Нефтешлам – в топливо: российские ученые исследуют возможность утилизировать отходы нефтедобычи с пользой

🧪 О перспективном использовании отходов нефтедобычи рассказали ученые лаборатории тепломассопереноса Томского политехнического университета (ТПУ), которые выяснили, что его можно применить как базовый компонент жидкого композиционного топлива.

⚙️ Об исследовании сообщает пресс-служба ТПУ, причем отмечается, что использование исходного нефтешлама в качестве топлива затруднительно из-за его высокой вязкости, коррозионного потенциала, низкой способности к воспламенению, а также нестабильных характеристик горения. Решением этих проблем и занялись томские политехники: добавляя к нефтешламу различные добавки – метиловые эфиры жирных кислот (МЭЖК) масел, дизельное топливо, метанол, техническую воду, – они исследовали их эффективность и анализировали комплекс свойств полученного топлива. Были проведены эксперименты на лабораторной установке и испытательном стенде, результаты которых свидетельствуют, что смесь нефтешлама с дизельным топливом и МЭЖК различных масел позволяет существенно снизить вязкость нефтешлама. Также было выявлено, что все добавки, независимо от типа и концентрации, усиливали микровзрывное зажигание и улучшали выгорание капель смесевого топлива в условиях относительно невысокой температуры.

📈 Ученые подчеркивают, что полученные результаты отражают перспективы использования исследуемого топлива в теплоэнергетике: доказано, что добавление метанола и дизельного топлива в нефтешлам улучшает его эксплуатационные и энергетические характеристики, что открывает новые возможности переработки отходов нефтедобычи.

#наука #нефтедобыча

Эффективность нефтедобычи можно повысить с помощью искусственного интеллекта

⚡️ Пермские ученые применили нейросети для моделирования пористости горных пород: оценка этого качества, наряду с плотностью и проницаемостью, позволяет оценить потенциал месторождения. На основе этих характеристик строят 3D-модель месторождения и получают информацию о содержащихся в нем запасах нефти и газа. Однако структура и свойства коллекторов изменчивы, что может препятствовать получению достоверных данных традиционными методами – изучая свойства керна горных пород. Как сообщает пресс-служба Пермского политеха, исследователи вуза занялись разработкой подхода к моделированию с учетом этого факта.

🗺 Алгоритмы машинного обучения были созданы на основе существующих результатов геофизических исследований скважин: данные интегрировали в 3D-модель месторождения, что позволило уточнить распределение пористости и выполнить пересчет запасов нефти. «Построенную модель машинного обучения использовали для уточнения геологической модели месторождения и пересчета запасов нефти. Прогноз пористости выполнили для 22 скважин. В результате мы отметили повышение его точности на 56% по сравнению со стандартным методом», – заключил доцент кафедры геологии нефти и газа Сергей Кривощеков.

⛰ Также в ходе эксперимента были выявлены дополнительные места с запасами нефти, ранее не задействованные в разработке, что позволило скорректировать план по добыче, включив в него новые зоны. Инновационный подход дает возможность более эффективно использовать ресурсы месторождения, снижая затраты и увеличивая объемы добычи.

#нефтедобыча #наука

Качество работы поршневых насосов в отечественной нефтегазовой отрасли повысится

🛢 Аварии при использовании насосного оборудования нередки: зачастую они связаны с тем, что на одной скважине устанавливают сразу несколько одновременно работающих насосов, обеспечивающих подачу жидкости для извлечения углеводородов из скважины и поддержания пластового давления. Разная скорость их работы приводит к неравномерной перекачке жидкости из-за возникающих пульсаций подачи и колебаний давления и, как следствие, к аварийным ситуациям.

⚙️ Чтобы их избежать, обычно используют только 2 насоса одновременно, однако этот способ не отличается эффективностью. Исследователи Пермского политеха предложили новый способ эффективного снижения неравномерной подачи жидкости, благодаря чему обеспечивается надежная работа поршневых насосов. Как поясняют в пресс-службе вуза, суть заключается в предварительном вычислении момента времени, когда в положении (фазе) вращающихся валов происходит сдвиг, который предварительно вычисляется и тут же регулируется блоком управления. Для этого на оборудовании устанавливаются датчики, которые измеряют положение и скорость вращения валов. Если процесс работы насосов по какой-то причине нарушается, информация с датчиков тут же поступает в блок управления, который кратковременно изменяет скорости вращения, пока сдвиг фаз не будет соответствовать изначально заданному.

⚡️Преимущество такой технологии заключается в быстром и эффективном снижении неравномерности подачи перекачиваемой жидкости при работе двух и более поршневых насосов, объединенных в группу: если один из них отключится, оставшиеся устройства продолжат обеспечивать стабильное перекачивание жидкости, что гарантирует надежность работы оборудования и отсутствие простоев.

#наука #нефтедобыча

Получать еще больше метана из пищевых отходов поможет новый метод, предложенный московскими учеными

🤔 Исследователи Федерального научного агроинженерного центра ВИМ добились ускорения процесса синтеза метана из пищевых отходов при помощи бактерий и увеличения объемов получаемого топливного газа. Как сообщает портал «Энергия+», специалисты решили разделить один универсальный реактор, который используется для синтеза, на две установки. В одной из них бактерии перерабатывали пищевые отходы в газообразный водород и жидкие остатки, в другом из жидких остатков вырабатывался метан. По словам главного научного сотрудника Федерального научного агроинженерного центра ВИМ Андрея Ковалева, этот подход позволил создать для каждого процесса оптимальные условия, чтобы повысить эффективность.

«В одном реакторе мы можем, управляя температурой, давлением и другими характеристиками среды, подавлять деятельность микроорганизмов, которые поглощают водород, и стимулировать те, которые его вырабатывают. В другом – стимулировать те, которые вырабатывают метан. За счет этого намного повышаются скорость реакции и выход целевого продукта», – объяснил ученый.

🧠 Также исследователи применили новые методы стимуляции микроорганизмов: реактор для синтеза метана снабдили электродами, на них подавались микротоки, которые увеличили скорость реакции. Параллельно подогрели сами реакторы, что дало возможность создания нужного микроклимата внутри. Энергию для данных процессов обеспечили солнечные панели: их использование делает установку практически полностью автономной.

🔂Испытания, проведенные учеными, показали, что при новой методике выход водорода из исходных материалов увеличился в 7 раз, а метана – в 3 раза.

#наука #ВИЭ

Ученые МГУ разработали типовую геологическую модель месторождения углеводородов в Западной Сибири на суперкомпьютере

🖥 Полноволновое сейсмическое моделирование с использованием ресурсов суперкомпьютера МГУ-270 проведено для наращивания ресурсной базы с помощью активного освоения трудноизвлекаемых запасов (ТРИЗ) нефти. Как напоминает пресс-служба вуза, основным геофизическим методом при поисках и разведке месторождений углеводородов остается сейсморазведка, однако ее возможности для исследования глубокозалегающих ТРИЗ значительно ограничены в сравнении с традиционными продуктивными интервалами в меловой части разреза Западносибирской нефтегазоносной провинции. Необходимым в таких случаях является именно полноволновое моделирование с учетом всех видов возникающих поверхностных и объемных волн. При этом оно остается более затратным по времени и вычислительным ресурсам, чем обычно используемое упрощенное лучевое моделирование.

✅ Для снижения данного вида затрат московские ученые разработали геологическую и математическую модели месторождения на основе данных по реальному участку недр российской Арктики, достаточно хорошо изученному трехмерной сейсморазведкой и глубоким бурением. Для имитации реальной полевой сейсморазведки в рамках цифрового двойника месторождения необходимо было выполнить порядка 12 тыс. расчетов для различных положений источника упругих волн, что обусловило колоссальную вычислительную сложность задачи. Чтобы ее решить, коллектив ученых разработал специальный модуль с использованием суперкомпьютера. Вычислительные ресурсы МГУ-270 позволили выполнить все необходимые трехмерные расчеты в течение 2 мес., благодаря чему впервые в мире было осуществлено полноволновое моделирование методом спектральных элементов для детальной модели Западной Сибири.

💬 По словам профессора сейсмометрии и геоакустики геологического факультета МГУ Юрия Ампилова, такое полноценное волновое моделирование важно для исследования возможностей современных методов обработки и интерпретации данных сейсморазведки. Ученые планируют, что данная технология будет внедрена в повседневную практику сейсморазведочных работ, проводимых с различными целями, от создания эталонных моделей среды для нефтегазоносных регионов России до моделирования сейсмического сигнала 4D для разрабатываемых месторождений, подземных хранилищ газа и других объектов.

#наука #нефтедобыча

Добычу высоковязкой нефти облегчит новый катализатор, разработанный в России

👨‍👩‍👧‍👦 Для добычи высоковязкой нефти в настоящее время применяют тепловые методы: в пласт закачивают перегретый пар, который разогревает нефть, снижая вязкость и улучшая текучесть. Подобные методы требуют значительных энергозатрат, кроме того, они подходят не ко всем типам нефтяных пластов. Новый катализатор, который разработан учеными Казанского (Приволжского) федерального университета в сотрудничестве со специалистами промышленных предприятий, может быть применен при каталитическом акватермолизе – методе, который с помощью катализаторов не только позволяет разрушать сложные и тяжелые молекулы нефти и превращать их в более легкие, но и улучшает ее состав, делая более пригодной для дальнейшей переработки.

👨‍👩‍👧‍👦 Как сообщает пресс-служба Российского научного фонда, исследователи протестировали в лабораторных условиях ряд химических соединений на основе железа, никеля, кобальта, хрома и меди. Эксперимент, при котором был имитирован каталитический акватермолиз тяжелой нефти, показал, что катализатор на основе таллата меди – соединения меди и талловой кислоты или ее производных – снижает вязкость нефти в 2,6 раза по сравнению с исходными образцами. Кроме того, катализатор на основе смеси железа и никеля позволил уменьшить содержание высокомолекулярных соединений, особенно смол, на 8%. Таллат железа увеличил содержание легких углеводородов на 17%.

👨‍👩‍👧‍👦 Продолжая испытания, ученые определили оптимальный состав катализатора – смесь железа и никеля в соотношении 85:15. Его протестировали в полевых условиях для добычи нефти из скважины одного из месторождений. В результате было установлено, что за 4 месяца добычи с использованием катализатора обводненность нефти снизилась с 99 до 30%, объемы добытой нефти увеличились.

👨‍👩‍👧‍👦 В планах исследователей – продолжение научных изысканий с тем, чтобы улучшить состав катализатора и расширить область его применения.

#нефтедобыча #наука

В Московском авиационном институте идет разработка летательного аппарата для мониторинга трубопроводов

⚡️ Московские ученые будут готовы представить опытный образец конвертоплана для съемок состояния трубопроводов и сбора проб воздуха над ними уже в этом году, сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу Московского авиационного института (МАИ).

⚡️ Как заявили авторы разработки, это будет аппарат, который летает в режиме самолета и вертолета, в том числе может зависать в воздухе. Эти качества позволяют использовать его в нефтегазовой промышленности для мониторинга трубопроводов. Особенностью конвертоплана являются поворотные двигатели, которые переключаются из вертикального положения в горизонтальное. Вращение лопастей роторов приводит к тому, что в момент переключения положения увеличивается риск потери устойчивости или падения аппарата: ученые МАИ ищут решение, как минимизировать эту проблему.

⚡️ Для повышения безопасности взлета, посадки и зависания будет использоваться система с искусственным интеллектом. Стабилизация конвертоплана будет производиться с помощью полетного контроллера, который будет запрограммирован с использованием данных стендовых испытаний, обработанных нейросетью. Алгоритм системы стабилизации, который интегрируется в полетный контроллер, получен во время стендовых испытаний, во время которых конвертоплан подвешивался на тросах с фиксированным натяжением. Каждый трос был сцеплен с датчиком растяжения; данные с него, а также с двигателей были собраны в бортовой компьютер, после чего их проанализировала нейросеть, зафиксировавшая отклонения аппарата и на основе всей полученной информации определившая приемлемые значения.

⚡️ Данный алгоритм будет отрабатываться на первичном прототипе конвертоплана в аэродинамической трубе МАИ. Полноценный экспериментальный образец летательного аппарата планируется собрать уже в июне этого года.

#наука

Разлитые по почве или воде нефтепродукты можно будет собирать с помощью торфа

👨‍👩‍👧‍👦 О создании инновационного торфяного поглотителя нефтепродуктов заявили специалисты Национального исследовательского университета «Московский энергетический институт» (НИУ «МЭИ») и Объединенного института высоких температур РАН.

👨‍👩‍👧‍👦 Как сообщает пресс-служба Минобрнауки, ученые двух институтов предложили использовать в качестве сорбента верховой торф, образующийся в верхних слоях болот без доступа кислорода и грунтовых вод. Он отличается пористой, волокнистой структурой и хорошо удерживает влагу. Проведя ряд экспериментов, исследователи отметили возможность активации сорбционных свойств таблеток верхового торфа при обработке их низкотемпературной плазмой. Плазменные условия создавались при атмосферном давлении высокочастотным индукционным плазмотроном с использованием аргона в качестве плазмообразующего газа.

👨‍👩‍👧‍👦 В результате ученые пришли к выводу, что, изменяя структуру волокон торфа, можно в 2 раза увеличить нефтеемкость торфяных таблеток, обработанных в высокочастотном плазмотроне.

«Благодаря такому методу происходит частичное изменение гидрофильности на гидрофобность, что увеличивает поглотительную способность таблеток торфа и позволяет удерживать нефтепродукт», – прокомментировал ректор НИУ «МЭИ» Николай Рогалев.

👨‍👩‍👧‍👦 При сорбционной чистке обычно используют растворимые синтетические сорбенты, например каучуковую крошку, порошок фенолформальдегидной смолы, гранулы полистирольного пенопласта и др., которые могут привести к вторичному загрязнению окружающей среды. Верховой торф – не только более экологичный, но и более эффективный материал в деле поглощения нефтепродуктов.

#наука #экология

Пермские политехники создали для нефтяников «умные» насосы

👨‍👩‍👧‍👦 Разработка ученых Пермского политеха представляет собой «умную» систему управления, которая в реальном времени адаптируется к изменяющимся условиям работы штангового насоса, опираясь на заданные параметры. Она позволит предотвращать поломки, которые характерны при высоких нагрузках на оборудование, качающее флюид из недр.

👨‍👩‍👧‍👦 Штанговые насосные установки работают с постоянной скоростью, что приводит к динамическим перегрузкам в узлах. Движение колонны штанг – стержней, передающих усилие от насоса на поверхность, – обычно происходит неравномерно, из-за чего возникают вибрации, износ деталей и тратится лишняя электроэнергия. Как сообщает пресс-служба Пермского политеха, ученые предложили технологию регулирования, которая позволяет подстраивать скорость насоса, чтобы снизить причиняемый деталям урон. Ими был написан программный код и создана система управления, которая оптимизирует скорость двигателя так, чтобы снизить пиковые нагрузки и вибрации.

«Мы составили компьютерную модель (цифровой двойник) насоса на основе известных данных об этой установке. Зная реальные напряжения и токи параметров двигателя, мы вводим их в эту модель и вычисляем, где должна находиться точка подвеса колонны штанг, без использования измерительного оборудования. Электродвигатель насоса получает команды и плавно меняет скорость. Для определения эффективности мы создали виртуальный двойник насоса в компьютере и проверили на нем, как работает система: подстроили нашу модель и убедились, что новый метод уменьшает износ и может позволить сэкономить энергию на 15–20%», – рассказал доцент кафедры микропроцессорных средств автоматизации Евгений Солодкий.

👨‍👩‍👧‍👦 В данное время система уже прошла ряд испытаний в смоделированной на компьютере инженерной среде и показала высокую эффективность: в планах у ученых – опытно-промысловые испытания. Внедрение технологии в современные насосные станции управления позволит увеличить срок службы насосов, снизить затраты на электроэнергию и минимизировать риск аварий из-за обрывов штанг.

#наука #нефтедобыча

В России создан новый тип изоляции для бурения глубоких скважин

👨‍👩‍👧‍👦 Разработкой нового типа изоляции для высоковольтных систем занимались ученые Томского политехнического университета и Саратовского государственного технического университета им. Ю.А. Гагарина: созданный композитный материал открывает новые перспективы для электроразрядных технологий бурения глубоких скважин даже в скальных породах, сообщает ТАСС со ссылкой на Минобрнауки.

👨‍👩‍👧‍👦 Так, материал из силикона, керамических наполнителей и глицерина обладает высокой диэлектрической проницаемостью. Это качество актуально для электроэнергетики и открывает новые перспективы для использования в изоляции арматуры высоковольтных систем, в том числе в электроразрядных технологиях, которые могут обеспечить более дешевое, по сравнению с механическими способами, бурение глубоких скважин, а также добычу минералов, разрушение бетона и железобетона при демонтаже больших конструкций.

👨‍👩‍👧‍👦 По словам разработчиков, композит может быть применен не только в качестве изоляции, но и в качестве слоя, выравнивающего и направляющего электрические поля, как это требуется в электротехнических устройствах.

#бурение #наука