Катализатор для увеличения нефтеотдачи
Специалисты Научного центра мирового уровня разработали новый катализатор на основе органической соли меди, способствующий повышению нефтеотдачи. Новое вещество также стабилизирует фронт горения углеводородов в пористой среде. Практически все катализаторы для окисления тяжелых нефтей плохо в ней распределяются. Это уменьшает каталитический эффект. Специалисты НЦМУ получили эффективный каталитический состав на основе соединения меди с использованием органического соединения в качестве лиганда. Одной из причин разработки такого рода катализаторов является ускорение окисления тяжелой нефти в пористых средах для снижения ее вязкости и содержания тяжелых соединений в ее составе. Полученный реагент позволяет инициировать воспламенение при более низких температурных режимах, что облегчает процесс внутрипластового горения. Технология каталитического внутрипластового горения может быть перспективной для месторождений тяжелой нефти, горючих сланцев и традиционных нефтей на последней стадии разработки.
Цифровой двойник турбогенератора
Ученые кафедры электромеханики, электрических и электронных аппаратов НИУ МЭИ разработали отечественный цифровой двойник турбогенератора, предназначенный для определения повреждений на ранней стадии развития и предупреждения аварийных ситуаций. Цифровой двойник создан с помощью компьютерного моделирования в EasyMAG3D в отечественной программе для анализа электромагнитных полей, также разработанной в НИУ МЭИ. Техническое состояние турбогенераторов во многом определяет надежность электрической сети. Для эффективного контроля могут быть использованы интеллектуальные системы мониторинга, применяющие искусственный интеллект. Однако для их корректной работы требуются данные о параметрах турбогенератора в широком диапазоне рабочих режимов, в том числе с наличием повреждений. Снять такие данные с эксплуатируемого оборудования невозможно. Поэтому информация, полученная с помощью цифрового двойника, незаменима для обучения искусственных нейронных сетей.
Математическое моделирование в борьбе с отложениями
Для борьбы с асфальто-смоло-парафиновыми отложениями используют теплоноситель, который закачивается в скважину для прогрева. Один из перспективных способов – промывка скважины через полые штанги глубинного насоса – полые стержни, через которые закачивают горячую нефть или воду. Ученые Пермского Политеха доработали данный метод с помощью математического моделирования, что позволит получить точные параметры промывки при любых вводных данных и составить технологический процесс для любого месторождения. Ученые определили, как распределяется и изменяется температура и скорость движения теплоносителя на внутренней стенке насосно-компрессорной трубы и полой штанги при промывке. Для оптимального прогрева скважины на внутреннюю поверхность полых штанг наносится теплоизоляционный слой. Чтобы оценить его эффективность исследователи разработали две математические модели скважины с теплоизоляционным слоем на внутренней поверхности и без него. Наличие теплоизоляционного слоя влияет на распределение температуры на стенке скважины, температура на уровне муфты (1200 м) достигает 56 ℃, увеличившись на 36 ℃ по сравнению со случаем без теплоизоляции. Это обусловлено тем, что теплоноситель имеет более высокую температуру при выходе из муфты равную 63 ℃. Двигаясь по штангам без дополнительного слоя, теплоноситель успевает охладиться до 20,7 ℃ на уровне муфты. Исследователи отмечают, что для полного удаления отложений со стенок полых штанг и насосно-компрессорной трубы необходимо в качестве теплоносителя использовать нагретую до 150 ℃ нефть, подаваемую с расходом 150 м3 в сут.
ВИЭ + традиционные энергоносители
В НИУ МЭИ разработали программно-аппаратный комплекс для обеспечения эффективной работы возобновляемых источников энергии в системах электроснабжения.
Его основная функция заключается в придании установкам использующим ВИЭ электромеханических свойств синхронных генераторов, которые устанавливаются на большинстве электрических станций, так как именно их свойства определяют характеристики электроэнергетических систем. Программно-аппаратный комплекс представляет собой микроконтроллер для управления конвертерами на генерирующих объектах на базе ВИЭ, который реализует алгоритм, стимулирующий работу синхронного генератора с заданным моментом инерции. Комплекс даст возможность интегрировать энергоустановки на основе ВИЭ в традиционную энергосистему. В комплексе был применен метод систем виртуальной инерции, который состоит из устройств и алгоритмов, выполняющих преобразование постоянного тока в переменный ток промышленной частоты, имитирующий инерционный отклик в электроэнергетических системах.
Нанопластины для фильтрации скважин
Специалисты Саратовского государственного технического университета им. Ю. Гагарина усовершенствовали метод фильтрации в стволах нефтяных и газовых скважин. Они предложили использовать пористые металлические нанопластины в качестве фильтров для удаления твердых частиц. Ученые разработали математическую модель, которая учитывает влажность и возможные деформации, для проектирования таких пластин. «Умные» материалы на основе пористых нанопластин, созданные с помощью данной модели, способны адаптироваться к агрессивным условиям, таким как высокая минерализация и изменение температуры и давления. Благодаря разработке фильтрация в стволе добывающих скважин в призабойной зоне будет осуществляться практически на наноуровне. Технология позволяет усовершенствовать процесс очистки флюида, который состоит из смеси воды, газа, нефти и конденсата. Твердые частицы, попадающие в эту смесь во время бурения и добычи, основными загрязнителями. Качественная очистка - ключевой фактор для продления срока эксплуатации насосов, которые откачивают флюид на поверхность. На скважинах фильтры постоянно засоряются в процессе работы. Для их очистки необходимо регулярно останавливать процесс добычи. Благодаря разработке ученых можно увеличить интервал обслуживания фильтров. Использование «умного» материала позволяет влиять на процесс фильтрации, моделировать накопление твердых фракций и повышать эффективность фильтра, тем самым, увеличивая его емкость.
Малотоксичный платинозаменитель
Химики из Российского научного фонда синтезировали малотоксичное соединение железа и марганца, которое может быть использовано в качестве катализатора для ускорения реакций между топливом и окислителем внутри ячеек топливных элементов. Эти металлопорфирины обладают низкой токсичностью и могут использоваться для усовершенствования устройств хранения и преобразования энергии. Использование катализаторов может значительно повысить эффективность топливных элементов, что особенно важно, поскольку существующие катализаторы на основе платины ограничены в запасах сырья. Российские химики обнаружили, что катализаторы, содержащие металлопорфирины железа и марганца, могут заменить платиновые катализаторы в топливных элементах. Эти соединения, структурно похожие на гемоглобин и другие белки, были интегрированы в тонкие пленки и протестированы в прототипах топливных ячеек. Исследования показали, что комбинация железа и марганца была примерно в 1,5 раза эффективнее, чем каждое из веществ отдельно, что повысило эффективность топливных ячеек. Разработка может стать альтернативой платиновым катализаторам.
