Главная – Журналы – Поиск по журналам

Существенной проблемой метода магнитотеллурического зондирования (МТЗ) является влияние локальных приповерхностных неоднородностей, искажающих данные МТЗ во всём диапазоне частот. Эти искажения затрудняют анализ и интерпретацию данных и, в конечном итоге, получение информации об изучаемых глубинных структурах. Широко применяемым способом подавления приповерхностных искажений является нормализация кривых МТЗ с помощью пространственной низкочастотной фильтрации. Целью статьи является оценка эффективности такого подхода, в том числе с использованием предлагаемых авторами весовых характеристик. Для этого нами cоставлена простая геоэлектрическая модель земной коры, содержащая проводящий осадочный чехол, высокоомный фундамент и трёхмерную проводящую впадину в фундаменте. Рассмотрены два варианта модели: с однородной верхней частью разреза и с множеством локальных приповерхностных неоднородностей. С помощью трёхмерного моделирования рассчитаны синтетические данные магнитотеллурического зондирования (МТЗ) по системе профилей. В данных для второго варианта модели наблюдается эффект приповерхностных искажений, приводящий к смещению амплитудных кривых МТЗ по уровню. Для подавления искажающего эффекта от приповерхностных неоднородностей, нами проведена нормализация кривых МТЗ с использованием сглаживающих фильтров в скользящем окне с разными радиусами. Были использованы различные весовые характеристики фильтров, а именно: за удаление точки от центра радиуса скользящего окна, за отличие амплитуды в данной точке от средней в окне и за различие главных направлений, определённых по полярным диаграммам модуля главной компоненты тензора импеданса и главной компоненты фазового тензора. В целом результаты экспериментов показали высокую эффективность нормализации главных компонент тензора импеданса и теллурического тензора и более низкую эффективность нормализации дополнительных компонент.

В настоящее время в связи с активным освоением Российской Арктики все больше актуализируются вопросы, связанные с предотвращением и ликвидацией последствий нарушения хрупких экосистем Севера. В первую очередь внимание заслуживают почвы. С одной стороны, почвы являются базисом любой наземной экосистемы, с другой - в суровых условиях Крайнего Севера их самовосстановление происходит медленно, а эффективные рекультивационные мероприятия затратны. Работа посвящена одной из наиболее распространенных экологических проблем, характерных для северных территорий Сибири, загрязнению почв нефтепродуктами. Исследованы свойства наиболее распространенных в криолитозоне автоморфных и гидроморфных органогенных, суглинистых, каменистых, песчаных и супесчаных почв. Отмечено, что среди свойств почв наибольшую роль в процессах закрепления нефтепродуктов играют содержание общего углерода и емкость катионного обмена, в то время как повышенная плотность почв препятствует внедрению и аккумуляции нефтепродуктов. На основе анализа литературных данных и статистической обработки собственных материалов предложены рекомендации по ремедиации почв участков, загрязненных нефтепродуктами в различной степени.

Исследованы электрохимические свойства ячейки с углеродными высокопористыми электродами и твердым полимерным электролитом на основе полиуретанового эластомера, наполненного раствором органической соли N,N-метил-пропил-пиперидиния в N-метил-2-пирролидоне. Методами циклической вольтамперометрии (ЦВА) в диапазоне напряжений от -4.5 до 4.5 В и гальваностатического заряда-разряда определены значения удельной емкости электродного материала в контакте с полимерным электролитом, которые достигают 45 Ф/г. Анализ зависимости емкости от скорости развертки потенциала показал, что основной вклад в емкость вносит псевдоемкость за счет поверхностных электрохимических процессов, природа которых до конца неясна. Данные ЦВА хорошо согласуются с данными, полученными методом импедансной спектроскопии. Полученный полимерный твердый электролит на основе полиуретанового эластомера может быть использован для создания гибких полимерных суперконденсаторов, работающих в широком диапазоне напряжений.

Исследована возможность повышения адсорбционной емкости сорбента “Пуролат-Стандарт” - дешевого углеродного материала на основе антрацита, по отношению к ионам железа(II). В качестве модификаторов были использованы серная кислота, аминоэтановая кислота и их сочетание. Изучено влияние модифицирования на пористую структуру и состояние поверхности анализируемых сорбентов, установлено, что только обработка серной кислотой заметно сказывается на характеристиках структуры углеродного материала. Сравнение микрофотографий образцов до и после адсорбции ионов железа позволило предположить его адсорбцию на поверхности макропор. С помощью рентгенофазового анализа показано, что выбранные способы модифицирования не изменяют фазовый состав сорбентов. Согласно данным спектроскопических исследований, процесс модифицирования образцов сорбента приводит к изменению качественного и количественного состава поверхностных групп. Проведено исследование адсорбции ионов железа(II) на исходном и модифицированных образцах углеродного материала в условиях равновесия. Выявлено, что использование в качестве модификатора аминоэтановой кислоты кардинально изменяет форму изотерм адсорбции иона металла, что обусловлено различным составом функциональных групп на поверхности образцов и изменением типа взаимодействия сорбент-сорбат. При использовании модели Ленгмюра и модифицированного для случая адсорбции ионов уравнения Дубинина-Радушкевича рассчитаны основные адсорбционные характеристики. Сделано предположение, что для исходного и обработанного серной кислотой сорбентов, а также для модифицированных аминоэтановой кислотой образцов при низких равновесных концентрациях железа адсорбция происходит за счет ионного обмена. В области более высоких равновесных концентраций для обработанных аминокислотой сорбентов возможно образование комплексов ионов железа с модификатором. Установлено, что наиболее перспективным образцом для применения в качестве сорбента для извлечения ионов железа из подземных вод является модифицированный и серной, и аминоэтановой кислотами (при последовательной пропитке) углеродный материал, обладающий наибольшей адсорбционной емкостью.

Представлены результаты лабораторных исследований и опытно-промышленных испытаний разработанных составов для ликвидации прорывов пара и воды из горного массива в выработки нефтешахт и для заполнения пустот в горном массиве в местах возникновения прорыва пара. Изучено влияние отдельных компонентов, что позволяет комбинировать их для достижения требуемых характеристик состава. Лабораторные исследования показали высокую эффективность составов с двумя гелеобразующими компонентами (полимерным и неорганическим) с добавлением дисперсного наполнителя - базальтового волокна. Составы работают в широком диапазоне температур (20-200 °C), являются нетоксичными и пожаробезопасными. Опытно-промышленные испытания разработанного состава по блокированию прорывов пара в шахту были проведены в начале 2024 г. на опытном участке нефтешахты Ярегского месторождения с использованием стандартного шахтного оборудования. Испытания показали применимость состава в условиях нефтешахт. Результаты контрольных наблюдений показывают, что состав успешно тампонирует трещины и поры в породе и бетонной рубашке, блокирует прорывы пара, сохраняя свои свойства длительное время. Планируется развитие данного направления опытных работ, в том числе уточнение технологии закачки состава для заполнения больших пустот, определения необходимых объемов состава, скорости закачки и расположения точек закачки. В дальнейшем предполагается проведение испытаний этих же составов для поверхностных паронагнетательных скважин.

Для процесса облагораживания прямогонной бензиновой фракции нефти разработан катализатор на основе цеолита семейства пентасил путем его постсинтетической щелочной обработки с последующим введением наноразмерного порошка никеля. Проведено три цикла реакция-регенерация, исследованы текстурные, кислотные и каталитические свойства исходного и регенерированных образцов, а также определено количество углеродных продуктов уплотнения и температурный интервал их удаления. Методом ИК-спектроскопии показано, что проведение трехкратной регенерации зауглероженных цеолитных катализаторов не изменяет их кристаллическую структуру. Методом низкотемпературной адсорбции азота установлено, что многократная регенерация катализатора приводит к незначительному снижению величин общей удельной поверхности и общего удельного объема пор с увеличением удельной поверхности мезопор. Методом температурно-программируемой десорбции аммиака определено, что сила и концентрация кислотных центров регенерированных образцов значимо уменьшается по сравнению с исходным цеолитом только после третьей регенерации. Активность исходного цеолитного катализатора и его регенерированных форм исследована в процессе переработки прямогонной бензиновой фракции нефти проточным методом в реакторе со стационарным слоем катализатора без применения водородсодержащего газа при атмосферном давлении. Показано, что после каждого цикла реакция-регенерация каталитическая активность незначительно снижается, однако при этом сохраняются достаточно высокие величины октановых чисел образующихся бензинов и повышается выход катализатов. Методом дифференциально-термического анализа определено, что число регенераций практически не влияет на количество углеродных продуктов уплотнения на цеолитных катализаторах, а также на температуру максимумов разложения и окончания удаления кокса, но незначительно уменьшает температуру начала выгорания углеродных отложений.

Приведены результаты исследований по превращению различного по составу газообразного углеводородного сырья в олефиновые углеводороды на цеолитсодержащих катализаторах. Результаты испытания катализаторов свидетельствуют о том, что модифицированные фосфором и марганцем цеолиты проявляют высокую активность в процессе превращения низших алканов С₂-С₄ в олефиновые углеводороды. Установлено, что наибольшей дегидрирующей активностью обладает P-содержащий цеолитный катализатор, а Mn-содержащий цеолитный катализатор характеризуется более высокой общей активностью. Показано, что значительное превращение сырья наблюдается в температурном интервале 600-650 °С в зависимости от длины углеводородной цепи молекулы исходного алкана. Для P-содержащего цеолитного катализатора наблюдается практически линейная зависимость выхода олефиновых углеводородов от конверсии исходных С₂-С₄-углеводородов. В то же время для Mn-содержащего цеолита зависимость выхода олефинов от конверсии определяется типом исходного алкана. Методами термопрограммированной десорбции аммиака и низкотемпературной адсорбции азота исследованы кислотные и текстурные характеристики исходного цеолита и его модифицированных образцов и установлены их отличительные особенности, влияющие на свойства катализаторов в процессе превращения алканов С₂-С₄ в олефиновые углеводороды.

Изучен состав фрагментов, связанных сульфидными мостиками в молекулах смолисто-асфальтеновых веществ, выделенных из жидких продуктов термодеструкции асфальтеновых компонентов тяжелых высокосернистых нефтей Усинского и Ашальчинского месторождений в сверхкритическом н-гексане с использованием комплекса физико-химических методов исследования (селективная химическая деструкция, ИК-спектроскопия, хромато-масс-спектрометрия). Набор соединений, идентифицированных в продуктах разрушения С-S-связи в молекулах “вторичных” асфальтенов и смол, в значительной степени идентичен набору, установленному в продуктах химической деструкции молекул исходных асфальтеновых компонентов. Они представлены нормальными и разветвленными алканами; н-алкилциклопентанами; н-алкилциклогексанами; стеранами; гопанами; фенилалканами, различающимися местом присоединения фенильного ядра к углеродной цепи; дифенилами; нафталинами; фенантренами; дибензотиофенами; н-алкановыми кислотами; этиловыми и изопропиловыми эфирами н-алкановых кислот; пентациклическими соединениями ряда олеанена. Отличительной особенностью молекул “вторичных” асфальтенов является наличие в их структуре связанных через сульфидные мостики н-алк-1-енов с четным числом атомов углерода и моноциклических ароматических углеводородов. Установлено сходство набора соединений, связанных через сульфидные мостики в структуре исходных асфальтенов и продуктов их термического разложения в сверхкритических условиях. Это свидетельствует о том, что “вторичные” асфальтены и образующиеся смолы являются фрагментами молекул исходных образцов и связаны в их структуре через наименее термически устойчивые функциональные группы - сложноэфирные, дисульфидные и сульфидные. Выявленные различия в характере молекулярно-массового распределения одноименных серосвязанных соединений в структуре “вторичных” асфальтенов и смол позволяют предположить, что образующиеся смолистые компоненты находятся на периферии макромолекул асфальтенов тяжелых высокосернистых нефтей.

Создан композиционный материал металл-углерод на основе технического углерода и металлов (Ni и Co), исследованы его физико-химические и каталитические свойства в реакции окислительной десульфуризации нефти. Установлено, что процесс окисления серосодержащих соединений нефти можно проводить в достаточно мягких условиях: температура 60 °С, время процесса 90 мин, содержание катализатора 1-1.3 мас. %, молярное соотношение сернистое сырье/окислитель = 1 : 4. Более эффективной экстракционной системой для извлечения окисленных соединений серы из нефти является смесь диметилфорамида (ДМФА) и воды при объемном соотношении 9 : 1. При этом удается достичь высокой степени удаления серы - более 70 %.