В Югре успешно испытали первую российскую технологию бурения боковых стволов горизонтальных скважин с помощью титановых игл. Она позволит на 36% увеличить добычу трудноизвлекаемых запасов углеводородов и дополнит традиционные методы разработки в сложных геологических условиях.
Новую технологию создала и испытала «Газпром нефть» вместе с партнерами. Высокоточное бурение осуществляется тонкими иглами из титана — этот металл позволил сделать конструкции легкими, прочными и устойчивыми к коррозии. Каждая игла оснащена своим буровым инструментом диаметром 12 миллиметров. При этом применять дополнительные оборудование, материалы и реагенты при таком методе не нужно.
Бурение титановыми иглами подходит для разработки тонких пластов с нефтью, которые проходят рядом с водоносными горизонтами и газовой шапкой. Обычно «трудную» нефть добывают с помощью гидроразрыва пласта, но в таких сложных геологических условиях использовать его нельзя: трещины могут выйти за пределы нефтяных залежей, и в скважину устремится газ либо вода.
Специалисты «Газпром нефти» вместе с российскими инженерами и учеными разработали и применили технологию, которая стала дополнением к традиционному гидроразрыву пласта. Испытания продемонстрировали высокий потенциал оборудования для его дальнейшего применения на месторождениях компании. Это повысит эффективность разработки геологически сложных залежей и поможет в добыче «трудной» нефти на удаленных участках в Восточной и Западной Сибири.
Сергей Доктор, начальник департамента по добыче «Газпром нефти»
Первую горизонтальную скважину по новой технологии построили на месторождении «Газпром нефти» в ХМАО — Югре. Специалисты пробурили иглами 54 боковых ствола, создав сеть искусственных каналов. Это увеличило приток нефти в скважину более чем на треть.
Ученые Губкинского университета создали наборы присадок для моторного масла, которые в 2,5–3 раза дольше сохраняют свои свойства по сравнению с зарубежными аналогами. Добавки адаптировали к минеральным и синтетическим маслам.
Специалисты синтезировали наборы присадок по известным технологиям, при этом использовали отечественные компоненты. В их числе — разбавители, которые ранее в промышленности не применяли. Они представляют собой смесь базовых масел с полярными соединениями — веществами, в молекулах которых разделены центры положительного и отрицательного зарядов. Благодаря растворителям добавки лучше распределяются в синтетических маслах.
На втором этапе исследователи сформировали комбинации присадок в оптимальном соотношении. Их набор одновременно замедляет разрушение моторного масла из-за перегрева и интенсивных нагрузок, а также блокирует вредные химические реакции, что продлевает срок службы масла.
Мы взяли за основу технологии синтеза присадок, известные со времен Советского Союза, доработали и использовали свое ноу-хау — разбавитель. Также мы разработали две технологии синтеза антиокислительных присадок (аминный и фенольный антиокислители) — они не имеют аналогов на отечественном рынке.
Анна Песковец, руководитель молодежной лаборатории современных функциональных присадок для смазочных масел Губкинского университета
Отечественные наборы присадок прошли испытания на дизельных двигателях MAN и Cummins. Образцы моторных масел с использованием новых присадок сохраняли физико-химические свойства до трех раз дольше импортных аналогов. Небольшие изменения свойств зафиксировали лишь после 50 тысяч километров пробега, в то время как зарубежные масла утрачивают исходные характеристики уже после 20 тысяч километров и демонстрируют оптимальный уровень свойств лишь в промежутке 7–15 тысяч километров пробега.
Разработанные наборы присадок подходят для минеральных (нефтяных) и синтетических видов масел. Опытно-промышленные партии уже передали Ассоциации автомобильных инженеров для получения допуска на использование в России. В перспективе ученые планируют разработать наборы для трансмиссионных и других видов масел.
Ученые Пермского политеха разработали новый материал для водородного твердооксидного топливного элемента — устройства, которое преобразует химическую энергию водорода в электричество.
Исследователи создали материал для электролита, который в таких топливных элементах представляет собой многослойную керамику. Она пропускает ионы кислорода и не пропускает электроны, за счет чего происходит химическая реакция — до 70% энергии водорода переходит в электричество и 30% теряется в виде тепла.
Если керамика некачественная, ионы преодолевают ее хуже, элемент работает менее эффективно и может перегреться. Со временем керамика может трескаться, в том числе от перепадов температуры. Обычно для увеличения качества и долговечности керамики в ее состав добавляют дорогостоящие компоненты — например, платину или иттрий-стабилизированный цирконий.
Диоксид церия хорошо проводит ионы кислорода, что критично для работы твердооксидного топливного элемента, а редкоземельные добавки улучшают его свойства: создают дефекты в кристаллической решетке, облегчая движение ионов, повышают стабильность при перепадах температур и снижают рабочую температуру. В результате материал получается доступнее и эффективнее аналогов.
Никита Фаустов, ассистент кафедры «Химия и биотехнология» Пермского политеха
Ученые рассчитывают, что их разработка поможет развитию водородной энергетики, удешевив производство элементов на 30–40%. Они, по словам специалистов, пригодились бы для энергоснабжения в удаленных районах.
Ученые Университета ИТМО создали новый материал на основе кремния и золота. Он в десять тысяч раз активнее поглощает и излучает свет, чем обычный кремний. Это свойство делает его полезным в разных сферах, включая медицину, промышленность и энергетику.
По словам разработчиков, весь секрет — в созданной ими метаповерхности особенной формы. Она представляет собой массив упорядоченных цилиндров из золота и кремния на металлической пленке. Массив цилиндров отделен от подложки зазором. Он выступает ловушкой для фотонов, надежно удерживая их. За счет этого даже небольшие объемы материала могут поглощать или излучать намного больше света: его коэффициент поглощения в десять тысяч раз выше, чем у обычного кремния.
Золото ученые выбрали за то, что оно очень хорошо отражает свет, особенно видимый и инфракрасный, практически без поглощения фотонов. Это объясняется атомарной структурой этого металла.
Материал может пригодиться для создания наносенсоров и наноизлучателей, которые используются в медицине, науке и промышленности. Другое потенциальное применение — оптические вычислительные системы. Носителями информации в таких системах будут частицы света, а не электрический ток, поэтому они смогут работать быстрее и меньше нагреваться.
Артем Ларин, научный сотрудник физического факультета Университета ИТМО
По словам Артема Ларина, метаповерхность, способная ловить частицы света и «запирать» их для улучшения взаимодействия с веществом, может стать основой более эффективных солнечных батарей. Однако для этого ее нужно будет модернизировать — в нынешнем варианте она улавливает только инфракрасное излучение длиной волны 1135 нанометров.
Высокотехнологичный комплекс биологической очистки воды «Биосфера», который заработал на Омском нефтеперерабатывающем заводе в полную мощность, поможет за два года существенно оздоровить Иртыш за счет снижения водозабора. Об этом «Энергии+» рассказала доктор биологических наук, профессор кафедры экологии, природопользования и биологии Омского государственного аграрного университета имени Столыпина Ольга Баженова.
Иртыш — одна из главных рек Сибири и одна из самых протяженных и полноводных водных артерий России в целом. Благодаря «Биосфере» завод будет очищать промышленную воду на 99,99% и возвращать ее в производство. Это позволит втрое сократить водозабор из Иртыша и поможет ежегодно сберегать более десяти миллионов кубометров воды.
«Биосфера» — важный проект для региона и страны. Иртыш — это одна из немногих трансграничных рек России, испытывающих высокий уровень антропогенного воздействия, поэтому так важен контроль состояния ее экосистемы. Иртыш относится к высокопродуктивным (эвтрофным) рекам: в нем обитает множество живых организмов — от микроскопических водорослей до рыб.
Ольга Баженова, профессор кафедры экологии, природопользования и биологии Омского государственного аграрного университета имени Столыпина
В Иртыше живут краснокнижные виды — например, сибирский осетр. Гарантировать, что запуск «Биосферы» позволит его популяции восстановиться до состояния, как столетия назад, увы, нельзя — это зависит от множества факторов, в том числе от работы других предприятий региона. Однако снижение нагрузки на реку за счет уменьшения водозабора благоприятно скажется на среде обитания рыб.
— Специалисты нашей кафедры продолжат вместе с Обь-Иртышским управлением по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды регулярно отслеживать главные показатели экологического состояния Иртыша: индекс загрязнения воды, уровень биологического и химического потребления кислорода, численность и структуру фитопланктона и другие, — подчеркнула Ольга Баженова. — Думаю, примерно через два года после запуска «Биосферы» мы получим реальные подтверждения тому, что за счет снижения водозабора качество воды в Иртыше повысилось, а общее состояние реки улучшилось.
С нового учебного года в Национальном исследовательском ядерном университете «МИФИ» начнут обучать будущих специалистов по цифровой трансформации хайтека. Выпускники новой специальности помогут ТЭК быстрее разрабатывать и внедрять цифровые технологии.
Новая образовательная программа бакалавриата называется «Управление цифровой трансформацией наукоемкого бизнеса». Она позволит вузу готовить менеджеров, которые смогут внедрять цифровые технологии в наукоемком и высокотехнологичном бизнесе — например, в энергетике, в том числе ядерной.
Помимо основ менеджмента, экономики, финансов и права студенты будут изучать предметы, связанные с цифровыми инновациями: управление цифровой трансформацией бизнеса, цифровое управление качеством, цифровые технологии управления жизненным циклом наукоемкой продукции, цифровые платформы бизнеса.
В программе предусмотрено глубокое изучение математики, чтобы выпускники могли профессионально работать с высокотехнологичными системами. Также студенты изучат основные ИТ-дисциплины: вычислительные и корпоративные системы, телекоммуникации, информационную безопасность, нейросети.
В дополнение к техдисциплинам учащимся прочтут курсы по истории — науки и техники, атомной энергетики.
Ученые Томского государственного университета предложили новую технологию разделения изотопов. Она позволит эффективнее выделять частицы урана, важные в атомной энергетике, а в перспективе, возможно, поможет нарабатывать и топливо для термоядерных реакторов — гелий-3.
Новый метод основан на прохождении потока изотопов в газовой форме через многослойную мембрану в присутствии внешнего ускоряющего электрического поля. Мембрана состоит из графена с крошечными порами. Внешнее электрическое поле «проталкивает» через них заряженные атомы.
Процесс идет при минус 269 градусах — почти при абсолютном нуле. При такой температуре атомы ведут себя, как электромагнитные волны: подобно свету или звуку. Поры в мембране пропускают только волны определенной длины. Легкие частицы (с длинной волной) проходят сквозь «сито», а тяжелые (с короткой) — застревают.
Мембраны уже используют для разделения изотопов: легкие проходят ее чуть быстрее, чем тяжелые. Однако разница получается мизерной, из-за чего процесс приходится повторять тысячи раз. Мембрана, разрабатываемая томскими специалистами, представляет собой систему из двух барьеров, которые будут функционировать с учетом механизма резонанса.
Разрабатываемый способ существенно отличается от имеющихся: он опирается на другие принципы разделения. Сейчас мы изучаем механизмы резонансного прохождения изотопов через двухбарьерные системы нанопористых мембран, чтобы получить ответ на вопрос о принципиальной возможности применения мембранных технологий для разделения изотопов урана, гелия и других веществ.
Михаил Бубенчиков, руководитель проекта, профессор механико-математического факультета Томского государственного университета
В отличие от обычных методов разделения новая не потребует много энергии и сложного оборудования. Так, газовые центрифуги вращают смесь изотопов на огромной скорости, и более тяжелые (уран-238) прижимаются к стенкам, как белье в стиральной машине, а легкие (уран-235) остаются в середине — такой метод требует тысяч центрифуг и много времени.
Ученые ожидают, что при помощи новой технологии можно будет выделять востребованные в атомной энергетике уран-238 и уран-235. Возможно, технология поможет выделять и редкий гелий-3, который считается идеальным топливом для перспективных термоядерных реакторов. По подсчетам ученых, он сможет дать в тысячу раз больше энергии, чем водород, и после отработки не оставит после себя радиоактивные отходы, как уран.
Долгая зарядка — главное препятствие для повсеместного распространенияэлектромобилей. Ученые и инженеры работают над тем, как ее сократить, — и уже нашли несколько полезных решений.
Это материал «Журнала автомобилиста», оригинал статьи и другие материалы для водителей читайте в приложении АЗС «Газпромнефть».
Квантовые батареи
Сегодня главная цель разработчиков — создать универсальные решения, которые позволят сделать быструю зарядку электрокаров максимально доступной. Ученые корейского Института фундаментальной науки предложили использовать квантовую запутанность, чтобы заряжать батареи быстрее. Суть явления в том, что частицы, кванты, связаны друг с другом: если свойства одной из них меняются, это одновременно вызывает изменения у другой, даже если она находится на большом расстоянии.
Если переложить явление квантовой запутанности на зарядку электромобилей, то ячейки аккумулятора начнут накапливать энергию одновременно, а не последовательно, как это происходит сейчас. Тогда полная зарядка от обычной сети будет занимать 3–5 минут вместо 10 часов, а время пополнения батареи на станциях и вовсе сократится до нескольких секунд. Такие технологии зарядки электромобилей пока не применяются на практике, но открывают новые горизонты в развитии всей отрасли.
Супербыстрые зарядные станции
Сценарии быстрой зарядки электрокаров особенно важны для тех, кто активно использует машину в городе и не может позволить себе длительные остановки. Инфраструктура зарядных станций развивается в сторону повышения скорости и безопасности зарядки.
Вилка в разъеме электрозарядной станции с подсветкой. Фото Freepik
Разработаны версии быстрых зарядных станций электрокаров, которые подают постоянный ток мощностью до 350 киловатт прямо к батарее. Они способны зарядить аккумулятор до 80% за 10–15 минут, что значительно повышает запас хода электромобиля.
Быстрые зарядные станции заряжают любой электромобиль за 25–30 минут. Технологии, которые позволяют заправить электрокар за 10–15 минут, есть, но пока встречаются редко.
Проблема метода в том, что на зарядку последних 20% по-прежнему нужно много времени. Ограничения связаны с особенностью батарей: скорость зарядки снижают, чтобы не перегреть аккумулятор и максимально продлить срок его службы.
«Заряженные» дороги
Израильская компания Electreon предложила строить дороги со встроенными катушками индуктивности и уже реализовала пилотные проекты в Израиле, Италии, Швеции, Германии и США. Медные катушки утапливают в дорожное покрытие на восемь сантиметров. При проезде по таким трассам электромобили заряжаются на ходу — водителям не нужно останавливаться и тратить время на пополнение батарей.
Визуализация электрокара на «заряжающей» дороге. Изображение сгенерировано нейросетью
Метод эффективный — по словам специалистов компании, его КПД не ниже 90%. Есть и минус: прокладка таких трасс сложна, из-за чего стоимость километра «индукционной» дороги достигает 1,25 миллиона долларов.
Пока «заряженные» дороги не могут полностью заменить привычные формы зарядки электрокаров, но способны дополнять их в городах и районах будущего.
«Холодный» кабель
NASA и Университет Пердью разработали кабель, который передает электрический ток силой до 2400 ампер (медная проводка в квартирах обычно рассчитана примерно на 30 ампер). Чтобы кабель не перегорел, ученые поместили его в теплоотводящий контур с переохлажденной жидкостью. Ее температура ниже той, при которой жидкость кристаллизуется, для чего ее охлаждают очень-очень быстро.
Водитель заряжает электромобиль на быстрой зарядной станции бренда «Розетка»
По расчетам ученых, новая технология позволит заряжать электромобиль за пять минут. Она подойдет для массовой зарядки электрокаров в аэропортах, на трассах, на транспортно-пересадочных узлах и центрах транспортировки грузов. Однако чтобы ее внедрить, придется серьезно поработать над безопасностью и конструкцией «холодных» станций.
