В последние годы в Западной Сибири наблюдается истощение традиционных нефтяных месторождений, что стимулирует поиск новых источников углеводородов. Особое внимание уделяется разработке месторождений в сложных климатических условиях Восточной Сибири и Арктического региона, где добыча нефти сталкивается с технологическими и экологическими вызовами.
Одной из значительных проблем является высокая вязкость нефти, затрудняющая её подъём на поверхность без предварительного подогрева горных пород. Наиболее эффективным методом является использование перегретого пара, который проникает в пласт и разогревает его до 200–300 °C, способствуя «растопке» нефти. Однако данный метод имеет недостатки, связанные с высокой тепловой нагрузкой и негативным воздействием на окружающую среду.
Учёные Пермского Политехнического университета разработали виртуальный двойник скважины с точностью прогноза 95%, позволяющий оптимизировать режим прогрева, минимизировать тепловые потери и обеспечить безопасность эксплуатации.
По оценкам Министерства природных ресурсов, при текущем уровне добычи рентабельных запасов нефти России хватит примерно на 26 лет. Из общих 31 миллиарда тонн разведанных запасов экономически целесообразно извлекать около 13 миллиардов, сосредоточенных в Западной Сибири и Поволжье. Более 70% неразведанных ресурсов находятся в Арктике и зонах вечной мерзлоты. Освоение этих запасов необходимо для предотвращения снижения объёмов добычи и сохранения важного источника доходов.
Для успешного освоения месторождений в сложных климатических условиях требуются инновационные технологии и методы управления процессами тепломассопереноса. Один из перспективных подходов — разработка теплоизолированных лифтовых труб (ТЛТ), минимизирующих тепловые потери и предотвращающих разрушение фундамента месторождения.
Учёные Пермского Политехнического университета создали 3D-модель тепломассопереноса в ТЛТ для прогнозирования распределения тепловой энергии в скважинах с термокейсами. Эта модель помогает оптимизировать режим прогрева и эффективно использовать тепловую энергию. Результаты исследования опубликованы в журнале «Научно-технический вестник Поволжья».