Когда идет речь о нефтяной сфере и работающих там людях, первым делом вспоминаются такие профессии, как бурильщик, оператор по добыче нефти, геолог… Но есть и менее известные, но не менее важные для этой сферы специалисты:
Седиментолог
Это специалист в области геологии, который занимается изучением осадочных горных пород и процессов их образования. По точечным данным он воссоздает представление о ландшафте, который существовал миллионы лет назад. Благодаря этим данным, седиментологи помогают найти самый короткий путь к нефти. Чтобы правильно пробурить скважину и добраться до нужного пласта, необходимо знать его форму, толщину и то, как он располагается в пространстве.
Зная признаки и свойства осадочных пород, седиментолог делает выводы о местонахождении нефти. Полученная седментологом информация передается геологу-модельеру.
Геолог-модельер
Основная цель работы геолога-модельера — это создание точных и надежных моделей геологических объектов и явлений для различных целей. Основная цель работы геолога-моделировщика — это создание точных и надежных моделей геологических объектов и явлений. Эта профессия требует от специалиста глубоких знаний в области геологии, умения работы с компьютерными программами и геоинформационными системами, а также аналитического мышления и способности интерпретировать данные для принятия важных решений в геологической деятельности.
Геонавигатор
Геонавигацию иногда называют наукой подземного ориентирования, а геонавигатор должен видеть недра насквозь, понимать, что представляют собой пласты горных пород. На основе анализа этих данных он корректирует направление бурения таким образом, чтобы ствол скважины максимально долго оставался в насыщенном нефтяном пласте – коллекторе. Геонавигатор - специалист, который контролирует и сопровождает процесс бурения скважин в режиме реального времени с помощью специальных приборов, установленных в буровом инструменте.
В России образуется от 3,5 до 8,5 миллионов тонн пластикового мусора в год, причем ожидается, что к 2025 году это количество удвоится. Из них вторично перерабатывается только 5-12%, потому что процесс остается низкорентабельным, а первичное сырье остается легкодоступным. Производители предпочитают использовать более простые, традиционные подходы, не используя вторичный пластик. Сегодня, когда экономика подходит к производству замкнутого цикла, возникает потребность в новых технологиях, которые можно внедрить в существующие промышленные цепочки. Ученые ПНИПУ разработали установку из отечественных комплектующих, с помощью которой можно экологичным способом получать различные виды топлива из пластиковых отходов. Технология позволит легко извлекать продукт, с которым производства уже умеют работать.
пилотная модель оборудования малой мощности
Для крупных предприятий важно соответствовать требованиям экологической безопасности. К ним относится не только утилизация промышленных отходов, но и переход на производство замкнутого цикла и достижение углеродной нейтральности к 2060 году, согласно утвержденной доктрине Президента России. Возникает потребность в долгосрочных решениях, которые эффективно справятся с промышленными отходами и минимизируют риски для бизнеса.
Сейчас существует несколько методов переработки. Механический – дробление пластикового мусора на мелкие гранулы, биологический – компостирование, химический – разрушение отходов с помощью управляемых реакций и термический – сжигание бытового мусора. Высокая конкуренция компаний и большая сырьевая база привели к использованию более дешевых из них – тех, что заточены под высокую производительность, но пренебрегают охраной окружающей среды.
Ежегодно в России свыше 500 миллионов тонн пластиковых отходов сжигают для последующего получения вторичных гранул. Открытое горение материала приводит к образованию углекислого газа и токсичных соединений. При этом сильно загрязненные отходы переработать таким способом нельзя, и 15% от их массы неизбежно отправляется на выброс. Низкая стоимость и высокое качество чистого сырья, в отличие от вторичных гранул, делает этот способ непопулярным. Более того, до 20% изделий из таких гранул не могут быть повторно переработаны из-за сильного падения качества.
Устаревшие технологические решения не отвечают требованиям экологической безопасности, обладают высокой стоимостью по сравнению с зарубежными аналогами, нуждаются в больших производственных площадках и вовлечении рабочего персонала в грязный процесс ручной сортировки.
Ученые ПНИПУ разработали устройство, которое перерабатывает широкий спектр промышленных отходов. Оно требует в 4 раза меньше рабочей площади и полностью состоит из отечественных комплектующих. Разработка предназначена для глубокой переработки отходов с помощью универсального растворителя – воды в состоянии флюида. Комплекты проектируются на основе базовой технологической схемы и могут быть адаптированы под задачи заказчика, учитывая вид и состав сырья, требуемую мощность и необходимую глубину переработки.
– В обычном состоянии вода не обладает достаточными свойствами для разложения пластика. Однако это можно изменить. Мы поместили воду в замкнутую систему, нагрели до 373 градусов Цельсия и сжали под давлением выше 217 атмосфер. Так вещество достигло критической точки и перешло в состояние флюида, одновременно оставаясь жидкостью и газом. Это позволяет разрушать самые сложные химические цепочки промышленных отходов и при этом не дает им склеиваться обратно, создавая еще более сложные отходы. Вода становится не только одним из самых эффективных растворителей, но и самым экологически чистым, – говорит аспирант-ассистент кафедры автоматики и телемеханики, резидент Бизнес-инкубатора «Динамика роста» ПНИПУ Глеб Иванов.
Уникальность решения заключается в том, что для работы не требуется предварительная сортировка и очистка сырья, при переработке получается сразу готовый товар.
– Существующие технологии переработки пластика, например, за счет горения, позволяют получать очищенные вторичные гранулы, в то время как результат нашего решения – исходный нефтепродукт, который может быть использован для производства топлива. Предлагаемое решение разделяет сложные отходы на простые составляющие, для них не требуется отдельный рынок сбыта, как в случае со вторичным сырьем. На выходе получаются различные виды топлива: бензин, керосин, дизель, суммарно до 85% от общего объема исходного сырья. Все, что не смогут переработать другие, сможем мы, – подводит итог научный руководитель проекта, главный технолог «НЭП-Пермь» Олег Иванов.
Разработка ученых Пермского Политеха способна перерабатывать более ста видов проимышленных отходов, тогда как аналогичные решения специализируются только на 5-10 однотипных. В России среди похожих разработок существуют только лабораторные установки, не пригодные для масштабирования под промышленные задачи, а производство в Китае дороже в 2-3 раза и не имеет местных ресурсов для ремонта и обслуживания. Ученые уже получили письма заинтересованности в проекте от нефтехимических компаний и грант от ФСИ, благодаря которому уже создано пилотное оборудование. Совместно с крупнейшей из них уже сейчас проводят испытания первых образцов и ведут переговоры для заключения договора на внедрение.
Чонская группа месторождений — одна из крупнейших в Восточной Сибири. Много лет эти места считались слишком сложными для разработки из-за геологических и климатических условий, но сегодня благодаря современным технологиям нефтяники добрались до этих трудных запасов углеводородов. «Энергия+» отправилась на один из промыслов на границе Иркутской области и Якутии, чтобы увидеть, как и кто здесь добывает нефть и чем она удивила химиков.
Игнялинское месторождение — одно из трех в составе Чонской группы — покорилось нефтяникам первым: здесь в рекордные сроки приступили к добыче нефти с помощью мобильной инфраструктуры. Специалисты бурят сквозь толстый слой вечной мерзлоты горизонтальные скважины с проведением многостадийного гидроразрыва пласта — это позволяет дотянуться до пластов с холодной густой нефтью, которая залегает под землей при аномально низком давлении.
Нефтяники трудятся в сложных климатических условиях. Зимой температура здесь часто опускается до минус 50 градусов, дуют сильные ветры. Спасают теплая спецодежда и калорийное питание. Летом воздух может прогреваться до 40 градусов, и нефтяники меняют зимнюю форму на легкие летние комбинезоны и куртки.
Бурение скважин и добыча нефти — процесс непрерывный. Работа на месторождении организована вахтовым методом. Вахтовик находится на промысле месяц, а затем на службу на тот же срок заступает его сменщик.
Нефть добывают вдали от цивилизации — до ближайшего населенного пункта почти 300 километров. Затем ее очищают от минеральных солей и воды с помощью мобильных комплексов и готовят к отправке в магистральный нефтепровод «Восточная Сибирь — Тихий океан».
Холодная густая чонская нефть залегает на глубине около 1500 метров, при этом слой вечной мерзлоты здесь может превышать 1000 метров. Чтобы подготовка и транспортировка углеводородов проходила проще и быстрее, их подогревают на специальном оборудовании до температуры 50–55 градусов.
Нефть с разных месторождений отличается по цвету, консистенции, химическому составу. В чонской нефти нет хлорорганических соединений и сероводорода, в ней практически отсутствуют парафины. Все это облегчает переработку и позволяет получить из нее много светлых нефтепродуктов — бензина и керосина.
Лаборатория работает круглосуточно. Она расположена на Чаяндинском месторождении. Специалистам регулярно доставляют пробы для контроля показателей. Здесь проводят испытания нефти, нефтепродуктов, газа и воды.
Чонская нефть удивила химиков своей палитрой: ее цвет варьируется от золотистого и оранжевого до зеленовато-бурого. Оттенки обусловлены низким содержанием смол и асфальтенов: чем их больше, тем цвет нефти темнее. В чаяндинской нефти (на фото в колбе справа) их много, поэтому внешне она напоминает растопленный шоколад.
При добыче нефти на внутренних стенках скважин образуются асфальтосмолопарафиновые отложения, которые мешают эффективной работе. Из-за этого оборудование подвергается сильным нагрузкам, которые со временем могут приводить к авариям. Процесс образования отложений просчитывают с помощью моделей, но они не учитывают попадание и влияние твердых частиц, в том числе песчаных. Более 50% нефтедобывающих скважин осложнены попаданием твердых частиц в нефть. Из них 60% составляют проблемы с песком. Частицы песка негативно влияют на образование парафинов, увеличивают их прочность и массу, критично снижают скорость перемещения добываемого. Ученые ПНИПУ изучили воздействие различных фракций песка в нефти на количество выпадающих отложений. Исследование позволит усовершенствовать существующие технологии моделирования образования парафина и продлить срок службы оборудования.
снимки растворенных отложений для фракций песка а) 0,05 мм б) 0,25-0,05 мм в) 0,5-0,25 мм
Исследование опубликовано в сборнике «Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов» том 335, № 2 за 2024 год. Работа выполнена за счет гранта Российского научного фонда № 21-79-10403.
Нефть представляет собой сложную смесь углеводородов разных классов и других химических соединений, а часто и механических примесей (горных пород, песка и др.). Ее тяжелые компоненты, например, парафины, асфальтены и смолы растворены в нефтесодержащей жидкости под землей. Но во время добычи и транспортировки они охлаждаются, кристаллизируются и оседают на стенках и поверхностях оборудования. Из-за этого сужается поперечное сечение труб, возрастает сопротивление движению жидкости, увеличивается нагрузка на качающие агрегаты, эффективность падает.
Ученые ПНИПУ изучили, как именно разные фракции песка влияют на количество отложений. Исследование проводили на специальной установке, которая моделирует процесс образования парафинов во время движения нефти в трубопроводе и скважине.
– После исследования мы растворили полученные из песка и нефти отложения в толуоле (применяют для органического синтеза) и проанализировали нерастворенные частицы под микроскопом. В результате составили зависимость интенсивности образования парафинов от концентрации песчаной смеси с равной пропорцией фракций в нефти. По графику сделали вывод, что масса самих отложений незначительно увеличивается при повышении концентрации смеси песка. Этот процесс может быть вызван включением в отложения частиц песчаной смеси, поскольку они заполняют структуру, – рассказывает лаборант-исследователь кафедры нефтегазовых технологий ПНИПУ Антон Козлов.
– Чтобы оценить диаметр песчинок, которые оказывают наибольшее влияние на процесс парафиноотложения, мы провели вторую серию опытов. По ее результатам составили зависимость образования парафинов от концентрации определенной фракции песка в нефти. Оказалось, что малые фракции почти не влияют на количество образующихся отложений. При этом добавление частиц диаметрами 0.25-0.05 и 0.5-0.25 с концентрацией более 5% значительно увеличивает интенсивность формирования парафинов, – объясняет кандидат технических наук, доцент кафедры нефтегазовых технологий ПНИПУ Павел Илюшин.
Ученые ПНИПУ определили, что частицы песка определенного размера и концентрации в нефти увеличивают интенсивность образования отложений. Полученные зависимости влияния песка в дальнейшем будут использованы для модернизации существующей модели парафинообразования. Это позволит увеличить точность прогнозирования и вычисления образования парафинов. Добыча нефти станет качественнее, а своевременное обслуживание оборудования обеспечит более продолжительный срок использования.
Программа поддержки стартапов INDUSTRIX «Газпром нефти» заключила соглашение с сервисом онлайн-обучения «Яндекс Практикум» и цифровой платформой Yandex Cloud о сотрудничестве в направлении поддержки технологических стартапов. Вместе они помогут расширить доступ к инновационным онлайн-сервисам и привлекут ИТ-специалистов к разработке нефтегазовых проектов.
Участники программы INDUSTRIX смогут пользоваться инструментами онлайн-образования «Яндекс Практикума». Сейчас сервис включает более 80 обучающих программ по более чем 50 цифровым профессиям. Также нефтегазовым стартапам предоставят доступ к свыше чем 60 облачным продуктам Yandex Cloud для развития и поддержки бизнеса — например, к чат-боту с искусственным интеллектом, сервисам хранения и обработки данных.
INDUSTRIX переходит от классической модели акселерационных программ с периодическими наборами участников к работе в режиме платформы, которая открыта новым проектам на постоянной основе. Наша цель — помочь стартапам пройти от идеи до готового продукта кратчайшим путем. Партнерство с сервисами «Яндекса» облегчит разработчикам решение операционных задач и будет способствовать развитию инновационных решений для нефтегазовой отрасли.
— Алексей Вашкевич. Заместитель начальника департамента по технологическому развитию разведки и добычи «Газпром нефти».
Выпускники «Яндекс Практикума» смогут развивать свои компетенции в индустриальной сфере и получить новые возможности для построения карьеры. Также планируется, что специалисты «Яндекса» будут входить в конкурсные и экспертные комиссии INDUSTRIX по направлениям цифровизации и автоматизации добычи, подготовки и транспорта углеводородов, строительства скважин и другим.
В Новосибирском государственном университете разработали способ борьбы с асфальтосмолопарафиновыми отложениями в нефтяных скважинах. Он позволяет не останавливать процесс добычи во время очистки оборудования и эффективно удалять парафиновые пробки, не повреждая трубы.
По словам авторов разработки, способ предполагает применение специального состава. Он представляет собой сухое горючее — многокомпонентное вещество, способное разогреваться в воде. По форме оно является тонким гибким наборным стержнем, состоящим из таблеток горючего. Он опускается в скважину и под собственным весом движется вниз, пока не достигает парафиновой пробки.
Под действием температуры асфальтосмолопарафиновые отложения разлагаются и вместе с буровым раствором поднимаются к устью скважины. Оттуда их можно без проблем удалить.
— Сергей Сухинин. Профессор кафедры гидродинамики механико-математического факультета Новосибирского государственного университета.
По словам Сергея Сухинина, применение состава не требует остановки скважины и подвода к ней дополнительных труб и агрегатов. Температуру его разогрева можно варьировать в зависимости от плотности пробок.
Ученые Казанского федерального университета создали реагент для нефтяных и газовых трубопроводов. Он выполняет роль ингибитора образования гидратов — не дает воде и газу превращаться в похожие на лед частицы, которые могут слипаться друг с другом, создавать пробки и мешать работе оборудования.
По словам авторов разработки, новый ингибитор представляет собой полимер на основе малеинового ангидрида (C4H2O3). Это органическое вещество, которое очень быстро вступает в химические реакции и широко используется в промышленности: от нефтедобычи, производства труб и моторных масел до выпуска пищевых добавок и лекарств.
За счет фрагментов малеинового ангидрида и акриловой кислоты новый ингибитор способен в десятки и сотни раз замедлять образование гидратов. Благодаря этому флюид в трубах без проблем преодолевает сложные участки — например, проложенные в особенно холодных зонах, — не преобразуясь в гидраты.
По предварительным данным, новый ингибитор способен также препятствовать коррозии и образованию отложений минеральных солей в трубопроводах. Фрагмент малеинового ангидрида в воде преобразуется в кислоту, которая связывает положительно заряженные ионы металлов — кальция, бария и других. Благодаря этому отложения не будут образовываться.
— Роман Павельев. Ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории методов увеличения нефтеотдачи Казанского федерального университета.
Сейчас авторы разработки занимаются детальным изучением свойств полученного соединения.
Ученые лаборатории геохимии углерода Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского РАН обнаружили биомаркеры, при помощи которых можно точнее оценивать перспективы разработки нефтяных месторождений. Результаты их исследований опубликованы в международном научном журнале Organic Geochemistry.
Биомаркер — это биологический индикатор состояния чего-либо. В случае с залежами нефти таким индикатором служат отличительные особенности соединений с углеродным скелетом биологических молекул — остатков органики, из которой, согласно одной из теорий, образовались углеводороды. Биомаркеры позволяют определить термическую зрелость нефти — понять, достигло ли органическое вещество при геотермальном нагревании той стадии, когда оно перерождается в нефть в промышленных количествах.
Специалисты исследовали сесквитерпаны — органические соединения, которые, как считается, происходят из составляющих растений, водорослей и бактерий в результате их разложения. Для этого отобрали десять проб нефти с месторождений Камчатки и юго-востока Чукотки и изучили их в лаборатории. Это позволило выявить в них молекулы-биомаркеры и на их основе разработать геохимические индексы для определения термической зрелости нефти.
По словам специалистов, выявление биомаркеров и разработка индексов повысят эффективность разведки нефтяных месторождений.