Учёные ПНИПУ создали способ расчёта обогрева нефтяного оборудования на Крайнем Севере

В настоящее время значительная часть углеводородных запасов России находится в арктических регионах. В условиях экстремально низких температур (ниже -50°C) стандартное промысловое оборудование часто выходит из строя, и для защиты техники инженеры используют специальные нагреватели, мощность которых пока не была рассчитана. Это часто приводит к остановке добычи или к перегреву оборудования. Учёные Пермского Политеха впервые создали способ, позволяющий точно рассчитать мощность обогрева в зависимости от погоды. Это поможет исключить риск аварийной остановки добычи нефти и газа, избежать миллионных убытков, а также в несколько раз снизить энергозатраты, сообщили в пресс-службе вуза.

ИСТОЧНИК ФОТО: ПНИПУ.

На сегодняшний день в Арктике открыто 360 месторождений, которые, по оценкам специалистов, к 2050 году смогут обеспечивать до 20–30% всей добычи нефти в стране. И особые климатические условия здесь предъявляют повышенные требования к надёжности оборудования.

Достаточно часто в условиях низких температур выходит из строя обратный клапан, установленный внутри скважины и обеспечивающий движение нефти и газа строго наверх. Заклинивание этой детали создаёт прямую угрозу аварийной остановки скважины, повреждает дорогостоящее оборудование и, как следствие, приводит к существенным убыткам. 

Для предотвращения обледенения клапана внутри устанавливают специальный нагреватель. Сегодня мощность нагревателей настраивается приблизительно, по средним значениям. Из-за этого клапан либо прогревается недостаточно, что ведет к обледенению, либо перегревает оборудование и ведёт к лишним энергозатратам.

Учёные Пермского Политеха впервые в мире создали способ расчета обогрева нефтяных клапанов при разных температурах. Новый способ поможет не только сократить затраты на электроэнергию в несколько раз, но и предотвратить аварийные остановки скважин из-за обледенения.

С помощью цифровой модели обратного клапана учёные задавали разные температуры (от -30 до -70°C) и мощности нагревателя (от 60 до 96 Вт) и рассчитывали распределение тепла внутри клапана. В ходе экспериментов ученые определили точные значения для каждой мощности нагревателя.

"Созданная модель позволяет точно определять необходимую мощность обогрева клапана в зависимости от погоды. Для этого инженер берет показатели температуры на месторождении и геометрические параметры клапана. Модель обрабатывает все данные и выдает конкретные числовые значения, которые можно использовать при настройке оборудования", — пояснил Никита Костарев, доцент кафедры "Конструирование и технологии в электротехнике" ПНИПУ, кандидат технических наук.

По оценке учёных, точные расчёты позволят уменьшить число внеплановых остановок и даст заметный экономический эффект.