Российские ученые придумали, как сделать добычу газа в Арктике безопаснее

МОСКВА, 25 фев — РИА Новости. Уникальный метод, разработанный специалистами Института прикладной механики Российской академии наук (ИПМех РАН), призван значительно снизить аварийность и повысить эффективность добычи газа на арктических месторождениях России. Как сообщили РИА Новости в пресс-службе Российского научного фонда (РНФ), данный подход базируется на комплексном исследовании пластов сложных газовых месторождений, что позволяет более точно оценивать их состояние и оптимизировать процесс добычи.

Арктические газовые месторождения часто характеризуются наличием слабых песчаников — пород, которые подвержены разрушению при добыче газа. Это создает дополнительные сложности, поскольку при отборе газа из скважины давление в продуктивном пласте оказывается выше, чем внутри самой скважины, что может приводить к деформациям и повреждениям горных пород. Учёные ИПМех РАН разработали метод, учитывающий эти особенности, что позволяет минимизировать риски обрушений и повысить безопасность эксплуатации месторождений.

Внедрение данного метода не только способствует увеличению объёмов добычи за счёт более стабильной работы скважин, но и снижает вероятность аварийных ситуаций, что особенно важно в условиях сурового арктического климата и удалённости объектов. Кроме того, комплексный подход к исследованию пластов открывает новые возможности для мониторинга состояния месторождений в реальном времени и адаптации технологий добычи под изменяющиеся геологические условия. Таким образом, инновации, созданные российскими учёными, играют ключевую роль в обеспечении устойчивого и безопасного развития газовой промышленности в Арктике, что имеет стратегическое значение для энергетической безопасности страны.

Современная добыча газа сталкивается с серьезными техническими вызовами, связанными с механическим воздействием на стенки скважин. Разница давлений внутри и снаружи скважины способствует поступлению газа, однако одновременно увеличиваются напряжения, действующие на породу вокруг ствола. Эти напряжения вызывают разрушение горных пород, что приводит к выносу песка и обломков внутрь скважины. Вследствие этого возникают аварийные ситуации, ускоренный износ оборудования и необходимость дополнительной очистки газа от твердых примесей, что значительно повышает эксплуатационные затраты и снижает эффективность добычи.

До настоящего времени предсказать точный момент, при котором начинается разрушение породы под воздействием нагрузок, оставалось сложной задачей из-за сложности геомеханических процессов и неоднородности пород. Для преодоления этой проблемы ученые Института проблем механики имени А.Ю. Ишлинского РАН разработали экспериментальную методику, позволяющую воспроизвести в лабораторных условиях реальные геометрии напряжений, возникающих на стенках газовых скважин. В рамках исследований они тщательно изучили образцы песчаников, взятых с месторождений в российской Арктике, используя комплекс современных методов анализа, включая микроструктурный и механический анализ.

Полученные результаты позволяют не только лучше понять механизмы разрушения пород под воздействием эксплуатационных нагрузок, но и разрабатывать более надежные технологии укрепления стенок скважин, а также оптимизировать режимы добычи газа для минимизации риска аварий. В конечном итоге такие исследования способствуют повышению безопасности и экономической эффективности газодобывающей отрасли, что особенно важно для освоения сложных и удаленных месторождений.

Современные методы исследования горных пород и фильтрационных систем позволяют значительно повысить эффективность добычи и безопасность эксплуатации скважин. Исследователи установили, что из пласта выносятся не только отдельные зерна размером около 0,08 миллиметров, но и более крупные фрагменты породы, достигающие 0,35 миллиметров. Эти данные стали ключевыми для выбора оптимального размера набивки фильтров, которые устанавливаются внутри скважины. Благодаря правильно подобранной набивке фильтры способны надежно удерживать как мелкие зерна, так и более крупные обломки породы, предотвращая их попадание в добываемый поток и снижая риск повреждения оборудования.

Для более глубокого понимания внутренней структуры породы ученые использовали высокоразрешающий микротомограф, создающий трехмерные двойники образцов. Это позволило визуализировать состав и расположение частиц внутри породы с высокой точностью. Дополнительно физическое моделирование помогло определить безопасный перепад давлений, при котором стенки скважины сохраняют свою устойчивость и не подвергаются разрушению. Такие комплексные исследования способствуют разработке более надежных технологий бурения и эксплуатации, минимизируя экологические и технические риски.

В итоге, интеграция современных методов анализа и моделирования открывает новые возможности для оптимизации работы скважин и повышения их долговечности. Это не только улучшает экономические показатели добычи, но и способствует сохранению природных ресурсов и безопасности окружающей среды.

Разработка арктических месторождений газа сопряжена с множеством сложных задач, среди которых особое внимание уделяется обеспечению устойчивости скважин и предотвращению разрушения пород вокруг них. Ученые Института прикладной механики Российской академии наук (ИПМех РАН) предложили инновационный метод, который позволяет детально моделировать поведение горных пород вблизи скважин на этапе проектирования. Этот подход дает возможность не только предсказывать реакцию пород при добыче газа, но и выбирать оптимальные режимы эксплуатации, минимизируя риски и повышая безопасность разработки.

Разработанный метод также помогает эффективно бороться с одной из самых острых проблем — выносом песка в скважины, что особенно актуально для "слабых" пород, характерных для арктических месторождений. По словам руководителя проекта, научного сотрудника лаборатории геомеханики ИПМех РАН Валерия Химули, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), результаты исследования значительно продвигают понимание процессов, происходящих в породах при добыче газа, и способствуют разработке новых технологий для контроля состояния скважин.

Таким образом, данный научный труд не только расширяет теоретические знания в области геомеханики, но и имеет практическое значение для нефтегазовой отрасли, обеспечивая более надежную и эффективную эксплуатацию месторождений в суровых климатических условиях Арктики. Внедрение этих разработок позволит повысить экономическую эффективность добычи и снизить экологические риски, связанные с нарушением целостности пород и последующим загрязнением окружающей среды.

Современные технологии и научные исследования играют ключевую роль в обеспечении безопасности и надежности работы скважин, особенно в условиях удаленных и труднодоступных месторождений. Полученные результаты исследований позволят значительно уменьшить риски аварий, связанных с обрушением стенок скважин и выходом из строя оборудования. Это имеет особое значение для объектов, где проведение ремонтных работ сопряжено с большими затратами и длительными временными рамками. В рамках нового проекта Российского научного фонда (РНФ) мы начали развивать предложенный подход, чтобы в дальнейшем создавать более точные и научно обоснованные рекомендации. Эти рекомендации будут применимы к широкому спектру горно-геологических условий и различных режимов эксплуатации скважин, что повысит эффективность и безопасность добычи полезных ископаемых. Такой комплексный подход позволит не только снизить экономические риски, но и минимизировать воздействие на окружающую среду. В заключение, дальнейшее развитие данного направления исследований откроет новые возможности для оптимизации процессов и повышения устойчивости работы горнодобывающей отрасли в целом, — отметил он.

Источник и фото - ria.ru