Модели позволят сделать глубоководную добычу нефти безопаснее

Исследователи из Университета Райса разрабатывают комплексную модель, которая будет предсказывать, как рассол, нефть и газ, извлеченные из сверхглубоких скважин, реагируют на все условия на пути к поверхности, и предложит стратегии для поддержания потока.

Глубоководная добыча связана не только с углеводородами, но и с пластовой водой (рассолом), химическими веществами и материалами, из которых состоит сложное оборудование для современной нефтедобычи. При высоких давлениях и температурах рассол может образовывать кислые смеси, вызывающие коррозию труб, или твердые минеральные отложения (солевые отложения, или скейл), которые препятствуют потоку в скважине.

Проект, поддержанный грантом в $1.2 млн от Research Partnership to Secure Energy for America (подрядчика Министерства энергетики США), объединяет экспертизу профессоров Уолтера Чепмена, Кеннета Кокса и Мейсона Томсона в области материаловедения и компьютерного моделирования. Их цель — проанализировать поведение рассола и его среды в масштабах от молекулярного до макроуровня.

Модель на молекулярном уровне, основанная на уравнении SAFT (Statistical Associating Fluid Theory) Чепмена и опыте Томсона в рамках Brine Chemistry Consortium, позволит прогнозировать риск образования скейла и коррозии, препятствующих потоку, на основе переменных параметров конкретного месторождения. Это сэкономит деньги, снизит риски и сделает глубоководную добычу безопаснее и экологичнее. "Речь идет о обеспечении потока", — пояснил Чепмен. — "Компании хотят сохранить производительность, зная, как бороться с потенциальными препятствиями".

Сложность возрастает по мере бурения на больших глубинах. Для сверхглубоководных скважин (глубина воды более 7500 футов) характерны экстремальные температуры до 500°F и давления свыше 25 000 фунтов на квадратный дюйм, которые могут превращать безобидные смеси в разъедающие кислоты или закупоривающие твердые отложения. "У нас ограниченный объем данных, полученных в основном при комнатной температуре и атмосферном давлении. Наша задача — максимально эффективно использовать эти данные для моделирования экстремальных условий", — отметил Кокс.

Конечная цель команды — создать единую модель, способную описать поведение всех фаз (газов, воды, водных растворов и углеводородов) на всем пути от высокотемпературных высоконапорных условий в скважине через платформу и вплоть до транспортировки и переработки. Такая модель поможет компаниям планировать стратегию разработки месторождения, выбирать материалы и оборудование еще до инвестирования миллионов долларов в установку платформы.