Том 335, № 3 (2024)
Статьи
Разработка поправочных коэффициентов для выбора сечений кабеля при прокладке в полимерном кабельном канале
Аннотация
Актуальность исследования обусловлена необходимостью разработки поправочных коэффициентов для выбора сечений кабеля при прокладке в полимерном кабельном канале на территории Российской Федерации. В настоящее время отсутствуют рекомендации, закреплённые государственными стандартами для прокладки кабельных линий электропередачи в полимерных трубах.
Цель: разработка поправочных коэффициентов к прокладке кабельных линий электропередачи в полимерных кабельных каналах.
Объекты: кабельные линии электропередачи, проложенные под землей в полимерных кабельных каналах.
Методы: численное моделирование комбинированным частотно-стационарным методом; определение поправочных коэффициентов на основе интерполяции результатов моделирования; оценка и анализ результатов сравнения прокладки кабелей в гофрированных и гладких полимерных трубах.
Результаты. Расчеты длительно-допустимого тока нагрузки для кабелей, проложенных в полимерных кабельных каналах, показали эффективность использования данного метода прокладки кабельных линий. Использование труб с гладкими стенками позволяет гораздо эффективнее отводить тепло от кабелей в окружающую среду (в сравнении с гофрированной трубой), что дает возможность увеличить пропускную способность одного и того же кабеля примерно на 25 %, в зависимости от количества проложенных рядом труб. По результатам моделирования теплового режима гофрированной и гладкой полимерных труб можно сделать вывод о том, что гофрированная труба значительно осложняет отвод тепла от кабельной системы в окружающую среду (грунт). Данный факт вызван наличием воздушных промежутков в ребристой структуре гофрированной трубы. Промежутки, заполненные воздухом, выступают в качестве теплоизолирующего слоя, в отличие от гладкой трубы, в которой данный промежуток отсутствует. Разработанные коэффициенты позволят учесть влияние расположения кабелей на их допустимый ток уже на этапе проектирования, вследствие чего снизятся затраты на потери при передаче энергии из-за неправильно выбранного сечения кабеля и повышенной температуры.
7-16
Метод агрегирования предпочтений при определении пороговых значений яркости для распознавания объектов на оптических изображениях
Аннотация
Актуальность исследования обусловлена необходимостью автоматизации обработки больших объемов геофизической информации, извлекаемой из изображений, получаемых посредством аэрофотосъемки или космического дистанционного зондирования. Основным этапом обработки изображения с целью распознавания объектов является сегментация, состоящая в разделении изображения на две однородные четко различимые непересекающиеся области с известными границами. Простыми, но эффективными и поэтому популярными являются пороговые методы сегментации.
Цель: описание результатов экспериментальных исследований применения ранее разработанного авторами робастного метода комплексирования интервалов агрегированием предпочтений для выбора пороговых значений при сегментации объектов на оптических изображениях.
Объекты: изображения береговой линии, полученные с помощью спутников дистанционного зондирования Земли.
Методы. Анализируемое изображение разбивается на равные полосы. По гистограмме яркости каждой полосы определяются характерный для нее интервал яркости. Для полученных интервалов яркости вычисляется результат комплексирования методом комплексирования интервалов агрегированием предпочтений, который используется в качестве порогового значения яркости при формировании сегментированного изображения.
Результаты экспериментальных исследований 100 спутниковых изображений береговой линии показали, что предложенный метод обеспечил корректное разделение областей суши и моря на 84 изображениях, в то время как традиционные методы максимума энтропии, арифметического усреднения и Оцу показали корректные результаты только в, соответственно, 27, 76 и 73 случаях. Оценки метрик Precision, Recall и отклонения вычисленного порога от заведомо правильного значения показали доминирование предложенного метода над остальными протестированными методами по качеству сегментации.
17-30
Использование программного обеспечения Petroleum Experts Prosper для получения дополнительной добычи нефти путем анализа режима работы скважин
Аннотация
Актуальность исследования обусловлена текущей ситуацией, когда все большее количество недропользователей движется по пути корректного выбора системы разработки, следовательно, применимость интегрированных моделей актива экспоненциально растет с каждым годом. Одним из комплексных подходов в области моделирования системы пласт – скважина – наземная инфраструктура является использование программного обеспечения Petroleum Experts. Данное решение успешно зарекомендовало себя на международном рынке ввиду наличия большого количества всевозможных корреляций, подходящих под те или иные геологические условия, а также вследствие сложной методики расчета поставленных задач. Благодаря вышеописанному продукту задачи расчета притока из пласта, дебита скважин и анализа пропускной способности инфраструктуры образовали собой единое интегрированное решение для качественного моделирования месторождений/группы месторождений. В свою очередь программное обеспечение Petroleum Experts Prosper позволяет оценить эффективность работы скважины, а также получить дополнительную добычу за счет оптимизационного расчета на модели скважины, настроенной на фактические параметры.
Цель: формирование и анализ подхода к настройке моделей-компонент (скважин) путем адаптации параметров к фактическим данным с целью получения дополнительной добычи нефти.
Методы: настройка и адаптация моделей скважин, оборудованных установками электроцентробежных насосов, настройка и адаптация фонтанных скважин, подход к работе с периодическим фондом, оценка эффективности использования Prosper в части дополнительной добычи нефти.
Результаты. Полученные результаты позволяют адаптировать модели скважин с точностью более 95 %, что помогает симулировать режим работы механизированного и фонтанного добывающего фонда с целью оптимизации и увеличения добычи нефти. В результате анализа были выявлены критерии настройки скважин, а также представлен минимальный необходимый набор параметров для качественной адаптации моделей. Также доказана эффективность и точность метода посредством сравнения фактических данных о режимах работы скважин с синтетическими. На основании проделанной работы можно сделать вывод о том, что использование интегрированной модели демонстрирует нам высокое схождение с реальными данными, что позволяет с достаточной точностью проводить оптимизационные расчеты с получением результата, обеспечивающего наибольший эффект.
31-39
Новый меняющий цвет сорбционный материал для эффективного удаления тяжелых металлов из сточных вод
Аннотация
Актуальность исследования обусловлена необходимостью очистки водных ресурсов от катионов Me(II). Получение действенных и дешевых сорбентов, позволяющих обнаруживать и адсорбировать катионы тяжелых металлов в питьевой или водопроводной воде и параллельно осуществлять систематический мониторинг качества воды в окружающей среде, является одним из приоритетных направлений для очистки вод различного назначения.
Цель: синтезировать сорбционный материал для эффективного удаления катионов Me(II) из сточных вод, изучить основные параметры нового сорбционного материала.
Объекты: Шанханайский природный цеолит и его модифицированные полиэтиленполиамином, 1,2-пиридилазонафтолом и эпоксидной смолой (ЭД-20) формы.
Методы: спектрофотометрия.
Результаты. Предложен сорбент на основе комбинации поверхностного слоя полиэтиленполиамина, 1,2-пиридилазонафтола и эпоксидной смолы ЭД-20, которая затем успешно иммобилизована на цеолите для адсорбции катионов металлов Me(II)) из воды. Синтезированный сорбент позволяет проводит диагностику собственной работоспособности по изменению цвета поверхности после сорбции катионов Me(II). Изучены основные экспериментальные параметры, такие как текстура сорбента, диапазон рН сорбции, интенсивность цвета, сорбционная емкость, эффект конкурирующих катионов жесткости воды и возможность десорбции накопленных катионов раствором кислоты. pH образца воды играет ключевую роль. На основе максимальных величин интенсивности сигнала и полноты очистки воды предложено эффективный диапазон pH 6–7. Конкурирующие катионы щелочных и щелочноземельных металлов (соли жесткости воды) не препятствуют адсорбции катионов Me(II). Максимальная сорбционная емкость составила 220 мг/г, что сопоставимо с другими распространенными сорбентами. Также сорбент продемонстрировал возможность повторного использования после 10–12 циклов десорбции и регенерации цветообразующего компонента 1,2-пиридилазонафтола. Десорбцию проводили с помощью 0,20 М HCl, затем сорбент был готов к использованию после промывки водой без существенной потери своих характеристик. Восстановление способности изменения цвета достигнуто обработкой сорбента в 10–3 М водным раствором 1-(2-пиридилазо)-2-нафтола в течение 10 минут.
40-49
Термовискозиметрические характеристики боросиликатных стекол для перспективной области легкоплавких составов, разрабатываемых для удаляемого малогабаритного плавителя дизайна Производственного объединения «Маяк»
Аннотация
Актуальность исследования определяется необходимостью получения экспериментальных данных по зависимости термовискозиметрических свойств исследуемых боросиликатных стекол от температуры для решения задачи по разработке легкоплавкого состава боросиликатного стекла для малогабаритного плавителя дизайна Производственного объединения «Маяк».
Цель: определение наиболее полных характеристик исследуемых боросиликатных стекол путем проведения термовискозиметрических измерений с применением симплекс-решетчатого плана четвертого порядка для получения в дальнейшем полинома, отражающего зависимость исследуемого свойства смеси от содержания в ней компонентов.
Методы: математическое моделирование, симплекс-решетчатый план.
Результаты и выводы. Одним из наиболее эффективных методов планирования эксперимента, позволяющих при относительно малом числе опытов получить математическую модель, отражающую зависимость исследуемого свойства смеси от содержания в ней компонентов, является метод планирования эксперимента на симплексе. Для упрощения решения подобной задачи обычно выделяют группу или группы компонентов, в которых соотношение массовой доли составных частей не меняется. В данной статье взяты три группы компонентов – имитаторы высокоактивных отходов, оксид натрия и оксид бора, и стеклофритта. Выделена наиболее перспективная область, где массовая доля стеклофритты составляет от 67,5 до 75 %, массовая доля натрия и бора – от 25 до 32,5 % и массовая доля компонентов высокоактивных отходов – от 0 до 20 %. Приведены результаты термовискозиметрических измерений 15 расплавов относительно легкоплавких боросиликатных стекол разных составов в диапазоне температур от 700 до 1200 °С. С использованием математических моделей планирования эксперимента на симплексе построены области зависимости термовискозиметрических характеристик расплавов боросиликатных стекол от их состава. Определены области составов боросиликатных стекол, которые находятся в допустимых границах вязкости для слива расплава боросиликатного стекла при работе на удаляемом малогабаритном плавителе дизайна Производственного объединения «Маяк».
50-60
Сравнительный анализ двухмерного и трехмерного моделирования процессов теплопереноса при работе газового инфракрасного излучателя в помещении
Аннотация
Актуальность. Для сокращения затрат на отопление в больших помещениях локальные рабочие зоны предлагается обогревать системами на основе газовых инфракрасных излучателей, способных направлять радиационный тепловой поток. Однако широкое применение газовых инфракрасных излучателей тормозится имеющимися сложностями с предварительной оценкой перемещения конвективно-радиационных тепловых потоков, от чего зависит количество и расположение отопительных приборов. Предварительная оценка осложняется необходимостью в ряде случаев одновременным 3D-моделированием множества физических процессов. Для сокращения временных затрат на расчеты необходимо оценить возможность замены трудоемкого 3D-моделирования методикой расчета системы отопления с применением газовых инфракрасных излучателей на основе 2D-подхода.
Цель: доказать, что применение двухмерной модели рассматриваемых процессов позволяет получить основные характеристики теплового режима помещения, дающие возможность заменить пространственное моделирование.
Объект: система отопления с газовым инфракрасным излучателем «светлого» типа и система приточно- вытяжной вентиляции в качестве системы воздухообмена.
Методы: двухмерное и трехмерное математическое моделирование процессов сопряженного теплопереноса методом конечных элементов. Математическое моделирование проводилось в программной среде COMSOL Multiphysics с использованием модулей: «The Heat Transfer in Fluids Interface», «Surface-to-Surface Radiation» и «The Turbulent Flow, k-ε Interface».
Результаты. Приведены результаты математического моделирования, выполненные в трехмерной и двухмерной постановках. Представлено распределение температур по воздуху и ограждающим конструкциям, а также линии тока нагреваемого и нагретого воздуха в объеме помещения. Проведено сравнение результатов двумерного и трехмерного моделирования, по результатам которого установлено удовлетворительное сходство рассчитанных средних температуры воздуха в локальной рабочей зоне. Различие составило менее 2 ℃ для разных пространственных подходах к моделированию.
61-69
Влияние кавитационной обработки водоугольных суспензий на средний размер капель в струе
Аннотация
Актуальность. Переход к экологически чистым энергетическим технологиям, обусловленный современными требованиями к охране окружающей среды, предполагает поиск и создание новых источников энергии, в том числе и топлив. Одним из способов удовлетворения этих требований и сохранения на прежнем уровне показателей по выработке энергии тепловыми электростанциями является переход на многокомпонентные топлива. Наиболее перспективными и доступными котельными топливами с точки зрения энергетики, экологии и экономики являются водоугольные суспензии. В связи с этим изучение свойств и характеристик таких топлив во многих странах является актуальным.
Цель: проведение экспериментальных исследований степени влияния продолжительности кавитационной обработки водоугольных топлив на средний размер капель в струе после распыления пневматической форсункой и обоснование эффективности такого подхода для практического применения.
Объект. Экспериментальные исследования проводились с водоугольными суспензиями на основе длиннопламенного угля (марки Д) с добавлением 10 и 20 % по массе пирогенетической жидкости. В качестве образца сравнения использовалась суспензия, состоящая из угля и воды, без добавления пирогенетической жидкости.
Методы. Приготовление водоугольных суспензий осуществлялось в роторном гидродинамическом генераторе кавитации. Для распыления водугольных суспензий использовалась пневматическая форсунка с внешним смешением. Средний размер капель топлива после распыления определялся при помощи метода Interferometric Particle Imaging.
Результаты и выводы. Эксперименты по приготовлению водоугольных суспензий в составе с пирогенетической жидкостью показали рост значения динамической вязкости суспензии. Увеличение продолжительности обработки суспензий в роторном гидродинамическом генераторе кавитации позволяет снизить вязкость на 54 %. Средний размер капель в струе при этом снижается на 22 %.
70-80
Перспектива разработки гидрогенного месторождения Семизбай
Аннотация
Актуальность исследования обусловлена тем, что гидрогенные месторождения разрабатывают комбинированными технологиями, а критерии комбинирования технологий разработаны недостаточно.
Цель: выбор оптимального способа разработки месторождения с учетом особенностей слагающих его урановых руд.
Объекты: месторождение песчаникового типа Семизбай, залегающее в рыхлых осадочных породах локализовано в пределах участка длиной 36 км при ширине 10 км.
Методы: анализ теории и практики разработки месторождений, нахождение зависимостей между показателями эксплуатации, моделирование, методы математической статистики, технико-экономические расчеты и апробацию некоторых положений.
Результаты. Дана характеристика систем разработки гидрогенных месторождений, и обоснована необходимость комбинирования технологий добычи металлов выщелачиванием с традиционными технологиями в условиях месторождения. Детализированы альтернативные технологии выщелачивания металлов с использованием взаимодействующих скважин и с выщелачиванием металлов в куче. Уточнен механизм и различия условий выщелачивания урана в плывунном массиве и в куче. Выполнена сравнительная характеристика альтернативных вариантов разработки месторождения с указанием, в том числе, их достоинств и недостатков. Определено, что параметры выщелачивания зависят от скорости и эффективности вскрытия новых реакционных площадей с разным механизмом съема урана с минеральных частиц. Доказано, что эффективность разработки гидрогенных месторождений повышается комбинированием процессов скважинной гидродобычи руд и кучного выщелачивания металлов. Предложена модель последовательности принятия решений с произвольным источником информации по критерию дисконтированной прибыли от добычи.
Выводы. Результаты исследования могут быть востребованы при переоценке запасов, модернизации систем разработки и оптимизации методов управления качеством продукции горного производства. Рекомендованные методы контроля комбинированной разработки гидрогенных месторождений способствуют повышению полноты использования недр.
81-91
Условия формирования гидрохимического режима р. Вихорева и Усть-Вихоревского залива (Усть-Илимское водохранилище)
Аннотация
Актуальность исследования обусловлена необходимостью контроля за гидрохимическим режимом водоемов, в значительной степени подверженных антропогенным воздействиям.
Цель: изучить пространственное распределение концентраций главных ионов и микроэлементов и выделить природные и антропогенные факторы формирования гидрохимического состава р. Вихорева и Усть-Вихоревского залива Усть-Илимского водохранилища.
Объекты: воды р. Вихорева до и после поступления сточных вод Братской промышленной зоны, Усть-Вихоревский залив (Вихоревская и Бурдойская часть) Усть-Илимского водохранилища.
Методы. Главные ионы определены с использованием стандартных методов, принятых в гидрохимических исследованиях, Сорг – титриметрическим методом, кислород – йодометрическим методом. Определение в воде концентраций ртути выполнено атомно-абсорбционным методом, других микроэлементов – методом масс-спектрометрии с индуктивной связанной плазмой
Результаты. В воде р. Вихорева после поступления сточных вод Братской промышленной зоны обнаружены значительные преобразования ее гидрохимического состава. По акватории реки наблюдается снижение концентраций О2 (до 0,3 мг О2/л) и повышение концентрации Сорг (до 131 мг/л), SO42– (до 262 мг/л), К+ (до 10,6 мг/л), Cl– (до 220 мг/л), Na+ (до 240 мг/л), Mn (до 248,5 мкг/л), Cr (до 7,4 мкг/л), в меньшей степени Al (до 224,1 мкг/л), Co (до 0,26 мкг/л), Cu (до 5,4 мкг/л), Zn (до 43,2 мкг/л), Cd (до 0,126 мкг/л), Pb (до 0,40 мкг/л), Hg (до 0,0032 мкг/л). В водах Усть-Вихоревского залива концентрации большинства компонентов основного ионного состава и микроэлементов снижаются, по сравнению с водой р. Вихорева, в поверхностных водах. В придонных водах зафиксированы максимальные концентрации Mn (511,5 мкг/л), Fe (1567,2 мкг/л), Co (0,80 мкг/л), Pb (0,77 мкг/л). Основной ионный состав и концентрация микроэлементов в воде р. Вихорева определяется прежде всего антропогенным фактором. Вместе с этим в гидрохимический режим реки вносят свой вклад и природные факторы. На гидрохимию Усть-Вихоревского залива влияет как поступление вод высокозагрязненной реки, так и формирующие его воды русловой части Усть-Илимского водохранилища.
92-107
Формы нахождения химических элементов в донных осадках в зонах разгрузки метан-содержащих флюидов на шельфе моря Лаптевых
Аннотация
Актуальность исследования обусловлена отсутствием данных о формах нахождения химических элементов в донных осадках моря Лаптевых, а также данных о количественных изменениях форм в ответ на просачивания метана.
Цель работы заключается в выявлении особенностей форм нахождения химических элементов в донных осадках в условиях разгрузки метан-содержащих флюидов.
Объекты: 9 образцов донных осадков, отобранных с трех горизонтов одной «сиповой» и двух фоновых станций внешнего шельфа-континентального склона моря Лаптевых в ходе экспедиции АМК-82 на борту «Академик М. Келдыш» осенью 2020 г.
Методы. Для определения форм нахождения химических элементов в донных осадках использовалась методика последовательного выщелачивания BCR (the European Community Bureau of Reference), остаточная фракция определялась путем растворения в азотной кислоте. Полученные фракции анализировались методом ICP-MS (NexIon 300D, Perkin Elmer, Waltham, MA, USA). Для исследования состава органического вещества на молекулярном уровне использовался пиролиз (Rock-Eval 6 Turbo, Vinci Technologies).
Результаты. Выявлено, что в сипах формируется тенденция к сдвигу геохимических условий в сторону увеличения подвижности элементов, вызванная, предположительно, аутигенным карбонатообразованием и аутигенным синтезом сульфидов. Более того, зафиксирован процесс роста восстанавливаемой фракции, связанной с оксидами и гидроксидами Fe. Мы предполагаем, что процесс разгрузки метан-содержащих флюидов играет значительную роль в обогащении аутигенных карбонатов U, Ni, Zn Co, оксидов железа – Sn и V, аутигенных сульфидов – Co, Mn и W. А также предполагаем потенциальное образование халькопирита в качестве аутигенного сульфида в местах разгрузки метана.
108-123
Формирование композитов с алюминиевой матрицей, армированных наночастицами карбида вольфрама
Аннотация
Актуальность исследования связана тем, что композиты с металлической матрицей и конструкционные изделия на их основе крайне востребованы в различных отраслях промышленности, включая автомобилестроение, авиакосмическую промышленность, судостроение. Композиты с алюминиевой матрицей являются наиболее востребованными в силу того, что они совмещают в себе превосходную пластичность, низкую плотность, хорошую коррозионную стойкость алюминия и высокую прочность, твердость и износостойкость керамического армирующего компонента.
Цель: получить объемные металломатричные композиты Al-WC с разным содержанием армирующей фазы и с повышенными физико-механическими характеристиками методом искрового плазменного спекания.
Объекты: спеченные объемные изделия из чистого алюминия, полученные при 400, 450, 500, 550, 600 °C, и объемные металломатричные композиты Al-1%WC, Al-5%WC, Al-10%WC, Al-15%WC, полученные при 600 °C.
Методы: искровое плазменное спекание; рентгеновская дифрактометрия (рентгенофазовый анализ); сканирующая электронная микроскопия; индентирование (измерение микротвердости).
Результаты. Получены объемные композитные металломатричные изделия с алюминиевой матрицей и карбидом вольфрама в качестве армирующего компонента. Компактирование смесей наноразмерных исходных порошков алюминия и карбида вольфрама методом искрового плазменного спекания позволило получить изделия с содержанием WC от 1 до 15 мас. %. С учетом результатов предварительно проведенной серии экспериментов, когда спекались образцы из чистого алюминия для определения оптимальной температуры спекания, получены объемные композитные материалы. Отличительной особенностью полученных образцов является их высокая степень уплотнения, что обусловлено одновременным приложением греющего тока и внешнего давления, сопряженная с относительным сохранением мелкозеренной структуры материала за счет короткого времени протекания процесса. Анализ различных режимов спекания выявил необходимость осуществления процесса спекания композитов при температуре 600 °C. Исследования показали, что, хотя при добавлении армирующей фазы в металлическую матрицу значительно уменьшается степень уплотнения материала от 97,45 % при отсутствии добавки до 62,32 % при добавлении 15 мас. % карбида вольфрама, наблюдается увеличение микротвердости изделий при повышении концентрации армирующего компонента от 3,95 до 5,75 HV. Это доказывает возможность армирования металлического материала за счет керамических частиц WC. Полученные результаты могут быть использованы в различных конструкционных приложениях, включая автомобилестроение и авиакосмическую промышленность.
124-136
Источники, уровни накопления и экологическая опасность тяжелых металлов и металлоидов в почвах и фракции PM10 г. Северобайкальска
Аннотация
Актуальность исследования обусловлена необходимостью изучения экологического состояния почвенного покрова промышленных городов, являющегося главной депонирующей средой техногенных выбросов тяжелых металлов и металлоидов, для выявления геохимических особенностей региона и оценки воздействия на здоровье населения.
Цель: изучить источники и аккумуляцию тяжелых металлов и металлоидов в почвах и их фракции PM10 г. Северобайкальска и оценить связанные с ними риски для здоровья населения.
Методы. Валовое содержание Zn, As, Cd, Pb, Cr, Co, Ni, Cu, Sb, Mo, V, W, Sr, Bi в пробах почв, угля и золы определяли масс-спектральным и атомно-эмиссионными методами с индуктивно-связанной плазмой, использовались геохимические (KK, Kc, Zc) и санитарно-гигиенические (Ко) показатели, рассчитывались риски для здоровья взрослого населения и детей, применялся анализ главных компонент (PCA).
Результаты. В Северобайкальске приоритетными поллютантами почв являются Sb, Cu, Pb, Mo, Cr, наиболее загрязнены почвы и фракция PM10 транспортной зоны, где аккумулируются Sb, Cu, Pb, Co, V, W, Ni. Наибольшее влияние на химический состав городских почв и частиц PM10 оказывают выбросы железнодорожной инфраструктуры и сжигание угля на Центральной ТЭЦ (22 % для почв в целом и 48 % для фракции PM10). Средний суммарный уровень загрязнения городских почв и фракции PM10 соответствует низкому, неопасному уровню (Zc=6). Суммарный неканцерогенный риск попадания в организм детей частиц почвы, загрязненных тяжелыми металлами и металлоидами, превысил безопасный уровень 1 (от 1,60 в селитебной одноэтажной до 1,81 в транспортной зоне), для взрослого населения значения HI были ниже допустимого порогового значения. Для взрослого населения отсутствует канцерогенный риск, связанный с проглатыванием или попаданием в организм через кожный контакт As, Cr и Pb. Для детей выявлен опасный риск (ILCRingest 5,56*10–4) попадания в организм канцерогенных тяжелых металлов и металлоидов через проглатывание.
137-153
Анализ и систематизация технических средств и технологий дополненной реальности в картографии
Аннотация
Актуальность. В современной картографии непрерывно происходит внедрение передовых цифровых технологий, повышающих качество и востребованность картографической продукции. Одним из таких инновационных направлений является технология дополненной реальности, с помощью которой можно расширить содержание карты, используя электронные мобильные устройства. Распространению дополненной реальности способствует широкое проникновение смартфонов и высокоскоростного мобильного интернета не только в крупных городах, но и в сельской местности, а также снижение стоимости электронных устройств и услуг. В зависимости от направления применения дополненной реальности в картографии меняется подход к выбору программного и аппаратного обеспечения.
Цель: проанализировать и систематизировать технические средства и технологии дополненной реальности в картографии.
Объекты: Технологии дополненной реальности в картографии, технические средства дополненной реальности и их компоненты.
Методы: контент-анализ информации по технологиям, аппаратному и программному обеспечению дополненной реальности в картографии.
Результаты. Проанализированы аппаратно-программные средства дополненной реальности в картографии. Предложены варианты работы с дополненной реальностью в виде сценарных планов для трех способов применения дополненной реальности в картографии: маркерной, безмаркерной и пространственной технологий. Выделены минимальные технические требования разработчиков для использования существующих картографо-навигационных приложений. Рассмотрен ряд цифровых сред для реализации элементов дополненной реальности в картографии, отмечены преимущества каждой из них. Составлена структурная схема типового аппаратно-программного комплекса системы дополненной реальности в картографии и геоинформатике. Систематизированы виды датчиков, которые обеспечивают решение геоинформационных и картографических задач с использованием технологии дополненной реальности.
154-162
Литолого-геохимическая характеристика и обстановки седиментации высокоуглеродистых отложений кембрия восточной окраины Сибирской платформы (бассейн р. Кюленке)
Аннотация
Актуальность исследования обусловлена необходимостью изучения высокоуглеродистых отложений как потенциальных источников углеводородов и рудных полезных ископаемых, способных существенно увеличить минерально-сырьевой ресурс России. Кроме того, анализ литолого-геохимических особенностей и реконструкция условий седиментации куонамской свиты позволяют более точно судить о характере нижне-среднекембрийского палеобассейна на востоке Сибирской платформы.
Цель: выявить литолого-геохимические особенности состава и определить обстановки седиментации куонамской свиты.
Объект: высокоуглеродистые отложения куонамской свиты, вскрытые поисковыми скважинами на восточной окраине Мунского сводового поднятия Сибирской платформы в бассейне р. Кюленке.
Методы: литологическое послойное описание кернового материала; минералого-петрографический анализ; рентгеноструктурный, рентгенофлуоресцентный и микроэлементный анализы; определение содержания форм серы и железа методом мокрой химии; сканирующая электронная микроскопия с применением ренгеноспектрального микрозонда; анализ петрохимических модулей.
Результаты. Установлено, что куонамская свита в изученных разрезах обладает выдержанным строением, в котором четко прослеживаются четыре литолого-стратиграфических горизонта. Состав отложений преимущественно смешанный и определяется вариациями трёх основных минеральных групп: глинистой, карбонатной и кремнистой, а также органического вещества. Показаны разные формы нахождения органического вещества, подтверждающие смешанный водорослево-бактериальный генезис биоценоза куонамского бассейна. Выявленные литологические особенности и литохимические данные свидетельствуют о накоплении высокоуглеродистых отложений на значительном удалении от источников сноса в депрессионной зоне открыто-морского бассейна со слабой циркуляцией придонных вод в бескислородных условиях. Геохимическая среда в карбонатно-кремнистых илах была преимущественно эвксинной. Седиментация происходила на протяжении одного крупного трансгрессивно-регрессивного седиментационного цикла, представляющего типичную последовательность заполнения глубоководной депрессии с некомпенсированным осадконакоплением.
163-175
Осинская подсвита усольской свиты нижнего кембрия центральной и южной частей Непско-Ботуобинской антеклизы: строение, условия формирования и биостратиграфическая характеристика
Аннотация
Актуальность. Современная активная разведка и освоение углеводородсодержащих отложений Лено-Тунгусской нефтегазоносной провинции актуализировали исследования карбонатных пород осинской подсвиты. Особую перспективность среди них занимают работы, позволяющие выявить закономерности формирования ловушек нефти и газа.
Цель: представить результаты литолого-фациального, биостратиграфического и петрофизического изучения осинского горизонта южной и центральной части Непско-Ботуобинской антеклизы.
Объекты: карбонатные породы средней (осинской) подсвиты усольской свиты томмотского яруса нижнего кембрия, изученные по керну скважин.
Методы: комплекс ГИС, детальное литолого-седиментологическое описание керна, секвенс-стратиграфический анализ, петрографический анализ 300 образцов и изучение палеонтологических остатков кернового материала.
Результаты. На основании выполненных исследований выделены, прослежены и впервые описаны три зоны осадконакопления: глубоководная, краевая и мелководная. Для глубоководной зоны характерно некомпенсированное осадконакопление, присутствие одиночных рифов и приуроченность к депрессионным впадинам и прогибам. Она окаймлялась краевой зоной карбонатной платформы, связанной с повышенными толщинами подсвиты и распространением по площади рифов. Следом за ней располагалась мелководная зона, представленная средними и уменьшенными толщинами осинской подсвиты, её отложения сложены породами карбонатного зернистого и глинистого составов с маломощными одиночными рифами. Локализованная краевая зона карбонатной платформы протяжённого распространения согласуется с ранее выделенными Чамбинско-Алтыбско-Мирнинской и Верхнетохомско-Катско-Пилюдинской зонами распространения рифоподобных органогенных построек. На основании изученных скважин выполнено описание строения трех пачек согласно литолого-фациальному профилю. Приведен авторский вариант проведения границ пачек. Выявлено, что в глубоководной зоне перспективы поиска пород-коллекторов связаны с одиночными карбонатными постройками, в краевой с площадным биогермом, а в мелководной с детритовыми отложениями и мелкими биогермами. Показана приуроченность палеонтологических находок к выделенным зонам осадконакопления и пачкам. Определено, что в формировании второй и третьей пачек, краевой зоны карбонатной платформы участвовали водоросли, диагностированные в баундстоунах (автохтонные). Археоциаты диагностированы в детритовых карбонатных породах второй пачки (аллохтонные) в скв. № 7 и автохтонные в баундстоунах скв. 2Х. Крибрициаты найдены в баундстоунах третьей пачки (автохтонные). Археоциаты, крибрициаты, намакалатусы, известковые водоросли, изученные из керна скважин Западно-Ярактинская № 45, 361, Большетирская № 7, 3Х, 2Х, 4Х, 5Х, 6Х, являлись основными эдификаторами раннекембрийских органогенных построек (биостромы, биогермы, биогермные массивы, рифогенные образования).
176-191
Прогнозирование механической скорости бурения и оптимизация нагрузки на долото с использованием искусственных нейронных сетей
Аннотация
Актуальность. Достижение максимальной механической скорости бурения является целью каждого инженера-буровика, поскольку механическая скорость бурения является одним из наиболее важных факторов, влияющих на затраты на бурение. Однако различные условия бурения могут оказать влияние на скорость бурения, усложняя ее прогноз.
Целью исследования является предложение новой стратегии для точного прогнозирования механической скорости бурения и оптимизации параметров бурения.
Объектом исследования являются данные бурения в реальном времени нескольких скважин на нефтяном месторождении Белуга в Кыулонгском бассейне шельфа Южного Вьетнама с более чем 900 наборами данных, включая важные параметры, такие как скорость вращения, нагрузка на долото, давление на стояке, дебит, вес бурового раствора, крутящий момент.
Методы. Для оценки механической скорости бурения была предложена различная методология, использующая искусственную нейронную сеть.
Результаты. Количество нейронов в скрытом слое варьировалось, после чего сравнивались результаты разных моделей искусственной нейронной сети с целью получения оптимальной модели. Окончательная модель искусственной нейронной сети показывает высокую точность по сравнению с фактической механической скоростью бурения, поэтому ее можно рассматривать как успешный и разумный подход к прогнозированию механической скорости бурения различных скважин на нефтяном месторождении Белуга. Также на основе предложенной модели искусственной нейронной сети был определен оптимальный режим нагрузки на долото для интервала бурения от 1800 до 2300 м в районе исследования.
192-203
Прогнозирование содержания сернистых соединений и общей серы в продуктах каталитического крекинга при переработке гидроочищенного и негидроочищенного нефтяного сырья
Аннотация
Актуальность исследования обусловлена отсутствием надежной математической модели, пригодной для прогнозирования выхода и качества продуктов установок каталитического крекинга с оценкой экологических показателей топливных фракций при изменении углеводородного состава и распределения сернистых соединений в сырье процесса, а также возможности вовлечения высокосернистых нефтяных потоков в переработку на действующих установках каталитического крекинга.
Цель: разработка и применение математической модели процесса каталитического крекинга для прогнозирования содержания сернистых соединений и общей серы в продуктах при переработке гидроочищенного и негидроочищенного нефтяного сырья.
Методы: комплекс экспериментальных методов, включая жидкостную и газовую хроматографию для определения состава сырья и распределения сернистых соединений в сырье и продуктах каталитического крекинга, методы квантово-химического моделирования реакций с участием сернистых соединений, а также численные методы обработки и решения систем дифференциальных уравнений; методы квантово-химического моделирования для изучения термодинамических параметров реакций каталитического крекинга серусодержащих соединений.
Результаты. Разработана и программно-реализована математическая модель каталитического крекинга с участием углеводородов С1–С40+ и сернистых соединений (тиофены С0–С4, алкилбензотиофены С0–С6, С0–С3 дибензотиофены и С4–дибензотиофены-бензонафтотиофены) с целью прогнозирования выхода и состава продуктов процесса, а также экологических показателей моторных топлив. Установлены термодинамические и кинетические параметры реакций каталитического крекинга с использованием методов квантово-химического моделирования и решением обратной кинетической задачи.
204-215
Математическое моделирование функционально-градиентных пористых геометрически нелинейных микро/наноцилиндрических панелей
Аннотация
Актуальность. Изучается проблема напряженно-деформированного состояния и устойчивости пористых функционально-градиентных размерно-зависимых цилиндрических панелей. Состав и свойства сплавов могут различаться и существенно влиять на эксплуатационные характеристики изделий, поэтому исследование свойств материалов актуально и способствует созданию новых видов продукции, востребованной нефтегазодобывающей промышленностью.
Цель: разработка новой модели и создание точных методов анализа напряженно-деформированного состояния пористых функционально-градиентных размерно-зависимых микро/наноцилиндрических панелей с учетом геометрической нелинейности.
Методы. Для анализа напряженно-деформированного состояния цилиндрических панелей разработан метод вариационных итераций – расширенный метод Канторовича. Достоверность результатов обеспечивается сопоставлением решений, полученных методом вариационных итераций в первом и втором приближении, с решениями, полученными авторами методом Бубнова–Галеркина в высших приближениях, конечных разностей второго порядка точности, для которых исследуется их сходимость в зависимости от количества разбиений области интегрирования в методе конечных разностей и количества членов ряда в разложении основных функций в методе Бубнова–Галеркина. Полученные результаты с помощью указанных методов сопоставляются с решениями, полученными другими авторами. Следует отметить, что решения, полученные методом вариационных итераций для гибких функционально-градиентных цилиндрических панелей при действии поперечной равномерно-распределенной нагрузки, можно считать точными.
Результаты и выводы. Построена модель пористых функционально-градиентных размерно-зависимых цилиндрических панелей, применение которых позволит осуществлять исследование свойств сплавов для производства бурильных труб. Проведен анализ влияния типа пористости материала, показателя пористости, функционально-градиентного индекса, граничных условий, размерно-зависимого параметра, параметров кривизны на напряжено-деформированное состояние цилиндрических панелей с помощью разработанного метода вариационных итераций.
216-229
Нештатная ситуация при строительстве подводного перехода методом наклонно-направленного бурения
Аннотация
Актуальность. Рассматривается проблема строительства подводных переходов магистральных трубопроводов методом наклонно-направленного бурения с использованием труб с бетонным покрытием. Данная проблема является актуальной, так как на сегодняшний день отсутствует нормативно-техническая документация, регламентирующая алгоритм расчёта минимально допустимого радиуса упругого изгиба обетонированного трубопровода в скважине. Известны ситуации, когда проектными организациями были приняты неверные проектные решения, которые привели к застреванию трубной плети, лишним экономическим затратам и задержке в графиках производства работ.
Цель: исследовать инцидент, связанный с застреванием трубной плети при строительстве подводного перехода магистрального трубопровода методом наклонно-направленного бурения; определить минимально допустимый радиус упругого изгиба обетонированного трубопровода и фактические параметры пилотной скважины.
Объект: подводный переход магистрального трубопровода, сооружаемый методом наклонно-направленного бурения.
Методы: изучение литературы и нормативных документов по строительству подводных переходов магистральных трубопроводов и анализ инцидента, при котором произошло застревание трубопровода, сооружаемого из труб с бетонным покрытием.
Результаты. Авторами обоснован расчёт минимально допустимого радиуса упругого изгиба трубопровода с бетонным покрытием исходя из требований отечественной нормативно-технической документации. Произведен расчёт данной величины аналитическим методом, основываясь на исследованиях изгибной жесткости бетонных конструкций зарубежными учёными, а также расчёт фактических параметров пилотной скважины. Полученные значения исследуемых величин были проанализированы, и дано заключение о причинах инцидента, связанного с застреванием трубной плети.
230-239
Влияние региональных инноваций на экологический след территорий Российской Федерации: кейс регионов Сибири и Поволжья
Аннотация
Актуальность: обеспечение развития регионов страны на принципах эколого-экономической сбалансированности с учетом национальных целей развития России до 2030 г. В данной работе моделируется взаимосвязь между экономическим развитием и экологическим прогрессом. Исследуется взаимосвязь между инвестициями в инновации и неконтролируемыми выбросами в отдельных регионах России в период с 2010 по 2022 гг.
Цель: изучение влияния интенсивности инноваций на экологический след, а также эффективности функционирования эколого-инновационной деятельности, в регионах разного типа на примере Сибирского Федерального округа и Приволжского Федерального округа.
Методы: панельная регрессия с фиксированными эффектами, корреляционный анализ, метод DEA, кластерный анализ, дисперсионный анализ.
Результаты и выводы. На примере 24 российских регионов показано, что рост интенсивности исследований и разработок региональных компаний не везде приводит к увеличению экологического следа и росту интенсивности выбросов. Полученные результаты свидетельствуют о том, что экономические и экологические аспекты устойчивого развития противоречат друг другу и указывают на то, что региональные органы власти должны учитывать негативные экологические экстерналии экономического развития при разработке политики, направленной на содействие региональному росту. Отмечается, что рост вложений в исследования и разработки более развитых регионов снижает степень интенсивности выбросов, в то время как крупные промышленные центры Сибири и регионов Поволжья вложениями в инновации способствуют усилению интенсивности выбросов. Подтверждается гипотеза о высокой степени неоднородности экономического пространства по уровню влияния интенсивности исследований и разработок региональных компаний на степень загрязнения окружающей среды в регионах РФ, и подчеркивается необходимость учитывать региональную специфику промышленной структуры экономики. Выявлена высоко значимая неоднородность эффективности функционирования эколого-инновационной деятельности регионов Сибирского Федерального округа и Приволжского Федерального округа. Причем эффективность эколого-инновационной деятельности регионов незначимо коррелирует с выявленным дисбалансом этой деятельности.
240-252