НИС1

1. Применение полимерных материалов в нефтегазовой отрасли

Подготовил Варенцов А.Д., 5342706/60601

2. Актуальность

Освоение новых месторождений происходит в условиях
многолетнемерзлых грунтов (ММГ), низких температур, высокой
обводнённости и отсутствия транспортной инфраструктуры, что требует
новых материалов и конструкций [1, 2, 4, 5].
Доставка металлоконструкций в труднодоступные районы крайне дорога;
замена стали на ПКМ (плотность в 5–7 раз ниже) позволяет снизить массу
конструкций и затраты на антикоррозионную обработку [1, 4, 5].
Отсутствуют системные данные о старении, водопоглощении, УФдеградации и изменении механических свойств ПКМ при длительной
эксплуатации в северных регионах [2, 3, 5].
Для ответственных конструкций (сваи, трубопроводы, опоры) необходим
контроль фактического состояния без разрушения изделия, что требует
разработки методик и баз данных [2, 3, 4].

3. Проблемы

Отсутствие стандартов и НТД на ПКМ для нефтегазовой отрасли.
Отсутствие данных о деградации ПКМ-свай в условиях ММГ и
невозможность оценки их фактического состояния.
Недостаток данных о совместном воздействии УФ-излучения, температуры
и влажности на ПКМ.
Ограниченные возможности гидродинамических симуляторов для
моделирования МУН.
Перенос решений о замене стали на ПКМ из центральных регионов в
северо-восточные невозможен без дополнительных исследований.

4. Какие аспекты исследованы

Водопоглощение и его влияние на механические свойства ПКМ
Деградация ПКМ при низких температурах
Отсутствие НТД и стандартов для ПКМ в нефтегазовой отрасли
Применение ПКМ для свайных фундаментов
Необходимость неразрушающего контроля и образцов-свидетелей
Влияние климатических факторов (УФ, температура, влага) на
ПКМ

5. Исследования автора

Во всех работах применён комплексный подход: анализ нормативнотехнической документации, лабораторные испытания, полигонные испытания
на климатическом полигоне ЯНЦ СО РАН с макетами свай и образцамисвидетелями, микроскопия структуры и изломов, гидродинамическое
моделирование в Tempest More и tNavigator.
Использованы характеристики стекло- и базальтопластиков на полиэфирной и
термопластичных матрицах (ПБТ, ПК, ПА), результаты выдержек в воде ,
холоде и под УФ , параметры объекта АВ₂ Кечимовского месторождения, а
также нормативные требования.
Анализ включает оценку деградации через коэффициенты, регрессионные
уравнения падения прочности и удлинения, микроструктурные изменения,
гидродинамические расчёты порового объёма и подбор оптимального объёма
закачки полимера, а также экономическую оценку эффективности замены
стали на ПКМ.

6. Полученные результаты и выводы

Анализ отечественной и международной НТД показал, что прямых запретов на
применение ПКМ на нефтегазовых объектах нет, но существующие документы
не учитывают весь комплекс факторов эксплуатации
За 742 дня экспозиции в ММГ снижение прочности стеклопластиковых свай
составило не более 10%, при этом максимальная деградация зафиксирована в
зоне II (0,3 м ниже уровня грунта), где водопоглощение максимально (0,707%
за 730 дней)
При совместном воздействии УФ, температуры (+45°С) и влажности (90%)
снижение прочности ПКМ на 20% происходит через 6103 часа, относительного
удлинения — через 4125 часов, при этом модуль Юнга не изменяется
Моделирование полимерного заводнения на объекте АВ₂ Кечимовского
месторождения показало, что наибольшая эффективность достигается при
закачке 2% порового объёма: дополнительная добыча 4,86 тыс. т при
отношении доп. добычи к массе реагента 883,63 т/т
Испытания ударной вязкости при +20…–60°С показали, что ПБТ становится
хрупким (1,3 Дж/см² при –60°С против 6,9 при +20°С), ПК сохраняет высокие
значения (32,8 против 36,7 Дж/см²), а ПА после 96 часов водопоглощения при
–60°С падает до нуля из-за частиц замерзшей воды вокруг волокон

7. Вопросы для дальнейших исследований

Как обеспечить единую структуру НТД для ПКМ в нефтегазовой отрасли?
Какие методы неразрушающего контроля наиболее эффективны для ПКМсвай в ММГ?
Как прогнозировать длительную прочность ПКМ с учётом совместного
воздействия УФ, температуры и влаги?
Какие ПКМ оптимальны для сейсмоактивных зон Арктики?
Какова экономическая эффективность замены стали на ПКМ с учётом
логистики и срока службы?

8. Список используемых источников

1.
Ермаков Б.С., Швецов О.В., Ермаков С.Б. Особенности применения полимерных
композиционных материалов при обустройстве нефтегазовых месторождений Арктического
пояса // Глобальная энергия. 2025. Т. 31, № 1. С. 112–121.
2.
Нечаев Д.В., Швецов О.В., Ермаков С.Б. Оценка деградации свайных полимерно-композитных
труб под воздействием УФ-излучения, повышенной температуры и влажности // Глобальная
энергия. 2025. Т. 31, № 1. С. 136–145.
3.
Ровбо А.С., Ермаков С.Б., Карпов И.Д., Койнов Е.Г., Панов Р.А., Шапошников Н.О. Оценка
возможности замены стальных элементов обустройства на элементы обустройства из ПКМ для
производственных процессов на объектах нефтедобычи // PROHEFТЬ. Профессионально о
нефти. 2024. Т. 9, № 2. С. 130–135.
4.
Швецов О.В., Лебедев М.П., Ермаков Б.С., Нечаев Д.В., Карпов И.Д. Использование
полимерных композиционных материалов при строительстве и обустройстве месторождений на
многолетнемерзлых грунтах // Глобальная энергия. 2024. Т. 30, № 4. С. 74–86.
5.
Юшкова О.А., Ивлева Т.В. Особенности гидродинамического моделирования методов
увеличения нефтеотдачи пласта в симуляторах Tempest More и tNavigator. Подбор оптимального
объёма закачки полимерного раствора на примере объекта АВ₂ Кечимовского месторождения
// Oilfield engineering. 2019. № 8(608). С. 25–29.