Математическая модель прочистит засоры в нефтепроводах

Ученые из Пермского национального исследовательского политехнического университета (Пермь) детально исследовали механизм оседания воска на стенках нефтепроводов и создали модель, на основании которой можно будет прогнозировать место и интенсивность выпадения отложений, а также разработать и оптимизировать способы борьбы с их образованием.

Интенсивность образования парафиновых отложений авторы определяли в уникальном лабораторном стенде, имитирующем процесс движения нефти по трубопроводу с воссозданием термобарических условий процесса, то есть температуры и давления. Тестовая секция лабораторной установки представляет собой двойной трубопровод, по внутренней поверхности которого течет горячая нефть, а по внешней — охлаждающая жидкость — хладагент.

Исследования показали, что в большей степени на образование парафиновых отложений влияют температурные условия. Однако оказалось, что зависимость нелинейная: чем ближе температура потока к значению, при котором начинается кристаллизация отложений (порядка 15–30°С), тем интенсивнее происходит образование отложений. В то же время при температуре стенки выше температуры начала кристаллизации процесс останавливается. Все полученные результаты авторы объединили в математическую модель, которая описывает выявленные зависимости и позволяет рассчитать риск образования восковых отложений. Исследователи проверили модель на фактических данных о распределении отложений по длине 10 нефтедобывающих скважин. Отклонение наблюдаемых показателей от расчетных составило 3–6%, что позволяет говорить о высокой точности модели и ее способности прогнозировать образование отложений в различных условиях. Так, с помощью предложенной модели можно определить, на каких участках труб необходимо организовать методы борьбы с отложениями и какие подходы будут оптимальными.

Использование полученной модели поможет оптимизировать существующие методы очистки от восков — глубину механической очистки скважины и параметры горячей промывки, — что повысит их эффективность и безопасность, а также снизит затраты на борьбу с образованием воскового осаждения. Полученные данные также позволят увеличить производительность скважин и снизить затраты на их эксплуатацию, а также повысить безопасность перекачивания нефти и снизить риски аварийных ситуаций. Кроме того, эти исследования могут привести к развитию новых методов очистки и переработки нефти — в условиях ограниченности нефтяного ресурса эта задача только набирает актуальность.