Укрепление скважины
После окончания процесса бурения стенки скважины укрепляют, спуская обсадную колонну и цементируя ее тампонажными растворами. В полученной крепи для создания гидродинамической связи пласта со скважиной методом перфорации формируют отверстия. Неправильно подобранные параметры такой работы приводят к образованию трещин, которые становятся причиной преждевременного обводнения. Ученые Пермского Политеха впервые смоделировали крепь скважины, учитывая возникающие давления при перфорации, состав тампонажного раствора, свойства формируемого из него камня и параметры проведения прострелочно-взрывных работ. Ученые смоделировали напряженно-деформированное состояние околоскважинной зоны в условиях создания перфорации с использованием трех разных рецептур тампонажных растворов. Разработанная модель позволяет задавать неравномерное распределение давления внутри скважины во время перфорации, а также учитывать все свойства тампонажного камня. Многовариантное численное моделирование показало зоны разрушения цементного камня в трех скважинах для каждого типа цемента. Наибольшая возникает для состава с меньшей прочностью. Но сильнее разрушение происходит для скважины с большей величиной давления во время перфорации.
Ультразвук для улучшения минеральных удобрений
При производстве некоторых химических продуктов в качестве сырья применяют хлорид калия. Одно из основных требований к продукту – его гранулометрический состав. Ученые Пермского Политеха выяснили, как с помощью ультразвука можно влиять на размеры хлорида калия. Они проводили лабораторные исследования с помощью реактора, в который вносили дистиллированную воду и химически чистый хлористый калий. Суспензию нагревали до 90 °С с последующим охлаждением до 30 °С, смесь перемешивали и обрабатывали ультразвуком с частотой 22 кГц различной интенсивности при охлаждении. Далее фильтровали, сушили и у полученного осадка определяли гранулометрический состав. Во время кристаллизации при непрерывном режиме ультразвукового воздействия с увеличенной интенсивностью получаются частицы с размером от 0,071 до 0,14 мм., если осуществлять ультразвуковую обработку импульсами можно получить частицы размером от 0,14 до 0,35 мм. Уже сформировавшиеся крупные кристаллы можно измельчить. Для этого эффективнее снизить частоту ультразвуковых волн до 22 кГц, повысить длительность и интенсивность обработки. А в более плотной жидкой среде этот процесс происходит при меньших значениях мощности и с более высоким коэффициентом измельчения.
Борьбы с нефтяным загрязнением почвы
Среди бактерий, содержащихся в почве, есть виды, способные разрушать нефть. Их можно выделить из загрязненного грунта, очистить в лаборатории, размножить и снова внести в почву или заменить их на поверхностно-активные вещества, которые они выделяют. Основой технологий биоремедиации нефтезагрязненных почв являются бактерии-биодеструкторы, углеводороды, а также производимые ими биосурфактанты – ПАВы. Благодаря эмульгирующим свойствам и способности снижать поверхностное натяжение воды биосурфактанты значительно повышают доступность микроорганизмов-деструкторов, которые содержатся в почве в небольшом количестве, иными словами, когда мы вносим в почву ПАВ, нефть эмульгирует, распадаясь на шарики, в таком состоянии бактериям легче ее перерабатывать. Лабораторные эксперименты, проведенные в КФУ, подтвердили эффективность инновационного метода: содержание углеводородов в почве снизилось на 35 % после применения однопроцентного раствора биосурфактантов, вырабатываемых бактериями рода Nocardiopsis. В качестве питательных субстратов для микроорганизмов предложено использовать отходы сельского хозяйства и пищепрома.
Термоэлектрический генератор для автономного энергоснабжения
Ученые НИУ «МЭИ» разработали термоэлектрический импульсный генератор – автономную энергетическую установку, которая может производить электроэнергию, используя разницу температур в водоемах. Установка бестопливная, что является важным преимуществом, так как нет необходимости в сжигании органического топлива и строительства плотины для работы гидроэлектростанции или мачты для ВЭС. Принцип действия устройства основан на подъеме холодной воды и ее циркуляции вдоль холодной стороны термоэлектрического генератора. После термоэлектрогенератора вода направляется в канал, в котором создаются локальные гидроудары. Энергия гидроударов используется для пульсирующей перекачки теплой воды подобно диафрагменному насосу вдоль теплой стороны термоэлектрического генератора. Устройство работает с использованием принципа самоподдерживающегося водоподъемного устройства на основе «гидравлического тарана». В условиях использования потенциала колеблющихся потоков это позволяет не только отказаться от использования электронасоса теплой воды для обеспечения ее циркуляции через устройство, но и интенсифицировать теплообменные процессы относительно горячей и холодной сторон термоэлектрического генератора.
Новый материал для хранения информации
Новый метод хранения информации с помощью наноструктур из никеля разработали ученые Дальневосточного федерального университета. Новые структуры из нанопроволок позволят создавать компактные и энергоэффективные устройства хранения информации с высокой плотностью магнитной записи. Для создания наноструктур был выбран никель, благодаря своим магнитным свойствам, которые в большой степени зависят от формы нанообъекта. В созданных учеными структурах наблюдался ряд ранее неисследованных феноменов, например, несимметричное распределение полей рассеивания и образование магнитных штопоров. Исследователи предложили использовать никелевые наноструктуры в качестве носителей информации, в которых используется принцип записи магнитных дорожек, применявшийся ранее в аудио- и видеокассетах, где различные области магнитной ленты намагничивались в разные стороны. При механическом прокручивании считывалось направление намагниченности в доменах (области магнитного носителя, содержащие информацию), а также интерпретировалось аудио или видеопроигрывателем как ноль или единица, что позволяло аппаратуре расшифровывать магнитную запись обратно в аудио или видеосигнал.
Электронные компоненты для ядерной промышленности
В современной электронике используются полупроводниковые материалы. Несмотря на широкое применение, каждый из полупроводников имеет свои недостатки, ограничивающие его использование в определенных областях. Основным полупроводниковым материалом благодаря своей доступности, низкой стоимости и выдающимся полупроводниковым и оптическим характеристикам является кремний. Однако он имеет ограничения при работе в высокочастотной электронике и не подходит для оптоэлектронных устройств из-за низкой эффективности излучения света. Одним из перспективных материалов является химически чистый алмаз. Особый интерес вызывают алмазные кристаллы с примесью бора. Ученые СПбГЭТУ «ЛЭТИ» выращивают кристаллы методом HPHT (High Pressure High Temperature), имитирующим природные условия, при которых алмазы образуются в земной коре. Графит (углерод) помещают в камеру с давлением 5–6 ГПа и температурой 1300–1600 °C, под воздействием которых тот превращается в алмазный кристалл в течение 20 суток. Далее с помощью лазерной техники кристалл нарезается на пластины, которые служат основой для выращивания других полупроводниковых структур и размещения различных электронных компонентов.
