Цифровой керн
Ученые НЦМУ «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты» Казанского федерального университета получили новые результаты в области физико-химической гидродинамики, характеризующие влияние поверхностного натяжения и краевого угла смачивания на адсорбируемое количество ПАВ. Заводнение с использованием ПАВ является одним из наиболее часто используемых МУН пластов. В качестве ПАВов был протестирован популярный и широко используемый додецилсульфат натрия. В исследовании рассматривался водорастворимый ПАВ, который не имеет способности смешиваться с вытесняемой нефтью. В таких условиях адсорбируемое количество определяется площадью поверхности контакта между ПАВом и частицами адсорбента. Иными словами, процессы массообмена зависят от характеристик совместного течения воды и нефти. Ученые НЦМУ показали, что рост угла смачивания приводит к увеличению площади поверхности таких контактов, а уменьшение межфазного натяжения, наоборот, – к ее подавлению. Полученные результаты имеют в первую очередь фундаментальный характер и являются новыми в области физико-химической гидродинамики и могут служить основой для прогнозирования потерь ПАВов при разработке месторождений и выборе МУН.
Снижение выбросов от газотурбинных установок
Для снижения концентрации оксидов азота в продуктах сгорания ученые Пермского Политеха спроектировали систему очистки, эффективность применения которой более 90 %. При работе газотурбинной установки в атмосферу выбрасываются продукты сгорания. Ученые ПНИПУ разработали систему селективного каталитического восстановления. Метод заключается в том, что, помимо реагентов, в газы добавляют катализаторы. Они многократно усиливают эффект очистки, снижают расходы реагентов и температуру, повышают стабильность процесса. При таком способе идет химическое восстановление газов до простейших составляющих – паров воды, углекислого газа, азота. Реагент вводится в поток дымовых газов до катализатора, на поверхности которого происходит очищение. Ученые определяли концентрации оксидов азота на разных режимах работы установки, до и после системы восстановления, меняя расход реагента и впрыскивая его в выхлопы. Исследования подтвердили 100%-ную эффективность очистки выхлопных газов от оксидов азота при применении системы восстановления на режиме 0,5 мощности установки. При этом, чем выше расход реагента, тем лучше эффективность. Также при увеличении частоты вращения турбины улучшается результат, если использовать в качестве реагента «аммиачную воду», и ухудшается при использовании «мочевины».
Гидрат для хранения и транспортировки газа
Ученые из Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета синтезировали вещество для превращения природного газа в гидрат, кристаллическое соединение метана с водой. Полученный реагент основан на сульфированном касторовом масле, которое получается из семян клещевины, разработка позволит хранить и транспортировать природный газ даже в самые удаленные уголки России. Ученые отмечают, что особый упор был сделан на изучении токсичности и биодеградации, это связано с тем, что промоторы гидратообразования предназначены для гидратных технологий, перспективных для применения в арктических регионах. В газогидратных технологиях часто используются добавки ПАВ – органических соединений, ускоряющих тепломассоперенос. Но при экстремальных условиях такие вещества могут разрушаться. Предложенный реагент лишен технологических недостатков, которыми обладают многие анионные ПАВ.
Без лишних устройств
Ученые Пермского Политеха разработали систему бездатчикового управления и наблюдения за параметрами работы насосов. Для стабильной работы установок электроцентробежных насосов и управления в реальном времени используют дорогостоящие телеметрические системы. Ученые предлагают способ управления работой насоса под землей с использованием лишь двух датчиков измерения – тока и напряжения. Для этого разработали две системы: для наблюдения за дебитом нефти и для косвенной оценки параметров на основе цифровой модели электроцентробежного насоса.
Специалисты построили на компьютере комплексную модель, которая включает в себя моделирование всего процесса работы установки. На ее основе разработали систему косвенного управления, используя сигма-точечный фильтр Калмана, который оценивает все интересующие параметры работы – токи, потокосцепление, сопротивление кабельной линии, нагрузочный момент и скорость вращения вала погружного электродвигателя. С датчиков тока и напряжения значения поступают на вход программы, которая отфильтровывает их и выдает более качественный сигнал, что дает возможность наблюдать все необходимые параметры. Сигма-точечный фильтр Калмана интегрирован в систему управления, что позволяет управлять погружным электродвигателем без помощи датчиков.
Нанодисперсный катализатор для добычи высоковязкой нефти
Ученые Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета запатентовали технологию получения наноразмерного катализатора на основе смешанного оксида железа для интенсификации добычи тяжелого углеводородного сырья. Для облагораживания нефти Ашальчинского месторождения при температурах от 200 до 300 0С максимально эффективной является водная однопроцентная суспензия магнетита с небольшой примесью донора водорода и стабилизатора. Преимущество нового катализатора заключается в простоте технологии синтеза, он суспендирован и стабилизирован в воде, что делает его более дешевым в сравнении с нефтерастворимыми катализаторами. К его преимуществам также относится эффективность преобразования состава и структуры высоковязкой нефти. Новая серия реагентов, полученная заявленным способом, может стать перспективным материалом для создания новых типов катализаторов и использоваться для интенсификации добычи тяжелой и высоковязкой нефти.
Ультрафиолетовый катализатор для производства аммиака
Ученые Института химической физики Китайской академии наук разработали катализатор на основе гидрида лития (LiH), который при воздействии ультрафиолетового излучения способен разбивать молекулы азота и водорода, а также превращать их в аммиак при нормальных температурах и давлении. До сих пор производство аммиака осуществлялось с помощью реакции Габера-Боша, открытой более 100 лет назад. Ученые выяснили, что гидрид лития подвергается фотолизу при ультрафиолетовом облучении с образованием долгоживущих генерируемых фотонами электронов, находящихся в водородных вакансиях, известных как F-центры. Дегидрирование на основе фотонов и регидрирование в темноте с использованием LiH может быть обратимо осуществлено при комнатной температуре, которая примерно на 326,85 оС ниже, чем соответствующий термический процесс Габера-Боша. Активированный светом LiH расщепляет тройную связь N≡N с образованием связи N–H в мягких условиях. Одновременная подача смеси N2/H2 при низком парциальном давлении H2 приводит к фотокаталитическому образованию аммиака при условиях, близких к условиям окружающей среды. Высокая скорость реакции при комнатной температуре и давлении открывает новые перспективы для производства аммиака и использования его для хранения водорода в более безопасной форме.
