Ученые Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. усовершенствовали технологию фильтрации в стволах нефтяных и газовых скважин. Метод позволит значительно снизить аварийность оборудования и увеличить эффективность добычи нефти и газа.
Авторами исследования выступили заведующий кафедрой «Математика и моделирование» Физико-технического института, профессор Вадим Крысько, профессор кафедры «Прикладная математика и системный анализ» ФТИ Антон Крысько, аспирант кафедры «Математика и моделирование» Леонид Калуцкий и главный научный сотрудник института проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Алена Захарова.
Исследователи предложили использовать в качестве фильтров для удаления твердых частиц пористые металлические нанопластины. Они создали математическую модель для проектирования таких пластин, в которой учитываются влажность и возможность различных деформаций.
Ученые разработали технологию для проектирования «умных» материалов с заранее заданными свойствами. Такие материалы на основе пористых нанопластин будут адаптированы к агрессивной среде, в которой находятся фильтры, высокой минерализации, температуре, давлению. Благодаря использованию предложенной модели фильтрация в стволе добывающих скважин в призабойной зоне плата будет проводиться гораздо качественнее, на наноуровне, что позволит продлить срок службы оборудования и увеличить эффективность добычи.
Технология позволит улучшить очистку добываемого флюида – смеси воды, газа, нефти и конденсата – от твердых частиц, которые попадают туда в результате бурения и добычи. Качественная очистка важна, чтобы продлить срок эксплуатации насосов, которые качают на поверхность флюид.
В процессе эксплуатации фильтры засоряются. Для очистки фильтров, которые сейчас используются на скважинах, приходится регулярно останавливать работы по добыче. Благодаря разработке ученых возможно увеличить интервал обслуживания фильтров. Применение «умного» материала позволит влиять на процесс фильтрации: моделировать процесс накопления твердых фракций, с помощью конструкции фильтра увеличить его эффективную емкость.
Модель пористых нанопластин найдет применение также в аэрокосмической
промышленности, транспортной отрасли, биоинженерии, электронной коммуникации,
атомной энергетике, медицине, металлургии и машиностроении. Научные
исследования проведены в рамках сотрудничества с институтом гидродинамики имени
М.А. Лаврентьева Сибирского отделения РАН по гранту Российского научного
фонда.