Технология, предложенная татарстанскими учеными, позволит клонировать керны с высокой точностью

📥 Для эффективной разработки месторождений нефти и газа требуется изучить породу-коллектор, содержащую в своем поровом пространстве воду, нефть и газ. Образцы пород – керн – получают при бурении скважин. Однако процесс их извлечения является дорогостоящим и технически сложным, причем после нескольких лабораторных тестов они становятся непригодными для исследований. Ученые Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета (КФУ) исследовали возможности 3D-клонирования структур стандартных образцов керна, извлекаемых из скважин.

🖼 Как объяснили в пресс-службе КФУ, сначала ученые с помощью микротомографии получили подробные трехмерные изображения внутренней структуры породы, включая ее поровое пространство. Затем на основе этих данных создали цифровые модели кернов, которые адаптировали для печати на 3D-принтере. В перспективе такой способ печати позволит создавать множество реплик стандартных образцов керна с идентичной структурой порового пространства, проводить комплексные исследования и моделировать поведение нефти и газа в заданном пространстве. Это существенно упростит решение научных и инженерных задач.

🥇 В планах участников проекта – работа по повышению точности 3D-копий, в том числе разработка более эффективных методов цифровой обработки томографических данных, которые позволят максимально точно передавать естественную форму порового пространства, а также оптимизация 3D-печати. Планируется переход от печати полимерами к печати материалами, близкими по составу к породам-коллекторам.

#наука

Очистить песок с черноморского побережья помогут микроорганизмы

🆕 Новый способ очищения грунта с побережья Черного моря предложили ученые лаборатории геологии техногенных процессов Естественнонаучного института Пермского государственного национального исследовательского университета. Как сообщает пресс-служба вуза, для этих целей требуется активация микроорганизмов, которые живут в почве. Технология основана на активизации естественных процессов разложения нефтепродуктов. Она учитывает не только характеристики загрязнения, но и особенности самого загрязненного объекта, в том числе микробиологические, что позволяет достичь очистки без нанесения ущерба окружающей среде.

🦾 В процессе очистки через специальное устройство – многоканальный скважинный инъектор – в грунт и воды вводится кислород для активации проживающих там микроорганизмов, способных очищать от специфического загрязнения. Предварительно бактерии собираются, увеличивается их биомасса и вводится обратно в почву и воду.

☑️ Разработка уже прошла экспертизу, ученые получили образцы загрязненного нефтепродуктами песчаного грунта и морской воды для проведения исследований в лабораторных условиях. После их завершения планируется проведение полевых работ непосредственно на побережье Черного моря.

🗺 Новая технология создавалась для применения в Пермском крае, однако ученые предложили использовать ее при проведении работ по очистке береговой зоны Керченского пролива от последствий чрезвычайной ситуации, вызванной крушением двух танкеров: напомним, ЧП произошло в середине декабря, его результатом стал разлив нефтепродуктов.

#наука #экология

Надежность нефтедобывающего оборудования повысится благодаря разработке пермских ученых

⚛️ В Пермском политехе создали новую конструкцию канатной насосной штанги, используемой при добыче нефти с помощью наклонно направленных скважин и скважин с боковыми стволами.

⚙️ Как объяснили в пресс-службе вуза, такие штанги представляют собой канат закрытой конструкции, скрученный из стальных проволок, который закрепляется на установке с помощью специальных заделок. В нижней части они соединяются с плунжером насоса (элемент, создающий давление при перекачке нефти), а в верхней – со станком-качалкой на поверхности скважины. При перекачке нефти происходят возвратно-поступательные движения и штанга ходит вверх и вниз, за счет чего она растягивается и, в некоторых случаях, сжимается. При применении штанги такой конструкции возникают проблемы, поскольку она плохо устойчива к нагрузкам, что приводит к многократному изгибу элемента и возникновению дефектов: между проволоками появляются зазоры и нарушается структурная целостность вблизи заделки. В таких условиях штанга быстро переходит в неисправное состояние и требует остановки работы насоса и выполнения замены со всеми сопутствующими этому затратами.

☑️ Добавив к нижней заделке штанги металлический фиксатор-спираль, пермские политехники тем самым усовершенствовали конструкцию. Такой способ предотвращает изгиб каната и сохраняет его целостность в месте концентрации напряжений и накопления дефектов, при этом не усложняя и не удорожая изделие. По словам заведующего кафедрой горной электромеханики Геннадия Трифанова, фиксатор – это металлическая спираль из коррозионностойкой стали, которая увеличивает жесткость детали на участке вблизи нижней заделки, тем самым предотвращая его отказ. Благодаря тому, что фиксатор имеет противоположное направление свивки по сравнению с канатом, нагрузка на штангу распределяется равномерно.

🛢 Решение, предложенное учеными, позволит повысить срок службы канатных насосных штанг в наклонно направленных скважинах, сокращая затраты на обслуживание и повышая рентабельность добычи.

#наука #нефтедобыча

Томские и китайские химики предложили эффективный метод синтеза зеленого водорода

👨‍👩‍👧‍👦 Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) в содружестве с коллегами из Китая разработали метод, улучшающий электрокаталитические свойства дисульфида молибдена с помощью видимого источника света. Как сообщает пресс-служба вуза, в будущем эта разработка может лечь в основу создания эффективных систем производства зеленого водорода.

👨‍👩‍👧‍👦 Дисульфид молибдена признан перспективным катализатором для производства зеленого водорода: природный минерал молибденит широко распространен, имеет невысокую стоимость и обладает стабильностью, что делает материал хорошей альтернативой дорогой платине. Однако существующие методы, применяемые для увеличения каталитической активности дисульфида молибдена, имеют ряд недостатков, включая высокую температуру и давление для синтеза, использование агрессивных химических реагентов, высокую стоимость. Предложенный томскими и китайскими химиками метод предполагает, что нужный материал может быть получен с помощью раствора ионов железа и источника видимого света, который заменяется солнечным светом. Модифицированный катализатор позволяет произвести водород из воды, используя на 20% меньше энергии по сравнению с обычным молибденитом, подчеркивают исследователи.

👨‍👩‍👧‍👦 В настоящее время они оценивают перспективность модифицированного дисульфида молибдена для использования в сенсорах, оптотехнике и оптоэлектронике. Полученные фундаментальные знания могут лечь в основу создания безопасных и недорогих систем производства зеленого водорода для автомобильного топлива.

#водород #наука

В Томске стартовали испытания биодизеля на российских двигателях

🗺 Ученые-энергетики Томского политехнического университета (ТПУ) при поддержке программы Минобрнауки РФ «Приоритет-2030» национального проекта «Молодежь и дети» приступили к испытаниям опытных образцов альтернативного жидкого топлива. Для этого был запущен пилотный стенд с двигателем внутреннего сгорания. Как отмечает пресс-служба вуза, это первый в России парк оборудования, позволяющий проводить трехступенчатые исследования топлива как для легкового, так и для грузового транспорта.

👨‍💻 По словам младшего научного сотрудника лаборатории тепломассопереноса ТПУ Александра Ашихмина, установленное оборудование и ПО позволяет отслеживать характеристики работы двигателя в режиме реального времени. На установке можно реализовывать работу двигателей в разных режимах: холостой ход с постепенным повышением оборотов, запуск и остановку двигателя на холостом ходу и имитацию работы двигателя в смешанном цикле с нагрузкой. Это позволит испытать работу двигателя на альтернативном жидком топливе как в условиях работы дизель-генераторов, так и транспорта. Преимущество комплекса заключается в его универсальности, малой энергоемкости, автоматизированном процессе работы и простоте обслуживания. Стенд может работать с дизельными двигателями, применяемыми и на грузовом, и на легковом транспорте.

🛡 Разработанный стенд стал последней ступенью испытаний жидких альтернативных видов топлива в реальных условиях эксплуатации. После них можно будет сделать вывод, соответствуют ли опытные образцы по энергетическим, экологическим, технико-экономическим и эксплуатационным показателям действующим и перспективным дизельным ДВС.

⚙️ В настоящее время стенд проходит пусконаладочные работы. На нем будут проводиться холодная и горячая обкатка двигателей, а также испытания альтернативного топлива на основе растительных масел и отходов производства для двигателей внутреннего сгорания.

#наука

Китайские ученые предложили использовать 3D-моделирование для оценки запасов метана в угольных пластах

🇨🇳 Оценку геологических сложных, но перспективных запасов метана угольных пластов на месторождении Чжэнчжуан в бассейне Циньшуй произвели с помощью высокоточного цифрового моделирования, сообщает портал «Глобальная энергия».

⚛️ Работы выполнили исследователи Северокитайского университета науки и технологий и Китайского университета геонаук. Они создали подробную трехмерную модель геологического строения пласта, в которую интегрировали около 100 кв. км сейсмических данных, сведения по 973 скважинам, архивную информацию о добыче газа и воды на 27 скважинах за период с 2010 по 2017 год, а также данные геофизических исследований (электрические, акустические, плотностные и др.). Геомодель позволила реконструировать внутреннюю структуру угольных слоев и оценить трещиноватость и литотипы угля; кроме того, с ее помощью были рассчитаны поля напряжений в породах для точного определения зон, наиболее благоприятных для гидроразрыва пласта. Следующим шагом стало проведение численной симуляции процессов добычи, в ходе которой моделировались осушение пласта, выделение газа и откачка воды. Благодаря этому ученые проанализировали динамическое поведение залежей и рассчитали объем остаточных ресурсов.

⚡️ В результате работы площадь месторождения разделили на 3 типа участков в зависимости от качества залежей: самые перспективные зоны, зоны средней перспективности и экономически малоинтересные участки. Исследователи выяснили, что подавляющее большинство участков первого типа оказались сосредоточены в юго-западной части блока Чжэнчжуан.

☑️ Направление 3D-моделирования может стать важным элементом в стратегии углеродной трансформации для Китая и других стран, решающих проблему истощения углеводородных запасов.

#наука #газодобыча

Российские ученые упростят диагностику коррозии трубопроводов с помощью ультразвука

➡️ Инновацию представили в Северном Арктическом федеральном университете (САФУ) в Архангельске. Как сообщает пресс-служба вуза, при использовании метода диагностики коррозии нефтяных и газовых трубопроводов ультразвуковые датчики измерения толщины размещаются на трубе и не требуют остановки потока.

➡️ Ученые подчеркивают, что ультразвуковой метод проще, чем традиционный гравиметрический, когда в трубопровод помещают образец-свидетель и по потерям металла на нем делают вывод о состоянии всей трубы. Ультразвуковой способ не требует постоянного проведения сварочных работ и остановки потока, потому что датчик, который будет сигнализировать об участках, подверженных коррозии, крепится на трубу, а не врезается в нее.

➡️ Расположив датчики друг от друга на расстоянии диапазона их работы, можно контролировать весь трубопровод: по словам авторов разработки, таким образом датчики будут возбуждать волну, которая будет отражаться от ее стенок, регистрируя дефекты. Коррозия сопровождается потерей металла, поэтому истончение стенки будет свидетельствовать о наличии коррозионного повреждения. Датчик сможет указать места, размеры и глубину дефектов. Полученный сигнал будет обрабатываться в микропроцессорном устройстве.

➡️ В настоящее время разработчики создают специальное программное обеспечение, посредством которого оператор будет видеть несколько графиков, показывающих скорость коррозии и место, где она наиболее активно протекает в конкретный момент.

#наука #трубопроводы

Совместная разработка российских и китайских ученых позволит повысить качество добычи нефти и газа из труднодоступных месторождений

🛢 Метод усиленного безводного гидроразрыва пласта с помощью сверхкритического диоксида углерода, разработанный пермскими политехниками в сотрудничестве с коллегами из Китайского университета нефти и Китайской академии наук, помогает эффективнее производить гидроразрыв пласта на нетрадиционных месторождениях нефти и газа. Его применение позволяет значительно снизить давление в пласте и увеличить длину трещин по сравнению со стандартной методикой.

☑️ Сверхкритический диоксид углерода является углекислым газом, который находится в состоянии выше своих критических температуры и давления, что наделяет его уникальными физическими и химическими свойствами. Как отмечают ученые, по сравнению со стандартным методом гидроразрыв с применением сверхкритического диоксида углерода обладает более высокой смешиваемостью с углеводородами и уменьшает закупорку нефти и газа; устраняет проблемы набухания глины и загрязнения пласта; способствует образованию большой сети трещин; а также обладает потенциалом крупномасштабного хранения углекислого газа, что соответствует политике двойного использования углерода.

👩‍🔬 Исследователи изучили, как сверхкритический диоксид углерода влияет на морфологию, длину, ширину и давление образовываемой трещины. В результате была представлена технология усиленного гидроразрыва пласта, который позволяет снизить нагрузку на окружающую среду и повысить эффективность добычи ресурсов. Методика состоит из трех этапов: сначала с помощью ScCO2 образуются микротрещины вокруг ствола скважины (при этом порода не разрушается); затем насос, закачивающий газ, останавливается, и при поддерживающем давлении скважина насыщается CO2, который, вступая в реакцию с минералами, ослабляет структуру горной породы, уменьшает ее прочность и плотность; и только в конце для создания трещин, увеличения их ширины и сложности используется гидравлический разрыв пласта — подача жидкости под высокой скоростью.

⚡️ В результате испытаний было выявлено, что по сравнению с жидкостью на водной основе усиленный гидроразрыв пласта с диоксидом углерода снижает давление на 43%, а общая длина трещин получается больше примерно в 3,48 раза и с множеством ответвлений. Разработанная методика открывает новые возможности в разработке сланцевых месторождений. Способ эффективен для увеличения сложности трещин в пласте, расширения их ширины и снижения давления.

#наука #нефтедобыча

В Анапе начались испытания природопободной технологии очистки песка от мазута

⚙ Новый бактериальный препарат тестирует разработчик – Роснано. Как сообщает пресс-служба организации, ранее успешно были проведены лабораторные испытания на образцах прибрежного песка и морской воды, загрязненных топочным мазутом марки М-100, в Краснодарском крае. На начальном этапе было протестировано 6 разных технологий, из которых для дальнейших полевых испытаний была выбрана биоремедиация, показавшая наилучший результат.

🏷 Основой препарата являются бактерии-деструкторы, которые способны полностью минерализовать топочный мазут М-100 без образования токсичных промежуточных продуктов, превращая его в углекислый газ, воду и биомассу безопасных микроорганизмов. Завершая очистку, бактерии переходят в состояние анабиоза и могут возобновить активность при появлении новых загрязнений и наличии подходящих условий.

✅ Расширенные полевые испытания эффективности технологии проводятся на 2 закрытых площадках опытно-промышленной зоны. Первые результаты будут получены в ближайший месяц.

#экология #наука

Новый катализатор для производства водорода показал высокую эффективность

⚡️ Катализатор на основе оксида железа, разработка корейских ученых, вдвое повысил эффективность производства зеленого водорода, получаемого без выбросов углекислого газа, сообщает портал «Глобальная энергия».

⚡️ Сегодня наиболее перспективным способом получения водорода называют термохимическое разложение воды, при котором молекулы воды распадаются на водород и кислород под действием тепла. Важную роль в процессе играют оксиды металлов, способные многократно поглощать и отдавать кислород, действуя как «кислородные губки». Существуют, однако, затруднения: для эффективной работы большинству известных оксидов необходимы чрезвычайно высокие температуры. Предложив новый материал, ученые решили эту проблему: феррит никеля с пониженным содержанием железа меняет свою внутреннюю структуру при нагревании, что позволяет ему поглощать и выделять больше кислорода при температурах ниже 1 тыс. градусов.

⚡️ Испытания показали, что новый катализатор производит более 0,5% водорода на грамм оксида, притом что лучшим результатом ранее считался показатель вдвое ниже – 0,25%.

⚡️ Новая разработка позволит открыть путь к более дешевому и экологичному производству водорода, при котором в качестве источника энергии может быть использовано солнечное тепло или избыточное тепло от промышленных процессов.

#водород #наука

Новый тугоплавкий сплав для энергетики и авиации создали в России

⚛️ Разработку вели в Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете, сообщает Российский научный фонд. Ученые отмечают, что полученный состав сочетает в себе высокую прочность и достаточную пластичность в диапазоне от комнатной температуры до 1000 ºС. Он показал уникальную устойчивость к потере прочности при высоких температурах, превзойдя промышленные тугоплавкие и ранее известные композиционно-сложные сплавы.

👩‍🔬 Для выявления данного сплава исследователи провели несколько экспериментов, в ходе которых испытывали разные сочетания металлов, применяя вакуумно-дуговой переплав и проводя деформационную обработку – холодную прокатку. В результате хорошую обрабатываемость показали 4 сплава, из них самыми интересными механическими свойствами обладает сплав, в котором процентное соотношение атомов ниобия, молибдена, тантала и ванадия составило 85:5:5:5. Данный материал выдерживает значительно более высокие нагрузки, чем уже существующие тугоплавкие материалы, применяемые в промышленности, при этом он также обладает высокой пластичностью и сохраняет 60% прочности при нагреве до температуры в 1000 ºС.

⚡️ Полученный и испытанный сплав на базе ниобия, молибдена, тантала и ванадия, сохраняющий свои свойства в широком диапазоне температур и легко поддающийся обработке, будет востребован при создании авиадвигателей и энергетических установок.

#наука

Способ сокращения потребления электроэнергии при добыче нефти предложили пермские ученые

👨‍👩‍👧‍👦 В условиях роста обводнения породы и истощения месторождений штанговые насосные установки, эксплуатирующиеся на них, затрачивают большое количество электроэнергии для эффективной выкачки ресурсов. Снизить его возможно за счет оптимизации работы и изменения алгоритмов управления электроприводом станка-качалки – ключевого элемента нефтяного насоса. Исследователи Пермского политеха предложили инновационный способ балансировки станка-качалки, который позволит снизить энергопотребление и нагрузку на двигатель, что значительно сократит эксплуатационные затраты и продлит срок службы оборудования.

👨‍👩‍👧‍👦 Как объясняет пресс-служба вуза, алгоритм оптимального уравновешивания станка-качалки при помощи цифровой модели и технологических переменных установки рассчитывает оптимальный вес противовеса, установка которого позволит снизить удельное энергопотребление. Особо отмечается, что данная разработка не нуждается в дополнительной модернизации конструкции: алгоритм работает на основе уже доступных параметров работы насоса – углового положения механизмов и электромагнитного момента привода.

👨‍👩‍👧‍👦 Для проверки эффективности метода ученые создали испытательный стенд, который имитирует работу реального скважинного насоса. Он включает в себя двигатели, частотные преобразователи и главный контроллер, проводящий расчет оптимального уравновешивания максимального момента противовеса. В результате экспериментов было установлено, что алгоритм на 7% снижает потребление электроэнергии, а также на 10% снижает среднеквадратичную нагрузку на двигатель за цикл качания.

#наука #нефтедобыча

Российские ученые нашли способ перерабатывать строительный пластик в компоненты топлива

*️⃣ Идею подали ученые Института катализа СО РАН, которые работали над экономичным и безопасным способом переработки поливинилхлорида (ПВХ). Данный вид пластика широко применяется в строительстве: из него делают профили окон, двери, трубы, напольные покрытия. Существующие сегодня способы утилизации ПВХ имеют ряд недостатков: так, небезопасное с точки зрения экологии сжигание сопровождается образованием веществ, загрязняющих атмосферу, а разложение пластика химическим путем отличается дороговизной.

✅ Предложенная новосибирскими учеными технология переработки позволит избежать образования токсичных веществ, продукты переработки же можно будет использовать в виде компонентов синтетического топлива, подчеркивают в пресс-службе института. Метод утилизации ПВХ в безводородных восстановительных средах, который не вредит окружающей среде, основан на каталитическом гидродехлорировании – в этом процессе атомы хлора замещаются на атомы водорода, и хлор удаляется в виде безопасной неорганической соли.

🌐 Таким образом, данный способ позволяет превращать продукты ожижения ПВХ в безопасные и полезные соединения, которые в том числе могут быть сырьем для синтетического топлива с использованием специальных катализаторов. При масштабировании технология значительно снизит вредные выбросы в атмосферу.

#наука