Новые технологии для ТЭКа становятся все более наукоемкими и технологичными. Отечественные ученые ведут исследования и предлагают решения, удовлетворяющие этим требованиям.

Нейросеть для анализа газа

В Губкинском университете впервые применили нейросеть для анализа качества природного газа.

Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина и Института проблем управления имени В.А. Трапезникова РАН (ИПУ РАН) создали технологию экспресс-анализа качества природного газа. Впервые для этих целей была разработана нейросеть, что позволило определить показатели качества пробы в режиме реального времени за несколько секунд вместо 20–40 минут традиционным способом — с помощью газовой хроматографии.

Нейросеть обучили на большом объеме данных, включающих показатели более миллиона газовых смесей. Ученые также реализовали модель псевдогаза — виртуального двойника природного газа, который математически описывает многообразие возможных смесей. Эти инструменты позволили сократить количество необходимых для измерения параметров до немногих ключевых — скорости звука в газе, его теплопроводности и концентрации углекислого газа. Требуемые показатели качества газа нейросеть определяет самостоятельно на основе анализа исходных данных. На втором этапе проекта ученые создали методику многоэтапной оценки точности анализа с помощью нейросети — дополнительную «страховку» достоверности каждого полученного результата.

На сегодня доля альтернативных методов анализа газа в мире не превышает 1%. Внедрение нейросетевого подхода может стать первым шагом к изменению этого баланса, сделав постоянный контроль качества газа быстрым, доступным и повсеместным.

«Разработка позволит вывести на новый уровень мониторинг качества газа при транспортировке и поставке потребителям, а главное, намного более оперативно реагировать на нештатные ситуации. Учитывая значение газотранспортной системы для экономики, инновации, повышающие безопасность и надежность снабжения, сегодня очень важны», — подчеркнул один из разработчиков нейросетевой модели, доцент кафедры автоматизации технологических процессов Губкинского университета Иван БРОКАРЕВ.

Разработанная коллективом ученых технология может быть доработана под разные задачи, например, для анализа природного газа промышленного назначения, для анализа биогаза и СПГ, мониторинга газа после гидроразрыва пласта на месторождениях и другие.

Подсчет парниковых газов

Ученые Мурманского арктического университета (МАУ) получили патент на инновационную методику расчета выбросов парниковых газов от судов.

Суть разработки — в создании адаптивного метода количественной оценки выбросов парниковых газов (включая CO₂, CH₄, N₂O) от морских судов в заданной акватории. Ключевое преимущество метода — способность учитывать комплекс факторов, существенно влияющих на точность расчетов в арктических условиях.

Значимость изобретения обусловлена ростом грузопотока по Северному морскому пути и ужесточением международных экологических требований. Метод адаптирован к специфике арктических маршрутов: учитывает ледовые условия, длительность переходов и режимы работы двигателей, что позволяет избежать погрешностей, характерных для традиционных подходов к расчету выбросов.

«Наша цель — создать инструмент, который сделает арктическое судоходство не только эффективным, но и экологически ответственным. Точность оценки выбросов — первый шаг к их сокращению», — отметила заведующая НИЛ «Экоинжиниринг и мониторинг загрязнений арктической зоны» Жанна ВАСИЛЬЕВА.

Тренажер разработки шельфовых месторождений

Еще одна разработка ученых Губкинского университета — тренажер для специалистов, осуществляющих разработку шельфовых месторождений.Этот программно-аппаратный комплекс не имеет аналогов на российском рынке. До сих пор компании использовали аналогичное зарубежное оборудование.

«Топливно-энергетический комплекс нуждается в импортозамещающих технологиях для подготовки специалистов, которые будут работать на Арктическом шельфе, освоение которого сегодня имеет стратегическое значение, месторождениях в труднодоступных морских акваториях», — отметил руководитель Центра виртуальной, дополненной и смешанной реальности Губкинского университета Андрей СТРОГОНОВ, где велась разработка тренажера.

Программно-аппаратный комплекс «Тренажер оператора телеуправляемого необитаемого подводного аппарата (ТНПА)» включает программное обеспечение, пульт, манипуляторы и другое необходимое оборудование. В тренажере интегрированы реальные сценарии эксплуатации ТНПА на шельфовых месторождениях, включая сложное взаимодействие с оборудованием. Он позволяет отработать сценарии подводно-технических операций на всех этапах реализации проектов морской добычи углеводородов — от строительства и обслуживания систем подводной добычи до ремонта коммуникаций.

«Стоимость оборудования для освоения шельфовых месторождений исчисляется миллиардами рублей, а его сложность сопоставима с космическими технологиями. Это диктует повышенные требования к уровню квалификации специалистов. Разработанный реалистичный тренажер позволит безопасно освоить основные принципы управления специализированным оборудованием в комфортных условиях», — отметил Андрей Строгонов.

3D-печать без стыков

Ученые из Петербургского Политеха разработали технологию мультиматериальной 3D-печати металлом сложнопрофильных изделий.

Разработка Политеха (СПбПУ) позволяет не только получать более прочные соединения, но и экономить средства и время при их производстве. С ее помощью можно в одном технологическом цикле создавать узлы и детали из нескольких (до четырех) сплавов. Это существенно экономит средства и время. Размер одной объемной единицы печати конкретного материала менее одного миллиметра позволяет программировать их буквально в микромасштабе.

Новая технология политехников позволяет получить деталь, запрограммировав необходимый комплекс свойств за счет создания зон из материалов с требуемыми характеристиками. При этом не будет резкого перехода между слоями различных материалов. Состав и свойства изменяются плавно от одного металла к другому, что предотвращает возникновение дефектов на стыках. Таким образом возможно совмещение даже изначально несвариваемых материалов, в частности алюминия и стали.

Сегодня специалисты СПбПУ апробировали уже более 20 материалов и их комбинаций, в том числе титановые, алюминиевые сплавы, сплавы с эффектом памяти формы. Разработчики уже применили новую технологию на практике. Инженеры создали прототип малоразмерной камеры сгорания: внутри — жаропрочная бронза, снаружи — силовая оболочка из никелевого сплава, а между ними — тонкая сетчатая структура, эффективно отводящая тепло.

Благодаря новой технологии существенно сокращается время изготовления изделия. Если традиционный цикл занимает месяцы (делается внутренняя оболочка, фрезеруется, затем к ней привариваются наружные элементы), то с применением новой разработки все происходит за один технологический цикл. С учетом дальнейшей механической обработки поверхностей он занимает всего несколько дней.

Для хранения водорода

Катализатор физиков ТПУ снизил температуру выделения водорода в 4,5 раза.

Ученые Инженерной школы ядерных технологий Томского политеха (ТПУ) синтезировали композит на основе гидрида магния с добавлением наноразмерного никель-хромового порошка для хранения водорода.

Синергия свойств компонентов позволила снизить температуру выделения ценного для промышленности газа до 86°С против 393°С при десорбции из чистого гидрида магния. Композит синтезирован из отечественной сырьевой базы и в три раза дешевле, чем аналог с применением импортных компонентов.

Ключевая научная новизна исследования, по словам ученых, заключается в том, что анализ природы химической связи между атомами веществ и ее динамики дает возможность целенаправленно синтезировать материалы с заранее заданными характеристиками.

В настоящее время ученые Томского политехнического университета заняты разработкой больших систем хранения водорода на отечественной сырьевой базе, пригодные для массового производства.