ПІДВИЩЕННЯ БЕЗПЕКИ ПРАЦІ ПРИ ПРОВЕДЕННІ ГІДРОСТРУМИННОЇ ВОДОПОЛІМЕРНОЇ ПЕРФОРАЦІЇ СВЕРДЛОВИН
Анотація
У статті акцентовано увагу на актуальності проблеми забезпечення безпечних умов праці при виконанні гідроструминної водополімерної перфорації свердловин – сучасної інноваційної безвибухової технології, що активно впроваджується в процесах освоєння та інтенсифікації видобутку нафти і газу. Такий підхід дозволяє суттєво знизити ризики, пов’язані з використанням традиційних вибухових методів, проте висуває нові вимоги до технічної безпеки, зокрема через застосування високих тисків. У процесі аналізу встановлено основні джерела небезпеки, що супроводжують зазначену технологію: перевищення допустимого рівня тиску, ймовірність виникнення гідравлічних ударів, а також помилки оператора, які можуть призвести до аварійних ситуацій. З метою зниження впливу людського чинника і мінімізації ризиків запропоновано впровадження автоматизованих систем керування технологічним процесом за рахунок створення інтелектуальних сенсорних систем контролю високого тиску. Для цього методом атомізаційного гідролізу було синтезовано магнітний нанопорошок La0.6Sr0.3Mn1.1O3 (LSMO) та ущільнено під різним тиском до 1600 МПа. Було всебічно досліджено його фазовий склад, кристалічну структуру, морфологію, магнітні, магніторезонансні, транспортні, магнітоопірні та бароопірні властивості. Було показано, що зі збільшенням тиску до 1600 МПа коефіцієнт заповнення в компактах збільшується, зменшуючи середню відстань між частинками. У діапазоні кімнатних температур нанопорошок LSMO знаходиться у феромагнітному стані з температурою Кюрі 367 oK і не залежить від тиску ущільнення. Зі збільшенням тиску монотонне зменшення питомого опору зумовлене зменшенням відстані між частинками. Виявлено гігантський ефект бароопірності з встановленням наступних важливих прикладних властивостей: ефект бароопірності не обмежується температурою Кюрі та спостерігається як у феромагнітному, так і в парамагнітному станах; ефект бароопірності при постійному тиску незначно залежить від температури в широкому діапазоні від –193 до +127 ℃; в діапазоні тисків від 0 до 400 МПа ефект бароопірності має найвищу чутливість, яка дорівнює 0,1%/МПа. Зроблено висновок щодо доцільності впровадження LSMO в системи безпечного управління процесами гідроструминної водополімерної перфорації нафтових і газових свердловин.
Посилання
2. Pogrebnyak V. G., Chudyk I. I., Pogrebnyak A. V., Perkun I. V. High-efficiency Casing Perforation Oil and Gas Wells. SOCAR Proceedings. 2021. № 2, P. 112–120. doi: 10.5510/OGP2021SI200578.
3. Liu H., Wang F., Wang Y., Gao Y., Cheng J. Oil well perforation technology: Status and prospects. Petroleum Exploration and Development. 2014. № 41 (6), P. 798–804. doi: 10.1016/S1876-3804(14)60096-3.
4. Grove B., Werner A., Han C. Explosion-induced damage to oilwell perforating gun carriers. WIT Transactions on the Built Environment. 2006. № 87, P. 165–176. doi: 10.2495/SU060171.
5. Pashchenko A. V., Pashchenko V. P., Prokopenko V. K., Pogrebnyak V. G. [et al.]. Imperfection of the clustered perovskite structure, phase transitions, and magnetoresistive properties of ceramic La 0.6Sr 0.2Mn 1.2-xNi xO 3 ± δ (x = 0-0.3). Physics of the Solid State. 2012. № 54 (4), P. 767–777. doi: 10.1134/S106378341204021X.
6. Wei Z., Pashchenko A. V., Liedienov N. A., Pogrebnyak V. G. [et al.]. Multifunctionality of lanthanum- strontium manganite nanopowder. Physical Chemistry Chemical Physics. 2020. № 22(21), P. 11817–11828. doi: 10.1039/d0cp01426e.
7. Pashchenko A. V., Liedienov N. A., Fesych I. V., Pogrebnyak V. G. [et al.]. Smart magnetic nanopowder based on the manganite perovskite for local hyperthermia. RSC Advances. 2020. № 10(51), P. 30907–30916. doi: 10.1039/d0ra06779b.
8. Pashchenko A. V., Liedienov N. A., Li Q., Pogrebnyak V.G. [et al.]. Control of dielectric properties in bismuth ferrite multiferroic by compacting pressure. Materials Chemistry and Physics. 2021. № 258, art. 123925. doi: 10.1016/j.matchemphys.2020. 123925
9. Liedienov N. A., Fesych I. V., Prokopenko V. K., Pashchenko A. V., Pogrebnyak V.G. [et al.]. Giant baroresistance effect in lanthanum-strontium manganite nanopowder compacts. Journal of Alloys and Compounds. 2023. № 938, art. 168591. doi: 10.1016/j.jallcom.2022.168591.
10. Xia W., Pei Z., Leng K., Zhu X. Research Progress in Rare Earth-Doped Perovskite Manganite Oxide Nanostructures. Nanoscale Research Letters. 2020. № 15 (1), art. 9. doi: 10.1186/s11671-019-3243-0.
11. Tokura Y. Critical features of colossal magnetoresistive manganites. Rep. Prog. Phys. 2006. № 69 (3), P. 797–851.
12. Liedienov N.A., Kalita V.M., Pashchenko A.V., Dzhezherya Yu.I. [et al.]. Critical Phenomena of Magnetization, Magnetocaloric Effect, and Superparamagnetism in Nanoparticles of Non-Stoichiometric Manganite. J. Alloys Compd. 2020. № 836, art. 155440. doi: 10.1016/j.jallcom.2020.155440.
13. Haghiri-Gosnet A.-M., Renard J.-P. CMR manganites: physics, thin films and devices. J. Phys. D: Appl. Phys. 2003. № 36 (8), P. R127 – R150. doi: 10.1088/0022-3727/36/8/201.
14. Liedienov N.A., Wei Ziyu, Kalita V. M., Pashchenko A.V. [et al.]. Spin-dependent magnetism and superparamagnetic contribution to the magnetocaloric effect of non-stoichiometric manganite nanoparticles. Appl. Mater. Today. 2022. № 26, art. 101340. doi: 10.1016/j.apt.2021.101340.
15. Kundys B., Szymczak H. Magnetostriction in thin films of manganites and cobaltites. Phys. Stat, Sol. (a). 2004. № 201(15), P. 3247–3251. doi: 10.1002/pssa.200405427.
16. Dörr K. Ferromagnetic manganites: spin-polarized conduction versus competing interactions. J. Phys. D: Appl. Phys. 2006. № 39(7), P. R125 – R150. doi: 10.1088/0022-3727/39/7/R01.
17. Pashchenko A. V., Pashchenko V. P., Prokopenko V. K., Revenko Yu. F. [et al.]. Influence of structure defects on functional properties of magnetoresistance (Nd0.7Sr0.3)1−xMn1+xO3 ceramics. Acta Materialia. 2014. № 70, P. 218–227. doi: 10.1016/j.actamat.2014.02.014.
18. Dyakonov V., Ślawska-Waniewska A., Nedelko N., Zubov E. [et al.]. Magnetic, resonance and transport properties of nanopowder of La 0.7Sr0.3MnO3 manganites. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2010. № 322 (20), P. 3072–3079. doi: 10.1016/j.jmmm.2010.05.032.
19. Mikhaylov V. I., Zubov E. E., Pashchenko A. V., Varyukhin V. N. (1999). Thermally activated conductivity and current-voltage characteristic of dielectric phase in granular metals. J. Exp. Theor. Phys., 88 (4), 819–825. doi: 10.1134/1.558861.
20. Dyakonov V., Ślawska-Waniewska A., Nedelko N., Zubov E. [et al.]. Magnetic, resonance and transport properties of nanopowder of La 0.7Sr0.3MnO3 manganites. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2010) № 22 (20), P. 3072–3079. doi: 10.1016/j.jmmm.2010.05.032.
21. Savosta M. M., Kamenev V. I., Borodin V. A., Novák P., [et al.]. Ferromagnetic insulating state in manganites: 55Mn NMR study. Phys. Rev. B. 2003. № 67 (9), art. 094403.
22. Blaak R. Optimal packing of polydisperse hard-sphere fluids. II. J. Chem. Phys. 2000. № 112 (20), P. 9041–9045. doi:10.1063/1.481515.
23. Shklovskii B.I., Efros A.L. Tunnel transparency of disordered systems in a magnetic field. JETPh. 1983. № 57 ( 5), P. 470–476.
24. Morup S., Hansen M.F., Frandsen C. Magnetic interactions between nanoparticles. Beilstein J. Nanotechnol. 2010. № 1, P. 182–190. doi: 10.3762/bjnano.1.22.
25. Kawasaki Y., Minami T., Kishimoto Y., Ohno T. [et al.]. Phase Separation in A-Site-Ordered Perovskite Manganite LaBaMn2O6 Probed by 139La and 55Mn NMR. Physical Review Letters. 2006. № 96(3), art. 037202. doi: 10.1103/PhysRevLett.96.037202.
26. Papavassiliou G., Belesi M., Fardis M., Pissas M. [et. al.]. Orbital domain state and finite size scaling in ferromagnetic insulating manganites. Physical Review Letters.2003. № 91(14), art. 147205. doi: 10.1103/PhysRevLett.91.147205.
27. Savosta M. M., Novák P., Jirák Z., Hejtmánek J., Maryško M. Temperature Dependence of 55Mn NMR in Pr0.7Ca0.15Sr0.15MnO3 and Pr0.7Ba0.3MnO3 Ferromagnetic Manganites. Physical Review Letters.1997. № 79 (21), P. 4278 – 4281. doi: 10.1103/PhysRevLett.79.4278.
28. Hueso L. E., Rivas J., Rivadulla F., Lopez-Quintela M. A. Tuning of colossal magnetoresistance via grain size change in La0.67Ca0.33MnO3. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1999. № 86(7), P. 3881–3884. doi: 10.1063/1.371303.
29. Pashchenko А.V., Pashchenko V.P., Prokopenko V.K., Revenko Yu.F., [et. al.]. The role of structural and magnetic inhomogeneities in the formation of magneto-transport properties of the La0.6-xSmxSr0.3Mn1.1O3-δ ceramics. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2016. № 416, P. 457–465. doi: 10.1016/j.jmmm.2016.05.010.
30. Coey J. M. D., Viret M., Molnar S. Mixed-valence manganites. Adv. Phys. 1999. № 48 (2), P. 167–293. doi: 10.1080/000187399243455.
ISSN 
