В России впервые успешно испытана беспроводная система контроля параметров внутри нефтяной скважины, пишет газета «Нефтяные вести». В перспективе это решение позволит избавиться от дорогостоящих кабелей.
Как уточняют авторы разработки из компании «Татнефть», информация в новой системе передается при помощи электромагнитного канала связи. Это означает, что она использует так называемые токи растекания. Они возникают при подаче напряжения на участок между верхней и нижней частями эксплуатационной колонны, разделенными диэлектрическим материалом. Часть таких токов течет по горной породе, поэтому на поверхности их можно зафиксировать специальной антенной и расшифровать, получив необходимые данные.
«Оборудование состоит из нескольких основных модулей. Это сам глубинный прибор с датчиком давления, аккумуляторная батарея и антенна. Последняя состоит из нескольких насосно-компрессорных труб с диэлектрическими центраторами и замыкателем. Он обеспечивает электрический контакт прибора с эксплуатационной колонной для передачи информации, — уточняют авторы статьи. — Главный элемент — модуль обработки и передачи информации, который и является ноу-хау. На поверхности установлена устьевая станция для приема информации. Она подключена к металлической части устьевой арматуры и к заземляющему устройству».
Использование такого решения позволяет отказаться от одной из самых хрупких составляющих систем телеметрии: дорогостоящих кабелей, которые часто повреждаются или рвутся внутри скважины и требуют ремонта или замены.
За последние пять лет в нашей стране построили и реконструировали столько автодорог, что ими можно было бы четыре раза обогнуть Землю. Сеть магистралей расширяется, интенсивность движения растет. Повышаются требования к качеству дорог и их долговечности. Тогда на помощь приходят современные технологии. Одно из направлений работы — решения на основе битума, продукта переработки нефти. Как сделать дорожное полотно долговечнее, нефтяники и дорожники обсудили на ежегодной конференции «PRO Битум и ПБВ», организованной компаниями «Газпром нефть», «Роснефть Битум» и «СИБУР»в Санкт-Петербурге.
Немного истории
Сегодня производители битума и дорожные строители взаимодействуют настолько тесно, что появилось понятие «нефтедорожная отрасль», но применять битум для строительства начали еще в древности.
Для строительства дорог битум используется с XIX века. В 1800–1835 годах во Франции, Германии и Швейцарии открыли битумсодержащие породы, которые пошли на производство асфальтовых дорожных покрытий для Парижа, Лондона, Вены и других крупных городов Европы. С 1850 года битум для этой цели широко используется в США. В 1866 году асфальт — разновидность природного битума — впервые применили при строительстве дорог в Санкт-Петербурге.
— В 2024 году нефтедорожная отрасль отмечает круглую дату, — рассказал руководитель битумного бизнеса «Газпром нефти» Дмитрий Орлов. — Исполняется 110 лет с первого съезда российских дорожных строителей, которых тогда называли «деятелями по шоссейному делу». В те годы в стране было всего 4% шоссейных и 2% мощеных дорог.
Четыре экватора в год
Сегодня дорожная сеть России насчитывает более 1,5 миллиона километров автомобильных дорог, в том числе свыше трех тысяч километров скоростных автомагистралей. За последние пять лет в стране построили, отремонтировали и реконструировали более 165 тысяч километров дорог — это больше четырех экваторов Земли. По словам заместителя директора департамента строительства правительства России Григория Волкова, до 2028 года должны построить и привести в нормативное состояние еще 130 тысяч километров.
На конференции «PRO Битум и ПБВ»
В прошлом году самым крупным проектом отечественного дорожного строительства за всю его историю стала магистраль М-12 Москва — Казань. Вяжущие были произведены по технологии, когда при разработке рецептуры битума учитывают рекомендованные температуры эксплуатации полотна по специальной шкале и требования к транспортным нагрузкам. По мнению дорожников, трасса поставила мировой рекорд по скорости строительства.
Генеральный директор компании «Автодор-Инжиниринг» Константин Могильный отметил, что за три года в России построили почти 800 километров автомобильных дорог первой технической категории. Такие трассы обладают четырьмя и более полосами и оборудованы барьерным ограждением на разделительной полосе, а с другими автомобильными дорогами, пешеходными и велосипедными дорожками, железными дорогами и трамвайными путями пересекаются только в разных уровнях. Благодаря вводу в использование трассы М-12 «Восток» от Москвы до Казани теперь можно доехать примерно за семь часов.
В дорогу с инновациями
По словам Дмитрия Орлова, в совокупности инновации продлевают нормативный срок службы дороги и сокращают затраты на использование трасс.
Для отрасли актуально применение современных решений. Движение на автомагистралях с каждым годом становится все более оживленным, нагрузки — выше. ПБВ позволяют достигать высокого качества дорожного покрытия. Поэтому сегодня модифицированные вяжущие применяют на грузонапряженных трассах и дорогах с высокой интенсивностью движения: М-11 «Нева», Тверской улице в Москве, ЦКАД в Подмосковье, Невском проспекте, КАД и ЗСД в Санкт-Петербурге. Мы создаем и абсолютно новые решения. Некоторые из них в буквальном смысле стали толчком для развития целого направления. Например, инжиниринг средств малой механизации — когда вместе с нашими битумопроизводными продуктами мы предлагаем оборудование для их эффективного нанесения.
— Дмитрий Орлов. Руководитель битумного бизнеса «Газпром нефти».
Российские специалисты ищут решения, как усовершенствовать битум, — этим занимаются нефтяные компании, профильные НИИ и вузы. Например, ученые Средневолжского НИИ по нефтепереработке «Роснефти» создали полимерно-модифицированный битум — содержащий полимер, пластификатор и химический модификатор. Как рассказала заместитель генерального директора НИИ Полина Тюкилина, лабораторные анализы показали, что чем глубже модификация материала, тем лучше его характеристики в сравнении с традиционным битумом.
Взгляд из Поднебесной
Профессор Чайнаньского университета Хао Пейвэнь рассказал, что в Китае к нему обычно добавляют стирол-бутадиен-стирольный полимер, пластификатор и стабилизатор. В последние годы в Поднебесной приобрели популярность «резиновый» битум и композитный «резиновый» асфальт. Для улучшения качества и удешевления модификации битумов и асфальтобетона в них добавляют резиновый порошок из специально переработанных старых автомобильных покрышек.
В Губкинском университете разработали специальную технологическую добавку, которая улучшает не сам битум, а позволяет расширить параметры подходящих компонентов для его производства. По словам профессора вуза Елены Чернышевой, добавка представляет собой смесь ПАВ. Ее вводят перед окислением в гудрон — и его структура улучшается. Это позволяет оптимизировать затраты на последующую модификацию битума.
В Ярославском государственном техническом университете разработали антикоррозионное покрытие для металлов из гальваношламов и отработанного моторного масла.
Как пишут авторы разработки в статье «Антикоррозионное покрытие на основе отходов производства и потребления», для получения защитного покрытия гальваношламы предварительно промывают теплой водой и смешивают с кальцийсодержащими веществами, например с негашеной известью. Получается феррит кальция (CaFe2O4), который затем сушат в сушильном шкафу, прокаливают при температуре в 900 градусов и измельчают. На финальном этапе в него добавляют отработанное моторное масло, разогретое до 100–110 градусов. В итоге образуется густая сметанообразная масса, которая равномерно наносится на металл и становится защитным покрытием.
Ученые провели испытания готового продукта в четырех разных средах: воздухе, влажном воздухе, дистиллированной воде и слабом соляном растворе. Как показал анализ результатов, защитные свойства покрытия не уступают существующим на рынке готовым составам. По словам разработчиков, его себестоимость меньше, а процесс изготовления помогает утилизировать побочные продукты других производств.
Ученые Ухтинского государственного технического университета улучшили свойства универсальной буферной жидкости для нефтедобычи. С ее помощью удалось надежнее скрепить цементный камень с горной породой, эффективнее вытеснять буровой раствор и разлагать сероводород, из-за которого ржавеет и разрушается буровое оборудование.
Как поясняют авторы разработки, повышения эффективности жидкости удалось добиться при помощи щелочи — соединений оксида кальция (СаО), которые добавляли в жидкость в соотношении 0,2–0,4%. Как показали исследования, полученная таким образом щелочная среда эффективно расщепляет сероводород, защищая тем самым бурильный инструмент от коррозии, а цементный камень, за счет которого обсадная колонна закрепляется на стенке скважины, — от преждевременного разрушения. Продукты реакции оксида кальция и сероводорода, одним из которых является сульфид кальция (СаS), также способны надежно закупоривать поры в породе, чтобы в скважину не проникали песок, вода и другие загрязнители.
Как рассказал «Энергии+» доцент кафедры бурения Ухтинского государственного технического университета Сергей Каменских, промысловые испытания и внедрение комплекса технологических жидкостей в условиях сероводородной агрессии на нефтяных месторождениях Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции позволили сэкономить более полумиллиарда рублей, а также увеличить площадь и прочность сцепления цементного камня с сопрягающими поверхностями на 21–46% и 31% соответственно.
Как уверяют авторы разработки, она готова к промышленному масштабированию.
Ученые Циндаоского института биоэнергетики и биопроцессорных технологий Академии наук Китая разработали катализатор, способный превращать органические масла, утиный жир и отходы пищевого производства в биотопливо.
Как сообщают в Академии наук Китая, специалисты использовали оксид соединения никеля и алюминия (NiAl). Его закрепили на специальной биологической подложке с пористой структурой, прокалили на воздухе при температуре 800 градусов и подвергли фосфоризации — добавили примеси с фосфором.
Исследования показали, что катализатор способен работать более 500 часов без потери своих свойств, а конверсия сырья в биотопливо при его использовании достигает 85–88%. Ученые отмечают, что после доработки под конкретное сырье состав можно будет использовать для переработки соевого и пальмового масла, утиного жира и пищевых отходов.
Научный коллектив продолжает совершенствовать катализатор.
Ученые Сколтеха нашли способ улучшить углеродные электроды твердооксидного топливного элемента, встроив в их кристаллическую решетку атомы кислорода и азота.
Как поясняют авторы исследования, углеродный материал положили на специальный лабораторный столик и подали постоянный электрический ток при низком давлении. В результате между поверхностью столика и электродом образовалась холодная плазма температурой около 50 градусов, состоящая из высокоэнергетических электронов и относительно холодных неионизированных молекул газа.
Обработка плазмой в течение примерно десяти минут позволила нам легировать углеродный материал — встроить кислород и азот в его кристаллическую решетку. Кислород и азот более активны, нежели чистый углерод, а поэтому топливо быстрее реагирует с такими усовершенствованными электродами и быстрее окисляется, за счет чего достигается более качественная и стабильная выработка энергии.
— Станислав Евлашин. Старший преподаватель Центра технологий материалов Сколтеха.
По словам Станислава Евлашина, обычно с той же целью на поверхность углерода наносятся частицы оксида рутения или платины. Однако эти материалы существенно дороже, а взаимодействие с ними требует отдельного сложного этапа постобработки. В то же время метод обработки холодной плазмой быстр и недорог при сравнимой эффективности.
Специалисты Южно-Российского государственного политехнического университета разработали мобильную установку для очистки бурового раствора. Она позволяет удалять примеси и загрязнения с размером частиц менее 0,2 микрометра — это в пять тысяч раз меньше крупинки поваренной соли.
Как пояснили «Энергии+» авторы разработки, буровой раствор в системе проходит шесть ступеней очистки. Его пропускают через вибросито, пескоотделитель, илоотделитель, дегазатор, центрифугу и магнитоультразвуковое устройство. Как показали исследования, применение шестиступенчатой системы значительно улучшает качество очистки бурового раствора.
Обработка жидкости комплексным физическим полем (сначала магнитным, после ультразвуковым) способствует увеличению вязкости до 20% и снижению водоотдачи до двух раз, при этом плотность раствора практически не изменяется. Внедрение шестиступенчатой системы очистки в практику позволит добиться увеличения производительности буровых работ при сооружении скважин различного назначения.
— Александр Третьяк. Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Нефтегазовые техника и технологии» Южно-Российского государственного политехнического университета.
Установка мобильная и после окончания работ транспортируется на новую скважину обычным автомобилем.
В Уфимском государственном нефтяном техническом университете придумали, как по-новому применять газойль каталитического крекинга. Специалисты предложили использовать его в качестве основы для производства экологически чистого нефтяного пластификатора для автомобильных шин и редукторного масла, которым смазывают коробки переключения передач и редукторные двигатели.
Как рассказали «Энергии+» авторы разработки, для получения нефтяного пластификатора газойль предварительно очистили при помощи многофункционального комплекса катализаторов на основе хлоридов металлов. Состав связал содержащиеся в газойле побочные продукты: соединения серы и полиароматические углеводороды. Как показали лабораторные испытания, после такой очистки газойль можно использовать в качестве пластификатора при производстве автомобильных шин — добавок к синтетическому каучуку, повышающих его износостойкость и долговечность. В результате восстановления катализаторного комплекса можно получить масляную основу с высоким содержанием сернистых соединений — сырье для производства редукторного масла.
— Перспективная сфера применения технологии — расширение сырьевой базы для производства импортозамещающих продуктов: экологически чистого нефтяного пластификатора и редукторного масла, — объяснил «Энергии+» доцент Уфимского государственного нефтяного технического университета Виль Нигматуллин. — При этом все технологические процессы выполняются при атмосферном давлении и температуре не выше 100 градусов — дорогостоящего оборудования не требуется.
Авторы работают над совершенствованием технологии.