Карта научных проектов: Институт нефти и газа

Бурение в Арктике

Исследование сопряжённых тепло-гидравлических процессов при бурении скважин и разработка рецептур буровых растворов для снижения скорости процесса растепления многолетнемёрзлых пород в условиях Арктического региона.

Проект, выполняющийся под научным руководством доцента кафедры бурения нефтяных и газовых скважин ИНиГ СФУ, доцента кафедры теплофизики ИИФиРЭ А. В. Минакова, посвящён проведению комплексных междисциплинарных расчётно-экспериментальных исследований и разработке на их основе способов снижения скорости процесса растепления многолетнемерзлых пород (ММП) при строительстве нефтегазовых скважин на месторождениях Красноярского края.

В настоящее время основная часть новых месторождений нефти и газа Красноярского края разрабатывается в северных широтах в условия ММП. Освоение месторождений в таких условиях приводит к значительному повышению капитальных затрат, связанных с необходимостью предотвращения растепления многолетнемёрзлых пород. Поэтому разработка способов снижения негативного теплового воздействия при бурении скважин является актуальной задачей.

Основным научным результатом проекта будет комплексная методика расчёта сопряжённого теплообмена скважины и окружающей горной породы с учётом фазовых переходов и циркуляции бурового раствора в процессе бурения. С помощью данной методики будет проведено исследование теплогидравлических процессов в скважине и окружающей её горной породе в процессе бурения. Впервые будет проведён систематический анализ влияния свойств буровых жидкостей различного назначения на процесс растепления скважины в условиях ММП. Кроме того, планируется разработать рецептуры буровых растворов с минимальной растепляющей способностью при сохранении остальных рабочих характеристик.

Команда проекта проведёт лабораторные исследования физико-химических свойств разработанных буровых растворов. На основе полученных данных будут разработаны рекомендации по снижению негативного теплового воздействия на ММП в процессе бурения.

Данный проект предполагает проведение комплексных мультидисциплинарных исследований, относящихся к процессам тепломассообмена, физической и коллоидной химии, гидродинамике многофазных потоков, геологии, математическому моделированию и численным методам механики сплошных сред.

Сроки выполнения: 2018–2020.

Уникальные буровые растворы

Исследование и разработка технологии строительства скважин с управляемой кольматацией.

Строительство скважин на Юрубчено-Тахомском и Куюмбинском нефтегазовом месторождении проводится в сложных горно-геологических условиях и сопровождается поглощением бурового и цементного растворов при бурении под направление, кондуктор и техническую колонну, а также при вскрытии продуктивных горизонтов.

В рамках проекта под руководством заведующего кафедрой бурения нефтяных и газовых скважин А. Л. Неверова проводится исследование и разработка технологии вскрытия продуктивных рифейских отложений с управляемой кольматацией. Изучается консервация при бурении интервалов продуктивного горизонта, особенно при бурении многозабойных скважин. Планируется осуществить подбор кольматирующих добавок и разработать буровые растворы-гели в качестве носителя добавок, позволяющих ликвидировать поглощение буровых и цементных растворов при бурении и последующем креплении скважин.

Сроки выполнения: 2018–2020.

Импортозамещение в алюминиевой промышленности

Получение альтернативного связующего вещества путём терморастворения углей.

Производство алюминия невозможно без использования угольных анодов, изготавливаемых из нефтяного кокса и связующего материала — каменноугольного пека. Кроме того, каменноугольный пек применяется для выработки пекового кокса, электродов и электродных стержней. Дефицит каменноугольного пека только для нужд ОК «РУСАЛ» оценивается в 300 тыс. тонн/год. Кроме того, наиболее серьёзной проблемой технологии производства алюминия с анодами Содерберга является выброс полициклических ароматических соединений, в том числе бенз(а)пирена, которые представляют собой канцерогенную опасность электролизного производства с самообжигающимися анодами. Проблема замещения каменноугольного пека альтернативными видами связующего и снижение его канцерогенной активности в Красноярском крае стоит очень остро.

Исследования научного коллектива, возглавляемого доцентом базовой кафедры химии и технологии природных энергоносителей и углеродных материалов Ф. А. Бурюкиным, проводятся совместно с учёными ИХХТ СО РАН, осуществляются при поддержке ОК «РУСАЛ» и направлены на получение экологичного пека непосредственно из угля, минуя стадию высокотемпературного коксования.

Преимущества разработанной технологии следующие: высокий выход пека (до 60 %, по сравнению с 2 % по традиционной технологии); содержание бенз(а)пирена в 10 раз ниже, чем в каменноугольном пеке; себестоимость более чем на 100$/т ниже импортного пека.

Сроки выполнения: 2018–2020.

Трубопровод без забот

Исследования и разработка технологий оперативного обнаружения утечек и несанкционированных врезок.

Значительная часть объектов магистральных трубопроводов введена в эксплуатацию в 60–80-е годы прошлого века, в связи с чем повышается риск разгерметизации трубопровода и выхода нефти на поверхность. Также на многотысячной протяжённости линейной части магистральных трубопроводов обустраиваются несанкционированные врезки, которые приносят огромные убытки эксплуатирующим организациям, связанные как с потерей продукта, так и с экологическими последствиями.

Проект, выполняющийся коллективом учёных под руководством заведующего кафедрой топливообеспечения и горюче-смазочных материалов Ю. Н. Безбородова, направлен на решение актуальной задачи, связанной с оперативным обнаружением утечек в линейной части трубопровода и несанкционированных врезок. Планируется исследовать электромагнитные и акустические методы обнаружения, а также процессы, возникающие при разгерметизации трубопровода или несанкционированной врезке, и разработать технологии их применения на объектах магистрального трубопроводного транспорта.

Сроки выполнения: 2018–2020.

Предсказываем скважину

Расчётно-экспериментальное исследование транспорта шлама в кольцевых каналах.

Проект, выполняющийся под научным руководством старшего преподавателя кафедры бурения нефтяных и газовых скважин В. А. Жигарева, посвящён исследованию процессов транспорта шлама в кольцевых каналах в процессе бурения и эксплуатации скважин. Актуальность проекта в том, что, несмотря на огромное количество теоретических, расчётных и экспериментальных исследований течений бурового раствора и транспорта шлама в скважинах, существующие данные не могут дать необходимую информацию обо всех характеристиках течения в требуемом широком диапазоне параметров буровой колонны и реологических свойств жидкости для эффективного транспорта шлама.

Для эффективного и надёжного управления процессом бурения критически важно иметь информацию о гидравлическом сопротивлении и структуре течения в скважине непосредственно в процессе бурения. В связи с этим желательно иметь методики, способные с хорошей точностью в очень широком диапазоне параметров предсказывать эти характеристики. Создание таких методик является одной из целей проекта. Для решения этой проблемы предлагается разработать методику расчёта течений буровых неньютоновских потоков в кольцевых каналах при наличии частиц выбуренной породы (шлама). Будет осуществлён комплекс экспериментальных и расчётных исследований по изучению влияния различных реологических свойств бурового раствора на структуру течения и эффективность выноса шлама; изучено влияние геометрических параметров кольцевых каналов, концентрации шлама на структуру течения буровых неньютоновских потоков. Планируется провести расчётные исследования для определения критических режимов бурения и разработать методику расчёта транспорта шлама в кольцевых каналах.

Сроки выполнения: 2018–2020.

Гололеда не будет!

Теоретический анализ и экспериментальные исследования процессов разрушения снежно-ледяных образований с помощью режущих инструментов.

Значительное увеличение объёмов снегоуборочных работ в зимнее время, непрерывный рост интенсивности и скорости движения автомобильного транспорта, ужесточающиеся требования к содержанию дорожного покрытия при нехватке средств на приобретение новой техники делают актуальной работу по совершенствованию существующих и созданию новых рабочих органов для разработки твёрдых сред (уплотнённый снег, лёд), чтобы повысить эффективность их разрушения без увеличения мощности базовой машины.

Проект доцента кафедры авиационных горюче-смазочных материалов А. В. Лысянникова предполагает установку на рабочие органы принципиально нового режущего инструмента в виде дисковых резцов. Основным преимуществом такого инструмента является возможность на порядок уменьшить путь трения и заменить механизм трения скольжения режущей кромки отвала (зуба) механизмом трения качения (диск перекатывается вдоль забоя). Это увеличит долговечность режущего инструмента, снизит динамические нагрузки на рабочий орган, уменьшит энергоёмкость и повысит эффективность разрушения разрабатываемого массива.

Сроки выполнения: 2018–2020.

Вы можете отметить интересные фрагменты текста, которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.