Учёные Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали трёхмерную математическую модель для изучения процессов тепломассопереноса в скважине при добыче «тяжёлой» нефти с использованием электрического призабойного нагрева. Это новшество поможет оптимизировать длину нагревателя, что, в свою очередь, позволит повысить эффективность работы насосов и сократить материальные затраты.
Трёхмерная модель ПНИПУ отличается от предыдущих моделей тем, что она включает область с перфорированной трубой, что позволяет более точно оценивать распределение температуры в скважине. Это важно для снижения вязкости нефти и предотвращения отложений, что сохраняет эффективность работы нагревателя. Модель позволяет изучать закономерности процесса тепломассопереноса и выявлять области наибольшей скорости перемещения нефти — около перфорированных отверстий рядом с нагревателем и центробежным насосом. Наименьшая вязкость наблюдается в центре потока и рядом с нагревателем.
Учёные также провели расчёты для определения необходимой длины нагревателя, достаточной для стабильной перекачки жидкости. Они сравнили аппараты разной мощности и длины, поддерживая одинаковую рабочую температуру — 122°С. Результаты показали, что нагрев нефти устройством длиной 1 м происходит быстрее на участке от 0 до 2 м, поскольку удельная мощность этого нагревателя выше, чем у 3- или 5-метрового.
Эти исследования позволят снизить эксплуатационные ограничения и повысить эффективность разработки месторождений тяжёлой нефти, одновременно уменьшив затраты.