В арктических территориях сосредоточено значительное количество нефтегазовых ресурсов России: здесь обнаружено более 360 месторождений, которые к 2050 году могут предоставлять до 30% внутренней нефтедобычи.
Тем не менее зимние морозы ниже –50°C регулярно приводят к сбоям в работе ключевых узлов скважин. Специалисты Пермского Политеха впервые создали метод точного определения мощности обогрева обратных клапанов при различных температурах. Об этом сообщили в пресс-службе университета.
Обратный клапан является важным компонентом скважины, который обеспечивает подъем нефти и газа строго вверх. В условиях сильного мороза влага внутри клапана замерзает, что приводит к его заклиниванию и остановке работы скважины. Убытки от непредвиденных простоев и ремонтов достигают сотен миллионов рублей в год. Для защиты внутренней части клапана устанавливается электрический нагреватель, однако до сих пор его мощность задавали приблизительно: при недостаточной мощности клапан замерзает, а при избыточной – происходит перегрев.
Исследователи кафедры «Конструирование и технологии в электротехнике» ПНИПУ разработали цифровую модель клапана с актуальными геометрическими характеристиками. В данной модели учтены охлаждение корпуса морозным воздухом и теплообмен с нефтью, которая забирает тепло от деталей.
В ходе серии симуляций задавались температуры от –30 до –70°C и мощности нагревателя от 60 до 96 Вт, в результате чего было вычислено распределение тепла внутри клапана. Полученные результаты конкретны: при 60 Вт механизм теряет защиту от замерзания при температуре ниже –44°C; при 72 Вт – ниже –52°C; при 84 Вт – ниже –60°C; для надежной работы при –70°C требуется 96 Вт.
«Созданная модель позволяет точно рассчитывать необходимую мощность обогрева в зависимости от погодных условий. Инженер вводит температуру на месторождении и геометрические параметры клапана – модель предоставляет конкретные числовые значения для настройки оборудования», – пояснил доцент кафедры Никита Костарев.
По оценкам авторов, точные расчеты помогут значительно снизить энергозатраты и исключить риск аварийной остановки скважины – это особенно важно для удаленных промыслов, где ремонт и запуск оборудования в условиях Крайнего Севера обходятся в миллионы рублей.
Фото: hi-tech.mail.ru