Том 271

Среди методов борьбы с коррозией в нефтегазодобывающей промышленности ведущее место принадлежит ингибиторной защите, поскольку отсутствует необходимость технологических и технических изменений существующего оборудования. Сочетание высокой вариативности состава ингибитора с изменением условий применения и низких капитальных вложений делает его незаменимым реагентом на нефтяных и газовых месторождениях. Описаны основные классы соединений, которые используются в качестве активных основ ингибиторов углекислотной коррозии для защиты нефтегазового оборудования. Рассмотрены классические органические активные основы, содержащие гетероатомы (кислород, сера, азот). Особое внимание уделено алкилимидазолинам и другим азотсодержащим соединениям как наиболее часто используемым в качестве активных основ ингибиторов углекислотной коррозии в России и за рубежом. Продемонстрированы широкие возможности достижения требуемых свойств ингибиторов коррозии путем варьирования заместителей. В настоящее время помимо традиционных требований к ингибиторам коррозии не менее важной является их безопасность для окружающей среды. Приведены сведения о перспективных исследованиях и разработках, направленных на улучшение экологических характеристик используемых реагентов. Рассмотрены растительные экстракты, синтетические и биологические полимеры, вовлекаемые в состав традиционных ингибиторов коррозии или используемые в качестве новых самостоятельных составов. Показано, что эффективность ингибиторов коррозии значительно зависит от рН среды, температуры, парциального давления СО2, скорости потока и других факторов.

Приведены первые данные о биотит-роговообманковых лампрофирах, обнаруженных на месторождении рудного золота Пещерное. Рассмотрено геологическое положение лампрофировых даек в структуре месторождения, обсуждается связь этих пород с тектонически ослабленными и минерализованными зонами. Данные по геолого-структурной позиции минерализованных рудных зон, разрывных нарушений, дайковых тел, метасоматических ореолов и вмещающих вулканогенно-осадочных пород подтверждают тектоногенную природу гидротермально-метасоматической системы месторождения Пещерное. Дайки лампрофиров являются дорудными, о чем свидетельствуют наложенные метасоматические минеральные ассоциации. Предположено, что по разломной зоне северо-восточного простирания в разное геологическое время внедрялись дайки пород андезитового состава, лампрофиров, а впоследствии гидротермальные флюиды, в том числе и рудоносные. Приведено описание минералогических и химических преобразований лампрофиров, произошедших в результате гидротермально-метасоматических процессов. Выделены две стадии метасоматоза: углекислотная (березитизация-лиственитизация) и последующая за ней щелочная (натровый метасоматоз). При углекислотном метасоматозе темноцветные минералы замещаются хлоритом, происходит альбитизация и серицитизация плагиоклаза, под влиянием значительного привноса CO2 образуется железистый доломит. Щелочной (натровый) метасоматоз накладывается на минеральный метасоматический парагенезис первой стадии. Рассмотрена метасоматическая зональность при натровом метасоматозе, проявленная в одной из спессартитовых даек. Хлорит и реликты магматических темноцветных минералов замещаются магнезитом, привнос Na приводит к появлению новообразованного альбита, а привнос S – образованию пирита, в который концентрируется железо из других минералов. В результате процессов щелочной стадии метасоматоза содержание железа в карбонатах уменьшается по направлению от внешней метасоматической зоны к внутренней. Сделано заключение, что именно щелочно-сульфидные натровые растворы выполнили рудоносную функцию, а процессами березитизации-лиственитизации подготовлена благоприятная среда для рудоотложения.

Цель исследования – повышение уровня доверия пользователей систем прогнозирования графиков нагрузки предприятий путем применения методов объяснимого искусственного интеллекта, которые позволяют получить не только прогноз, но и его обоснование. Объект исследования – комплекс шахт и горно-обогатительных комбинатов предприятия, покупающего электроэнергию на оптовом рынке электроэнергии и мощности. Использованы почасовые данные электропотребления за два года, график плановых ремонтов и остановов оборудования, метеорологические данные. Применены ансамбли деревьев решений для прогнозирования временных рядов, выполнен анализ влияния различных факторов на точность прогнозирования. Предложен алгоритм интерпретации результатов прогноза с помощью метода аддитивного объяснения Шепли. Средняя по модулю относительная ошибка прогнозирования составила 7,84 % с учетом метеорологических факторов, 7,41 % с учетом метеорологических факторов и плана нагрузки, сформированного экспертом. Ошибка прогноза эксперта составляла 9,85 %. Полученные результаты показывают, что повышенная с учетом дополнительных факторов точность прогноза электропотребления повышается еще больше при совмещении методов машинного обучения и экспертной оценки. Создание такой системы возможно только при применении моделей объяснимого искусственного интеллекта.

Обеспечение электроснабжения труднодоступных и удаленных территорий Российской Федерации является актуальной проблемой с тех пор, как появилась единая электроэнергетическая система. С учетом положений доктрины энергетической безопасности РФ, трендов по декарбонизации экономики и снижения стоимости оборудования для реализации электроустановок на базе возобновляемых источников энергии электроснабжение удаленных территорий при помощи такой генерации является прямой альтернативой установке дизельной генерации. Геологоразведочные работы преимущественно проводятся на удаленных территориях, где отсутствует возможность централизованного электроснабжения. В связи с развитием промышленных комплексов по добыче сырья, а также сопутствующей бытовой нагрузки актуальной задачей является размещение крупных объектов возобновляемой генерации в районах проведения геологоразведочных работ. Для решения задачи оптимального размещения возобновляемой генерации активно используются метаэвристические методы оптимизации, на результаты которых влияет корректная настройка их внутренних параметров, совместно с большими объемами метеорологических и климатических данных. В статье приводятся результаты исследования влияния функций, определяющих расстояние между агентами метаэвристического алгоритма оптимизации, на результаты оптимизации географического размещения фотоэлектрических и ветровых электростанций. Для сравнения влияния на итоговые результаты в качестве функций расстояния рассмотрены функция евклидова расстояния и функция гаверсинуса. Оценка результатов оптимизации проводилась для солнечных и ветровых электростанций – мощности 45 и 25 МВт на территории Вагайского района Тюменской обл. и Тунгокоченского района Забайкальского края. Полученные результаты показывают низкую степень влияния изменения функции определения расстояния между географическими точками, но обуславливают необходимость ее корректного выбора при оптимизации размещения ветровых электростанций для исключения пропуска локальных оптимумов.

Представлено гидродинамическое моделирование залежи углеводородов с трещинно-поровым коллектором с учетом геомеханических эффектов смыкаемости трещинного пространства в процессе изменения пластового давления. Параметр трещинной проницаемости получен на основе представлений о влиянии напряженного состояния массива на стенки трещин, параметр трещиноватости определен на основе обработки данных сейсморазведки по методологии 3D. Модель со снижением проницаемости реализована в гидродинамическом симуляторе tNavigator. Применение нового подхода позволило улучшить сходимость динамики пластовых давлений в скважинах в созданной гидродинамической модели при неизменном качестве адаптации дебитов и обводненности, а также повысить надежность прогнозирования пластовых давлений и в результате оптимизировать систему поддержания пластового давления.

В статье представлены результаты сопряженных палинологических и геохимических исследований пяти озер различного генезиса, расположенных на пути следования экспедиции «По следам Александра фон Гумбольдта по Западной Сибири, Алтаю и Восточному Казахстану», приуроченной к двойному юбилею: 190-летию экспедиции по России знаменитого ученого и его 250-летию. Выполнен геохимический анализ воды и донных отложений озер Ик (Сибирь), Колыванское и Белое (Алтай), Безымянное (Казахстан) и Нагорного пруда (Алтай), дана оценка их экологического состояния на основе единичных и интегральных критериев. Высокий уровень загрязнения отмечен для Нагорного пруда и оз. Безымянное, что вызвано значительной техногенной нагрузкой от расположенных вблизи рудников. Это подтверждается результатами палинологических исследований. Удовлетворительной экологической обстановкой характеризуются водные экосистемы озер Колыванское и Белое, испытывающих повышенную рекреационную нагрузку. Результаты спорово-пыльцевого анализа и анализа непыльцевых палиноморф показали низкую способность этих озер к самовосстановлению. Наиболее благоприятное экологическое состояние и высокая самоочищающая способность отмечены для оз. Ик, что согласуется с данными палинологических исследований. По результатам проведенных исследований сделан вывод о возможности проведения экспрессной оценки экологического состояния водных экосистем по изучению озер с помощью сопряженного палинологического и геохимического анализа.

Основная функция соляно-кислотной обработки (СКО) – создание максимального числа высокопроводящих каналов в призабойной зоне пласта для восстановления ее проводимости и увеличения гидравлической связи между незатронутой частью пласта и скважиной. Цель статьи – физическое моделирование СКО на образцах керна Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения, а также изучение влияния такого воздействия на структуру фильтрационно-емкостного пространства горных пород, относящихся к сложному типу коллектора. Сложность строения фильтрационно-емкостного пространства горных пород и низкая проницаемость пластов составляют особенность объекта исследования. По этой причине СКО является повсеместно применяемым методом для интенсификации добычи, в связи с чем возникает необходимость нативной проверки темпов закачки кислоты, где критерий успешности – факт формирования высокопроводящих каналов фильтрации (червоточин) в призабойной зоне, позволяющих существенно увеличить область дренирования скважин и тем самым вовлечь в разработку дополнительные участки пласта. Исследованы особенности развития каналов фильтрации, образующихся в результате воздействия кислоты, а их структура охарактеризована и изучена с использованием технологии рентгеновской компьютерной томографии. По результатам комплексного исследования подтверждена правильность подбора темпа закачки, а также даны практические рекомендации к увеличению эффективности СКО.

Приведены результаты исследования строения порового пространства различных по крупности зерен щебня, полученного в результате стадиальной дезинтеграции габбродолерита и микроклинового гранита – пород, различающихся по текстуре, структуре и минеральному составу. Исследования, проведенные с применением метода рентгеновской компьютерной микротомографии, показали, что при дезинтеграции происходит изменение строения порового пространства пород. Увеличение общей пористости и концентрации пор в зернах щебня связано с появлением новообразованных пор различных размеров и сферичности. Однозначная зависимость пористости зерен щебня от их крупности отсутствует. Это связано с текстурно-структурными особенностями и минеральным составом исходных горных пород. Влияние масштабного фактора проявляется только для габбродолерита, характеризующегося мелкозернистой структурой, массивной текстурой и стабильным минеральным составом. Мелкие зерна габбродолерита имеют более низкую концентрацию пор по сравнению с крупными, что согласуется со статистической теорией прочности горных пород, согласно которой вероятность дефектов (пор и микротрещин) снижается по мере уменьшения размеров образцов – чем меньше размер зерен, тем выше их прочность. Для неравномернозернистых гранитов порфировидной текстуры тенденция обратная – мелкие зерна являются более пористыми. Исследование пористости отдельных породообразующих минералов гранита показало, что в зернах щебня из гранита поры распределены неравномерно. Наиболее высокая концентрация пор характерна для микроклина. Присутствие в зернах гранитного щебня хрупких и пористых выделений микроклина приводит к появлению новообразованных пор и микротрещин, число которых увеличивается при многократном приложении нагрузки при стадиальной дезинтеграции.

Ремедиация – важное направление восстановления нефтезагрязненных почв в России, поскольку нефтеперерабатывающая отрасль является основной для России и соседних стран, а вопросы экологически эффективной и экономически рентабельной ремедиации нефтяного загрязнения до сих пор не разработаны. Почвы разного хозяйственного использования обладают разными площадью поверхности и степенью обволакивания почвенных частиц нефтью ввиду наличия или отсутствия обработки, количества атмосферных осадков и растительного опада. Внесение разнообразных веществ с целью ремедиации в нефтезагрязненные почвы степей (пашня), лесов и полупустынь с учетом различий дают неодинаковый результат. Биочар – это уголь, получаемый путем пиролиза при высоких температурах и отсутствии кислорода. Уникальность этого угля состоит в сочетании свойств биостимулятора и адсорбента. Цель исследования – провести экологическую оценку применения биочара для ремедиации нефтезагрязненных почв при различном хозяйственном использовании. Представлены результаты сравнения экологической оценки использования биочара в нефтезагрязненных почвах разного гранулометрического состава. Определены показатели биологической активности почвы: ферменты, показатели интенсивности начального роста и развития редиса, микробиологические показатели. Установлено, что наиболее информативный биологический показатель, коррелирующий с остаточным содержанием нефти – общая численность бактерий, а наиболее чувствительные – длина корней (чернозем обыкновенный и бурая лесная почва) и длина побегов (бурая полупустынная почва). Применение биочара на пашне и в лесной почве (чернозем обыкновенный и бурая лесная почва) менее экологически эффективно, чем в почве полупустыни (бурая полупустынная почва). Результаты исследования могут быть использованы для разработки мероприятий и организационно-технических решений при ремедиации нефтезагрязненных почв различного хозяйственного использования.

На всех этапах жизненного цикла зданий и сооружений выполняется геодезическое сопровождение электронными средствами измерений – системой лазерного сканирования, беспилотными воздушными суднами и спутниковым оборудованием. При этом получают набор геопространственных данных, которые можно представить в виде цифровой модели. Актуальность настоящей работы – практические рекомендации для построения локальной модели квазигеоида и цифровой модели рельефа (ЦМР) определенной точности. В качестве объектов исследования выбраны локальная модель квазигеоида и ЦМР. Отмечено, что ЦМР часто создается на обширные территории, и тогда на такие модели необходимо создавать локальную модель квазигеоида. Рассматривается задача оценки точности построения таких моделей, решение которой позволит получить лучшее приближение к реальным данным на заданных наборах полевых материалов. Представлен общий алгоритм создания как ЦМР, так и локальных моделей квазигеоида в программном продукте Golden Software Surfer. Построения выполнялись методами пространственной интерполяции. При построении локальной модели квазигеоида для площадного объекта отмечены методы триангуляции с линейной интерполяцией (наименьшее значение средней квадратической погрешности (СКП) интерполяции составило 0,003 м) и кригинга (0,003 м). Наименьшее значение СКП определения высот по контрольным точкам для площадного объекта получено методами естественного соседа (0,004 м) и кригинга (0,004 м). При построении локальной модели квазигеоида на линейный объект выделены методы кригинга (0,006 м) и триангуляции с линейной интерполяцией (0,006 м). Построение цифровой модели рельефа привело к наименьшему совокупному значению оцениваемых параметров: на равнинном участке земной поверхности – метод естественного соседа, для горного участка местности с антропогенным рельефом – метод квадратичного кригинга, для горного участка местности – квадратичный кригинг.

Статья посвящена проблеме пыления при перевалке гранулированной серы и существующим способам пылеподавления. Представлен анализ различных методов снижения пылевыделения на объектах хранения и транспортировки гранулированной серы. Отмечена необходимость применения специальных реагентов для повышения эффективности пылеподавления и повторной грануляции измельченной истиранием серы. Серная пыль, полученная с портового терминала при перевалке технической серы, проанализирована на гранулометрический состав. Представлены результаты экспериментальных исследований эффективности применения различных веществ для пылеподавления серы (алкилполигликозиды, силикат натрия, крахмал). Лабораторная установка представляла бункер, внутри которого помещался испытуемый образец пылящего материала. Образец подвергался аэродинамическому воздействию потоком воздуха с заданной скоростью. Пылемером-нефелометром с пробоотборной трубкой, выведенной в геометрический центр бункера, измерялись концентрации твердых взвешенных веществ. Эффективность средств пылеподавления определялась на основе сравнения значений концентраций, полученных на сухом и обработанном образцах. Для пылеподавления на объектах обращения с гранулированной серой предложено использовать состав на основе неионогенных ПАВ, представленных смесью олигомеров C12-14-алкилгликозидов (1-1,5 %), дополнительно содержащий смесь полисахаридов амилозы и амилопектина в виде крахмала растворимого (1-2,5 %) и воду. Пылеподавитель показал стабильно высокую эффективность пылеподавления как при измерении непосредственно сразу после орошения (98,3 %), так и по истечении выжидаемого времени (99,7 %). Разработанный состав обеспечивает повышение пылеподавляющей способности раствора и исключение возможности повторного пыления за счет образования на поверхности полимерной пленки, а также повторной грануляции измельченного истиранием продукта.

Значение скорости движения земной коры на севере Вьетнама, достигшее 38 единиц ГНСС по различным версиям Международной земной системы координат (ITRF2000, ITRF2005, ITRF2008), приведено к последней версии ITRF2020. Величина скорости движения земной коры унифицирована в динамической системе координат. Исследования показывают, что скорость движения земной коры составляет около 35 мм/год, а направление движения – с северо-запада на юго-восток. Для построения модели движения земной коры в северной части Вьетнама произведена высокоточная оценка данных о скорости движения коры с 38 станций, работающих в ITRF2020. Модель скорости движения земной коры построена с использованием метода коллокации в виде функции Маркова 3-го порядка. Использовались данные 34 из 38 станций, остальные четыре применялись в качестве контрольных. Скорость движения коры составляет 2 мм/год, направление смещения 2 град. Модель является первой моделью движения земной коры на севере Вьетнама, построенной в динамической системе координат ITRF2020. Результаты исследования применимы для теоретического и практического изучения движения земной коры. Этапы построения модели скорости движения, рассмотренные в работе, могут быть использованы в других исследованиях на территории Вьетнама.

Формирование залежей и последующие процессы метаморфизма концентрации радиоактивных элементов в углях могут являться индикаторами протекающих процессов, поэтому анализ тенденций изменения радиационных характеристик углей в ряду метаморфизма актуален. Цель работы – экспериментально оценить радиационные характеристики углей разных марок (стадий метаморфизма) методами термолюминесцентной (ТЛ) дозиметрии и определения бета-активности и выявить корреляции полученных данных с данными технического, элементного и термогравиметрических анализов, масс-спектрометрических и ЭПР-исследований. Для дозиметрических измерений, косвенно характеризующих содержания радионуклидов в углях, использовался модифицированный дозиметрический комплекс и оригинальные почво-эквивалентные термолюминесцентные детекторы на основе SiO2. Анализ полученных результатов обосновывает возможность применения ТЛ-исследований для определения зольности углей низких и средних степеней метаморфизма (ряд Б→Г) и отсутствие такой возможности для углей более высоких степеней. Совокупность корреляционных зависимостей в ряду метаморфизма свидетельствует о значительном изменении условий формирования угля в диапазоне времен формирования марок Г→Ж→К при резкой смене условий формирования (преобразования) в этот временной период. Резкие изменения условий регионального метаморфизма (времени, температуры, давления, окислительно-восстановительных условий) приурочены к границе пермского и триасового периодов (~250 млн лет назад), в которых происходили как преобразование существующих отложений угля, так и формирование новых залежей.

Представлены результаты исследования функционирования разработанного сгустительного оборудования в составе закладочного комплекса для формирования потока гидросмеси повышенной концентрации. Представлена принципиальная схема, поясняющая работу гидротранспортной системы закладочного комплекса, оснащенной сгустителем разработанной конструкции. Создана математическая модель, описывающая механизм инерционной седиментации твердого компонента гидросмеси в рабочей камере, оборудованной гидродинамическими профилями. Взаимодействие с профилем приводит к расслаиванию потока благодаря изменению траектории движения и падению скорости. Обоснован интервал рациональной скорости первичной гидросмеси, поступающей на вход рабочей камеры инерционного сгустителя. Синтез решений модели процесса сгущения, выполненный в программах COMSOL Multiphysics и Ansys Fluent, позволил устранить физические противоречия в работе оборудования и обосновать значения габаритных размеров его основных элементов, обеспечивающих реализацию механизма инерционной седиментации гидросмеси. Выявлено, что концентрация сгущенного потока на выходном патрубке рабочей камеры сгустителя определяется уровнем скорости первичной гидросмеси, характерной длиной участка взаимодействия с отклоняющим профилем, а также соотношением углов обтекания и атаки. Составлена номограмма динамики изменения концентрации гидросмеси в сечении выходного патрубка в зависимости от соотношений габаритных размеров отклоняющего профиля рабочей камеры. Результаты исследования позволили сформулировать рекомендации по подбору габаритов отклоняющего гидродинамического профиля сгустителя для формирования потока гидросмеси с концентрацией около 50 % по массе. Разработанное оборудование может быть применено в закладочном комплексе, позволит увеличить дальность подачи закладочной смеси вследствие того, что поток первичной гидросмеси с низкой концентрацией за счет небольших потерь напора может быть перемещен в трубопроводной системе на большее расстояние, чем поток с повышенным содержанием наполнителя. Применение сгустителя на финальном этапе транспортирования позволит повысить концентрацию непосредственно перед выработкой.

Статья посвящена изучению поведения редкоземельных металлов в карбонатно-щелочных системах. Представлены результаты экспериментальных исследований в области извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса – крупнотоннажного промышленного отхода, который образуется при производстве фосфорной кислоты. Методом выщелачивания в жидкую фазу удалось суммарно извлечь более 53 % редкоземельных элементов из старого и более 69 % из свежего фосфогипса за счет обработки твердой фазы раствором карбоната калия концентрацией 4 моль/л при температуре 90 °С. Охарактеризовано поведение модельного фосфата церия (III) в карбонатно-щелочной среде: получена изотерма растворимости, а также зависимости степени извлечения церия в раствор от температуры, концентрации карбонат-иона, межфазного отношения, интенсивности перемешивания и pH. Установлена возможность растворимых комплексов редкоземельных элементов выпадать со временем в осадок, что подтверждено на примере церия и неодима. В течение 240 ч после окончания эксперимента из жидкой фазы удалось осадить примерно 25 % церия и 17 % неодима. Подобное свойство было замечено у представителей легкой группы и не зафиксировано у элементов тяжелой группы. Способность к самоосаждению в будущем может послужить основой для разработки альтернативного подхода к разделению редкоземельных металлов на группы после извлечения в среде карбонат-иона. Также на основе анализа полученных экспериментальных данных охарактеризован механизм растворения фосфата церия (III) в карбонатно-щелочной среде. Выдвинуто предположение о том, что фосфаты редкоземельных металлов растворяются последовательно, переходя в нерастворимый карбонат, а затем в растворимый карбонатный комплекс.