Итоги деятельности Академии наук рб в 2009 г. 1 Важнейшие итоги научно-исследовательских работ

Вид материала

Документы

Содержание Программа 2. Инновационные технологии, используемые при проведении геологоразведочных работ, добыче, переработке полезных ископа Отделение физико-математических и технических наук

Подобный материал:

• Итоги школьной научно-практической конференции, 98.63kb.
• Итоги XV городского конкурса учебно-исследовательских работ учащихся 2006 -2007, 77.09kb.
• Приказ от 2011 года № положение о районной научно-практической конференции обучающихся, 32.09kb.
• Итоги и публикации 2009 года сыктывкар 2010 удк 612+577, 991.47kb.
• Итоги деятельности предприятий малого бизнеса в 2009 году итоги деятельности, 393.02kb.
• Итоги второй нефтегазовой конференции «экобезопасность-2011» Итоги, 84.74kb.
• Итоги войны для нашей страны и народа. Наши земляки воины-интернационалисты, 210.33kb.
• Итоги работы учебно-образовательного процесса за 2009-2010 учебный год, 456.21kb.
• Итоги открытого конкурса научно-исследовательских работ студентов по педагогике и методике, 881.2kb.
• Фисинин Владимир Иванович Доктора наук Габитов Ильдар Исмагилович Зыкин Владимир Александрович, 2780.59kb.

Отделение наук о земле и природных ресурсов


Программа 2. Инновационные технологии, используемые при проведении геологоразведочных работ, добыче, переработке полезных ископаемых в Республике Башкортостан.

2.3.1. Новые направления поиска и разведки углеводородных и рудных ресурсов.

На основе данных геологических съемок, бурения и сейсмических исследований изучены крупные антиклинальные структуры восточной части западного склона Южного Урала. Показана перспективность поиска нефти и газа в восточной части западного склона Южного Урала и предложен комплекс работ, включающий детальную сейсморазведку и бурение глубоких скважин.

Впервые выделена крупная Южно-Кургасская антиклинальная структура, расположенная в северной части Зилаирского синклинория на продолжении к югу Кургасской антиклинали Башкирского антиклинория.

Подготовлен материал для проведения дальнейших геологоразведочных работ и даны практические рекомендации (акад. АН РБ М.А. Камалетдинов, ЭНТАс АН РБ).

Показана генетическая зависимость между сейсмичностью территории, образованием нефтегазоносных структур и углеводородонакоплением, указывающая, что нефть и газ образуются особенно активно там, где в той или иной форме проявляется сейсмотектоническая активность. Поэтому обнаруженная современная сейсмотектоническая активность нефтегазоносных районов Башкортостана является позитивной оценкой возможности нефтегазообразования и в настоящее время. Впервые составлена сейсмотектоническая карта, которая должна служить основой обнаружения пополненных запасов углеводородов в считавшихся ранее отработанными месторождениях.

Проведенные структурные и сейсмотектонические исследования, данные бурения глубоких скважин и анализ геофизических материалов показали, что тектоника Кизильской зоны – центральной в Башкирском Зауралье (Магнитогорская мегасинформа) характеризуется развитием надвиговых дислокаций и несоответствием поверхностного и глубинного структурных планов, при котором структуры, развитые с поверхности и на глубине, отличаются как размерами, так и особенностями морфологии. В структуре поднадвиговых отложений фиксируется вздымание слоев нижнекаменноугольного возраста к центральной части Кизильской зоны, образующих крупную погребенную антиклинальную структуру, перспективную на обнаружение месторождений углеводородов (акад. АН РБ Т.Т. Казанцева, ИГ УНЦ РАН).

Проведен сравнительный анализ металлогении Уралид Урала и Европейских Варисцид:

- наибольшее сходство металлогении рассматриваемых регионов проявилось в пределах их пассивных окраин. Оно выразилось в развитии стратиформного оруденения, которое на Урале в раннем палеозое развито исключительно в его Полярном сегменте.

- главное различие Варисцид и Уралид заключается в преобладании сиалической металлогении во-первых и мафической металлогении во-вторых.

- как следствие преобладавшего на Урале мафического магматизма, ведущими металлами были железо, титан, хром, платина и медь, а также цинк, золото и алюминий. В Варисцидах, в связи с превалирующим сиалическим магматизмом, основное значение в металлогении имели цинк, железо, свинец, серебро, вольфрам, молибден, олово и уран.

- одной из главных причин отмеченных различий является интенсивное сжатие Варисцид, по сравнению с Уралидами, в которых хорошо сохранились фрагменты океанических и остродужных комплексов (чл.-корр. РАН В.Н. Пучков, ИГ УНЦ РАН).

Составлена карта-схема распространения строительных материалов (пески, глины, суглинки) для территории Южного Предуралья в 2009 г. Выделен и охарактеризован агидельский горизонт с тремя подгоризонтами для голоценовых образований Предуральского региона и территории Башкортостана. Составлен проект стратиграфической схемы голоценовых отложений. Проведена корреляции голоценовых образований для территории Южного Предуралья, Урала и Зауралья (РБ). Проведена корреляция плейстоценовых образований для территории Южного Предуралья, Урала и Зауралья (РБ) (к.г.-м.н. Г.А. Данукалова, ИГ УНЦ РАН).

2.3.2 Обновленные технологические решения добычи, трубопроводного транспорта, переработки нефти и газа.

Усовершенствована методика ГУП «ИПТЭР» по гидравлическому расчету трубопровода для транспорта газожидкостных смесей (ГЖС). При этом изменен критерий определения граничных условий для структур течений. В качестве критерия определения граничных условий для структур течения использовался критерий «Гипровостокнефть» за счет введения эмпирического коэффициента сопротивления на участках.

Рассмотрена математическая модель процесса нагрева нестабильной жидкости в насосном агрегате, выполнена количественная оценка влияния адиабатического сжатия нестабильной жидкости при прогнозировании е нагрева в насосном агрегате.

Разработан аналитический метод расчета давления в любой точке трубопровода, транспортирующего нестабильные углеводородные жидкости, в функции от производительности при медленно протекающих нестационарных процессах.

Разработаны рекомендации по трубопроводному транспорту сжиженного этана. Решены задачи аварийных истечений сжиженного этана из аварийного продуктопровода. Рассмотрены вопросы антикавитационной устойчивости шарового затвора гидравлических систем при транспортировке углеводородных жидкостей. Предложен алгоритм расчета минимального допустимого давления на входе в шаровой затвор.

Обоснованы минимально допустимые расстояния пролегания продуктопровода, предназначенного для транспорта сжиженного этана до объектов промышленного и гражданского назначения.

Разработана методика оперативного определения параметра гидравлической эффективности противотурбулентные присадки (ПТП) на основе решения обратных задач с переходными динамическими процессами и методика адатипного дозирования ПТП в трубопроводах с промежуточной подкачкой (акад. АН РБ А.Г. Гумеров, ИПТЭР).

Анализ выполненных исследований на примерах месторождения Бирской седловины, Мухарметовское (восточный склон Татарского свода), Степноозерское (Мелекесская впадина) и месторождения северной части Башкирского свода позволил выработать методику выполнения системного геолого-технологического анализа с целью оптимизации воздействия на различные категории трудноизвлекаемых запасов.

Мероприятия по доразведке или уточнению геологического строения продуктивных горизонтов мелких месторождений могут привести к пересмотру всей сложившейся системы разработки. Для мелких месторождений, работающих на режиме истощения или с единичными нагнетательными скважинами, критериями подбора технологий являются: внедрение технологии через эксплуатационную скважину, продолжительный технологический эффект и низкая цена технологии (чл.-корр. АН РБ В.Е. Андреев, ООО «Нил-нефтегаз»).

Среди выделяемых в настоящее время трудноизвлекаемых (ТрИЗ) пластов в РБ основная часть приходится на высокообводненые продуктивные пласты с обводненностью добываемой продукции более 90%. Одним из перспективных направлений повышения нефтеотдачи и снижения обводненности добываемой продукции продуктивных объектов с ТрИЗ является применение осадкогелеобразующих технологий (ОГОТ).

Среди ОГОТ особая роль принадлежит технологиям, основанным на использовании сшитых полимерных систем (СПС). Положительными моментами применения СПС являются: контролируемые время гелеобразования, место постановки гелевого барьера в продуктивном пласте, использование относительно доступных в промышленных масштабах компонентов в составах и относительная экологичность химреагентов.

Предлагается использовать сшитую полимерную систему на основе реагентов «Геопае» и «Карфас» в технологиях водоизоляционных работ и повышения нефтеотдачи пластов. Основными компонентами этих составов являются соответственно полиакрилонитрил и хлористые соли алюминия.

На основе материалов, полученных в ходе экспериментов, было проведено математическое моделирование процессов гелеобразования в пористой среде. Целью моделирования была оптимизация технологических параметров обработки призабойной зоны продуктивного пласта гелеобразующей композицией (д.т.н. Ю.А. Котенев, ООО «Нил-нефтегаз»).

С целью вовлечения в нефтехимический синтез природных меркаптанов, а также расширения областей их практического применения проведены исследования по получению новых продуктов – -аминосульфидов реакцией алкилтиометилования (АТМ), первичных, вторичных и замещенных аминов (н-гексил-, бензил-, диэтил-, ди-н-бутил-, моноэталомин) смесью формальдегида и сульфидно-щелочных растворов (СЩР) газо- и нефтеперерабатывающих предприятий.

Установлено, что АТМ первичных и вторичных аминов эквимольным количеством формальдегида и меркаптидов натрия СЩР протекает при 20С в течение 0,5+1 ч. Конденсация моноэтаноламина с формальдегидом и меркаптидами натрия СЩР проходит в присутствии гидроксида натрия при мольном соотношении 1: 2: 1: 1 : 1 при 20С в течении 3 ч. При указанном расходе реагентов в зависимости от строения аминов конверсия меркаптидов натрия составляет 47,3–100%. Реакционная способность аминов и реакции алкилтиометилирования увеличивается в ряду: н-гексил-, дибутил-, бензил-, диэтиламин.

Для испытаний в качестве ингибиторов сероводородной коррозии и фиторегуляторов зерновых и пасленовых культур наработаны опытные образцы -аминосульфидов (50-100 г.) (чл.-корр. АН РБ Н.К. Ляпина, ООО «Нил-нефтегаз»).

Эффективность применения насосов в системе сбора и промыслового транспорта продукции нефтяных скважин зависит от состава, физико-химических и реологических свойств перекачиваемой среды. Многочисленными экспериментами доказано, что продукцию скважин не эффективно перекачивать высокооборотными многоступенчатыми насосами.

Кроме того, при перекачке высокодисперсной вязкой эмульсии повышается гидравлическое сопротивление, что требует дополнительной энергии на перекачку на тепловую подготовку эмульсии. Кроме того, при этом повышается расход реагентов для подготовки нефти.

В данном проекте предлагается создать новый тип совмещенного насоса-электродвигателя. Технически при разработке нового совмещенного насоса-электродвигателя, когда в электродвигатель вместо вала устанавливается насосный элемент с приводом от вращающегося ротора. Такой насос будет эффективным на жидкостях любой вязкости, если перекачиваемая жидкость, проникающая между ротором и статором двигателя, не приведет к значительным потерям мощности на вращение.

Разработаны и изготовлены нагнетатели для совмещенного насоса-электродвигателя: винтовой, осевой, черпаковый.

Установлено, что данный тип совмещенного насоса может быть достаточно эффективным в широком диапазоне оборотов (д.т.н. С.Г. Бажайкин,, ИПТЭР).

2.3.3 Рациональное природопользование и охрана окружающей среды.

Исследования проведены в населенных пунктах в зоне влияния крупного горнодобывающего предприятия ОАО «Учалинский горно-обогатительный комбинат, расположенного в г. Учалы и Сибайского филиала ОАО «УГОК», расположенного в г. Сибай.

Анализ и экспертная оценка данных об уровне содержания родона и его дочерних продуктов распада, проведена по данным радиометрических измерений ЦГСЭН в РБ в соответствии с нормами радиационной безопасности СП 2.6.1 758-99 «Ионизирующее излучение, радиационная безопасность». Всего проанализировано 1424 измерений за 2001 г.

Оценка риска здоровью населения горнодобывающего региона проведена в соответствии с руководством Р.2.10.1920-04.

Анализ заболеваемости проведен по данным отчетов государственной медицинской статистики, годовых статистических отчетов МЗ РБ, изучена общая и первичная заболеваемость населения гг. Сибай, Учалы (д.м.н. З.Ф. Аскарова, ЭНТАс АН РБ).

Произведены расчеты выбросов парниковых газов по четырем секторам, рекомендуемым руководящими принципами национальных инвентаризаций парниковых газов МГЭК 2006.: «Энергетика», «Промышленные процессы и использование продуктов» (ППИП), «Сельское хозяйство, лесное хозяйство и другие виды землепользования» (СХЛХДВЗ), «Отходы». По результатам расчетов заполнены сводные таблицы с величинами выбросов парниковых газов для представления их в Российский реестр углеродных единиц.

Произведен анализ имеющейся официальной статистической информации с точки зрения достаточности для проведения расчетов выбросов ПГ по международной методике.

Анализ результатов расчетов показывает, что суммарные выбросы парниковых газов по Республике Башкортостан находятся на уровне 42 млн.т/ год, что составляет около 56% от выбросов 1990 г. существенное снижение выбросов обусловлено снижения уровня промышленного производства по сравнению с 1990 г. увеличение стоков парниковых газов в 2007 г. по сравнению с 1995 объясняется значительным снижением поголовья животных и сокращением вследствие этого выбросов СН₄ от домашних животных (энтеральной ферментации) (д.т.н. И.Р. Байков, Центр энергосбережения РБ).


ИННО-2009:

Показано что, в процессе длительной эксплуатации газопроводов происходят изменения механических свойств металла труб. Повышаются прочностные свойства на 8-10 %, пластические свойства снижаются на 15-18 %, а ударная вязкость - в 1,5 раза. Интегральный коэффициент старения составляет примерно 13%. Коэффициент деформационного старения увеличивается более чем на 30%. Дефекты различного происхождения ускоряют эти процессы.

Установлено, что деградация свойств металла связана с изменением его тонкой структуры. Установлен стадийный характер структурных превращений. Вначале протекают процессы усталости и деформационного старения, приводящие к замедленному разрушению. На порядок увеличивается плотность дислокаций в результате их эволюции от сетчатой до клубковой. Происходит распад цементита в среднем на 30 %, примерно 10 % атомов углерода уходят в тетраэдрические пустоты объемно-центрированных кубических решеток феррита, образуются и скапливаются на границах зерен новые карбидные частицы (акад. АН РБ А.В. Бакиев, НПО «Технап»).

Разработаны численные математические модели нестационарных термогидродинамических полей в системе многоствольная скважина-пласт, исследованы процессы формирования теплового поля при работе бокового ствола скважины, проведены сопоставления промысловых и расчетных данных распределения температуры путем адаптации математической модели.

Установлено, что информация из бокового ствола может быть получена путем измерения температуры и давления в основном стволе в интервале зарезки бокового ствола. По анализу изменения температуры можно оценить работающие интервалы (чл.-корр. АН РБ Р.А. Валиуллин, БГУ).

Проведены экспериментальные и промысловые исследования по изучению многофазных потоков в горизонтальных скважинах, боковых стволах и в системе многоствольная скважина–пласт.

Разработана технологическая схема подготовки нефтешлама и подачи его в технологический процесс на установку замедленного коксования, максимально обеспечивающая эффективную переработку нефтешлама. Выполнены расчеты основного технологического оборудования установки для каждого варианта подачи в процесс нефтешлама с определением основных технологических параметров процесса (к.т.н. А.А. Десяткин, УГНТУ).


ГАНУ «Институт нефтегазовых технологий и новых материалов»

Разработана методика оценки изменения элементного состава поверхности продуктивных пород при стандартной подготовке образцов к исследованиям.

Составлена коллекция водо-нефтенасыщенных образцов керна продуктивных отложений Урало-Поволжья.

Разработана рецептура реагента «АСС-1», позволяющая на базе этого реагента получить гели для регулирования проницаемостной неоднородности пласта устойчивые к агрессивным компонентов пористой среды продуктивных пластов и к кислотным растворам используемых при проведении работ по интенсификации добычи нефти.

По результатам теоретических и экспериментальных исследований разработана временная инструкция по применению реагента «АСС-1» в комплексных обработках добывающих скважин эксплуатирующих терригенные коллектора.

Создана рецептура реагента и технология его использования. Реагент может быть применен:

- при проведении водоизоляционных работ на добывающих скважинах при проведений РИР и КРС;

- при регулировании фронта заводнения;

- при проведении работ по интенсификации добычи нефти;

- в двухэтапных обработках добывающих скважин; первый этап – водоизоляционные работы, второй этап – работы интенсификации добычи.

Коллективом совместно с ООО «НаноМеТ» была, решена важная техническая задача - получение на собственной базе в Уфе прутков с геометрией по жестким требованиям прецизионных станков с программным управлением, используемых ведущими производителями имплантатов - для диаметра пруткового материала 5 мм отклонение по диаметру менее 0.018 мм, овальность по всей длине менее 0,009 мм, прогиб менее 2мм на метр, что соответствует восьмому классу точности (отметим, что в настоящее время продукция из сортового титана и его сплавов с указанными геометрическими параметрами поставляется в Россию из-за рубежа).

С целью повышения безопасности населения и защищенности критически важных объектов Российской Федерации в условиях риска возникновения чрезвычайных ситуаций и террористических угроз было проведено исследование по разработке комплекса мер по повышению защищенности критически важных объектов от угроз природного и техногенного характера на примере КВО Республики Башкортостан.


Центр гидравлики трубопроводного транспорта АН РБ

Решена задача определения координаты повреждения штанговой колонны и его размеров в приближении гипотезы плоских сечений.

Для длинных вертикальных стержней типа нефтедобывающих штанг получена зависимость собственных частот продольных колебаний от параметра надреза (повреждения малых размеров, раскрытая трещина и т.д.), а также решена обратная задача определения параметра надреза и его координаты по измерениям первой и второй собственных частот колебаний.

Показано, что по двум частотам колебаний штанги можно определить координату (место) повреждения и параметр надреза.

Рассматривалось отражение повреждений продольной бегущей волны, распространяющейся по бесконечному стержню площадью поперечного сечения. Для длинных горизонтальных стержней получена зависимость отраженной и проходящей волн от параметра повреждения и координаты его расположения. Решение обратной задачи позволило определить координату повреждения и параметр, содержащий его глубину и длину, по данным падающей и отраженной воли в месте наблюдения.

Полученная методика может быть применена разработки прибора для диагностики длинных стержневых систем.

Рассматривались нелинейные вынужденные колебания трубы и заключенной в ней жидкости относительно горизонтальной оси, проходящей через опоры. В статическом состоянии труба изогнута под действием собственного веса и находится под воздействием внутреннего давления.

Получены следующие результаты:

- с увеличением статистической составляющей давления происходит рост амплитуд как крутильных, так и изгибных свободных колебаний трубы. Этот рост особенно заметен, когда давление приближается к своему критическому значению;

- построенная математическая модель колебательных движений предварительно изогнутой собственным весом трубы при действии переменного внутреннего давления и полученные на основе этой модели уравнения и результаты вычислений позволяют провести оценку напряженно-деформированного состояния трубопровода при неблагоприятных режимах его работы и разработать мероприятия по защите трубопроводов от повреждений и разрушения.

Предложена аналитическая модель, позволяющая с учетом концентрации ядер кавитации закритических размеров, тепловых и неравновесных эффектов кавитации определять величину критического давления кавитации.

Разработан метод определения концентрации ядер кавитации в транспортируемой жидкости, основанный на инициировании кавитации в жидкости с заданными термодинамическими свойствами.

Показано, что оценка антикавитационной устойчивости гидравлической системы должна производиться помимо традиционного расчета на кавитацию также с учетом возможного нарушения сплошности потока на приеме насоса, обусловленного волной разрежения, возникающей в результате внезапного отключения насосной станции или перекрытия запорного крана.

Существующие модели процессов коррозии в многофазных средах, построены на основе результатов ограниченных по диапазону условий исследованиях, либо на базе полуэмпирических моделей, дающих зачастую большую погрешность в условиях реальных нефтепромыслов.

Установлено, что в составе вод обнаружены плактонные формы СВБ. Судя по анализам наиболее развитие СВБ (до 10⁴-10⁶ кл/мл ) происходит на УПСВ, скорее всего в емкостном оборудовании. В составе пластовых вод и попутном нефтяном газе обнаружен сероводород – до 20 мг/м³ в газе до 14 мг/л в воде. СВБ и сероводород могут быть одним из факторов, влияющих на скорость коррозии.

Основными факторами, влияющими на коррозию в системе нефтесбора месторождений Западной Сибири, в первую очередь, является концентрация углекислого газа в нефтяном газе, во вторую - скоростные параметры потоков.

Проведена оценка напряженного и предельного состояний оборудования с конструктивными несплошностями, возникающими в результате приварки на него укрепляющих накладных элементов различных конструкций. Даны научно-обоснованные рекомендации по повышению ресурса накладных элементов.

Разработаны методы повышения прочности концевых участков элементов с конструктивными несплошностями, основанные на применении двойных угловых швов, позволяющие в 2,5 раза повысить их несущую способность.

Установлено, что за 30 лет эксплуатации происходит увеличение прочностных свойств исследуемых сталей на 8-10 %, уменьшение пластических свойств на 20 %, а ударной вязкости в 2 раза в зависимости от химических состава стали.

Показано, что основным эксплуатационным фактором, приводящим к упрочнению и охрупчиванию является цикличность нагружения металла труб.

Экспериментально установлено, что упрочнение металла труб происходит по сдвиговому механизму, который проявляется в результате образования линий и полос скольжения, при генерации дислокаций и распаде цементита.


Отделение физико-математических и технических наук