные Пермского национального исследовательского политехнического университета. Они создали виртуальный «двойник» скважины — трёхмерную математическую модель процессов тепломассопереноса в теплоизолированных трубах. Она позволяет прогнозировать распространение тепла по всем слоям конструкции скважины и окружающим породам одновременно. Описание модели опубликовано в «Научно‑техническом вестнике Поволжья» (№ 5, 2025).

Модель рассчитывает путь теплового потока от подачи пара по трубам до взаимодействия с нефтяным пластом и мерзлотой, учитывая изменение свойств материалов при нагреве и особенности конструкции конкретной скважины. Её проверили на данных с Усинского месторождения в Коми, где сочетаются вечная мерзлота, вязкая нефть и проблемы с парафиновыми отложениями.

В «холодном» режиме расхождение между расчётами и реальными данными оказалось менее 0,1%. В режиме умеренного прогрева до 143 °C отклонения не превысили 8%, а при нагреве до 273 °C совпадение достигло около 95%. Авторы отмечают, что оставшиеся расхождения связаны с факторами эксплуатации — старением теплоизоляции и теплопотерями в местах стыков труб.

Разработка позволяет подбирать оптимальные параметры работы скважины: температуру и расход пара, тип и характеристики теплоизолированных труб, а также оценивать последствия возможных дефектов. Это особенно важно для месторождений в сложных мерзлотных условиях, где ошибка в расчётах может обернуться крупными финансовыми потерями и экологическим ущербом. Использование модели даёт возможность повысить эффективность добычи, снизить энергозатраты и риск аварий, связанных с оттаиванием многолетнемёрзлых пород, сообщает naked-science.ru.

Читайте также:

• Захожу в свой "Чижик" и сразу же бегу к этим товарам: ТОП моих находок, которые стали незаменимыми помощниками в быту
• Лучше выйти из-за руля сразу: почему опытные водители всегда покидают авто при беседе с ГАИ
• Такой мужчина не сумеет прлюбить: 5 опасных поступков, которые должны насторожить еще на этапе знакомства
• Прожив 3 года в деревне, поняли, что тут нужно зарабатывать совсем не сельским хозяйством - таких доходов даже в городе не ожидали
• Метеорологи пообещали россиянам погодные сюрпризы: где в ближайшие дни ждут сильные снегопады