8 февраля отмечается День российской науки. Праздник академиков, профессоров, ученых, преподавателей и студентов – всех, кто связал свою профессиональную жизнь с исследовательской деятельностью. Сургут тоже вносит большой вклад в развитие этой отрасли. На базе Сургутского государственного университета открыт Институт естественных и технических наук, а в его структуру входит еще и Центр химического инжиниринга. В лабораториях местных биохимиков побывали журналисты «Сургутской трибуны».
Как эффективно добраться до трудноизвлекаемых запасов нефти? Что такое цифровой буровой раствор? Можно ли из тяжелых остатков нефти (по сути – отходов) получить полезные материалы? И где в Югре найти следы древнейшего народа и даже метеорита? На все эти вопросы уже знают или еще пока ищут ответы ученые Института естественных и технических наук Сургутского государственного университета. На базе института в 2020 году был открыт Центр химического инжиниринга. Одна из главных его задач – вносить свой вклад в развитие базовых отраслей Югры, а также создавать уникальные продукты для российских госкомпаний и коммерческих структур. Партнерами центра выступают крупные нефтегазовые и нефтесервисные компании, а также ведущие научно-образовательные центры России: Сколковский институт науки и технологий, Российский госуниверситет нефти и газа, Томский политехнический университет, ИТМО, Сибирский федеральный университет.
Случилась химия
В Центре химического инжиниринга журналисты бывают крайне редко. Для тех, кто с таблицей Менделеева на «вы», здесь вообще все выглядит, как в научно-фантастическом фильме – современное оборудование, различные колбы, растворы, пробы…
Здесь расположены лаборатория буровых растворов и промысловой химии, лаборатория химии нефти и нефтехимического синтеза, лаборатория термического анализа и препаративной химии, лаборатория хроматографических методов анализа и тандемной хроматомасс-спектрометрии, лаборатория спектральных методов анализа, лаборатория наноразмерных и композиционных материалов.
Небольшую экскурсию проводит директор Института естественных и технических наук СурГУ, кандидат химических наук, доцент Юлия Петрова. С гордостью представляет аспирантов. Вчерашние студенты сегодня уже младшие научные сотрудники. И занимаются очень серьезными научными исследованиями.
Сама Юлия Юрьевна – ветеран Сургутского госуниверситета и системы высшего образования Югры. В университете она работает практически с его основания. На ее глазах маленькая лаборатория при школе выросла до большого научного центра при крупнейшем вузе региона.
– Я выросла в маленьком городе. В девятом классе я оказалась в Москве и увидела там Московский университет. И тогда я поставила перед собой задачу – учиться именно там. Понятно, что девочке из провинции было непросто поступить в столичный вуз. Я занималась с репетиторами, сама очень хорошо понимала математику. Но математиком или физиком я не хотела быть, мне казалось, что это больше мужские профессии. И тогда я выбрала химию, – вспоминает Юлия Петрова.
Девочка из провинции успешно окончила Московский университет и в августе 1994 года приехала в Сургут. Здесь тогда только открылся университет, и молодые кадры были очень востребованы.
– В 1994 году была открыта кафедра химии при медико-биологическом факультете. Я пришла туда ассистентом. Параллельно поступила в аспирантуру, в 2000 году защитила диссертацию. Я по натуре патриот нашего университета, города. Я горжусь, что столько лет работаю в СурГУ. Я тут выросла из ассистента до директора Института и руководителя Центра химического инжиниринга. Сначала у нас была учебная лаборатория в 32-й школе, затем университет переехал в новое здание на улице Энергетиков, где мы сейчас и находимся. Организовывать новые научные лаборатории всегда непросто, но у нас в университете работает сильная инициативная команда и есть поддержка администрации города и правительства региона, – признается Юлия Юрьевна.
Сегодня СурГУ – участник федеральной программы «Приоритет-2030», а в лабораториях ЦХИ реализуется один из пяти стратегических проектов «Цифра нефти». Какие научные задачи в его портфеле проектов решают ученые СурГУ?
Нефтеотходы – в полезные природные материалы
Центр химического инжиниринга с 2022 года занимается большим проектом в области нефтехимии и нефтепереработки, поддержанным Российским научным фондом. В этом проекте ученые разрабатывают технологию переработки тяжелых остатков нефти.
– К ним относятся асфальто-смолистые компоненты, которые вызывают ряд сложностей, как в процессе добычи, так и в процессе перекачки и хранения нефти. Совместно с учеными Томского политехнического университета мы предложили технологию и установку для плазменной переработки асфальтенов, которые перерабатываем в углеродные материалы и изучаем их структуру, состав, апробируем технологии их дальнейшего применения. Так наш аспирант Дмитрий Зеленцов сейчас работает над тем, как применять наночастицы из этого углеродного материала в методах увеличения нефтеотдачи. А наша аспирантка Валентина Егорова исследует технологии выделения асфальтенов из тяжелых остатков нефти и их переработки, – рассказывает директор Центра химического инжиниринга.
Фактически тяжелые остатки нефти, которые так детально изучают аспиранты, – это производственные отходы. Нефтяникам нужно их правильно хранить и утилизировать. Если их просто сжигать как мусор, то в атмосферу попадает большое количество вредных веществ.
– Мы рассматриваем эту проблему под совершенно новым углом. Разрабатываем технологию получения из этих тяжелых остатков нефти полезные материалы, – добавляет Юлия Юрьевна.
Еще один большой проект ученых СурГУ – из области геохимии. Реализуется при поддержке партнеров из Сколковского института науки и технологий. Работой занимается молодой научный сотрудник института, выпускница СурГУ Наталья Таныкова. Она исследует органическое вещество баженовской свиты Западной Сибири. Это крупнейший в мире источник трудноизвлекаемой нефти.
– Мы разработали простой неразрушающий метод исследования органического вещества в породах. Научились быстро определять минералогический состав породы и содержание органического вещества в ней. Наталья освоила достаточно сложные методы анализа – инфракрасной спектроскопии и инфракрасной микроскопии. У нас уже много публикаций по этой теме, и она крайне интересна заказчикам, – комментирует Юлия Петрова.
В рамках федеральной программы академического лидерства «Приоритет-2030», а также в соответствии с программой развития СурГУ в вузе реализуются пять стратегических проектов. Институт естественных и технических наук реализует один из ключевых "Цифра нефти". Его приоритетная задача – трансфер прорывных технологий и опережающая подготовка кадров для нефтегазодобывающего и нефтехимического кластера
Цифровой буровой раствор
Среди заказчиков Центра химического инжиниринга – крупные российские нефтедобывающие и нефтесервисные компании. Для одной из таких компаний мы совместно с нашими партнерами из Сколтеха и компании «Диджитал Петролеум» разработали программное обеспечение «Цифровой буровой раствор», которое позволяет отслеживать процессы бурения в автоматическом режиме. Одновременно можно контролировать бурение на пятидесяти скважинах и предсказывать осложнения, которые могут возникать, или даже аварийные ситуации за пять-шесть часов до их прогнозируемого наступления. Это большая экономия трудозатрат и ресурсов, в том числе финансовых. И это яркий пример востребованного продукта в области цифровизации нефтегазовой индустрии, – рассказывает Юлия Юрьевна.
Этот проект ученые завершили в прошлом году, а в этом году планируют опробовать уже на буровых площадках заказчика – одной из крупных нефтяных компаний России.
Тайна метеорита и древняя керамика
Реализуют сургутские химики и междисциплинарные проекты. Например, сейчас активно сотрудничают с археологами «Центра югорской археологии и этнографии» СурГУ. Разгадывают интереснейшие загадки древней истории Югры и не только.
– С 2021 года мы начали сотрудничать с нашими сургутскими археологами. У них оказалось много интересных задач. Древние городища, расположенные между реками Большой Салым и Большой Юган к югу от озера Большое Каюково, – это важнейшие археологические объекты Югры мирового значения. И мы работаем с коллекцией артефактов, обнаруженных во время раскопок археологами с 2021 года. Например, мы провели серию исследований древних фрагментов керамических изделий, выдвинули гипотезы, в каких технологических условиях они были получены, из какой глины – в сравнении с глиняной керамикой, которую изготавливают, например, в Китае. Там на острове Хайнань проживает древний народ ли, который сохранил уникальную традиционную технологию. Наши первые результаты исследования в этом году археологи докладывали на конференции в Индии.
Ученые работают и с другими объектами – с почвами и донными отложениями. На дне наших озер могут быть даже остатки метеорита, который, возможно, «приземлился» на территории Югры более четырех тысяч лет назад.
– Исследования ученых предполагают, что священное озеро Сырковый Сор образовалось в результате падения метеорита, однако время его падения и степень влияния на экосистему, включая древнее население региона, до сих пор не исследовано… Мы же в ЦХИ с помощью электронного микроскопа изучаем, какие химические элементы и минералы в почве могут свидетельствовать о том, что давным-давно здесь был метеорит. Наличие в археологических раскопках на территории вокруг озера аномального черного слоя, характеризующегося повышенными содержаниями ряда микроэлементов, свойственных для каменных метеоритов, позволяет поставить перед нами задачу поиска такого же материала в керне донных отложений, если падение метеорита произошло во время существования озера. Если же само озеро было образовано в результате падения метеорита, то следы внеземного вещества можно будет обнаружить в нижних горизонтах керна. Пока мы вместе с партнерами из других ведущих научных организаций России еще работаем над этими гипотезами, – поделилась Юрия Петрова.
Следовательно, Центр химического инжиниринга реализует не только научные проекты, но и услуги под заказ предприятий. Для современных инновационных вузов это уже вполне нормальная практика.
Сейчас СурГУ является участником федеральной программы академического лидерства «Приоритет-2030». Университет сможет наращивать свои возможности и еще больше трансформироваться в технологический университет. Поспособствует этому и открытие на территории Сургута Инновационного научно-технологического центра (ИНТЦ). Химики, биологи, медики смогут работать на площадках ИНТЦ.
Совместно с центром добычи углеводородов Сколтеха и компанией Digital Petroleum СурГУ реализует проект "Цифровой двойник бурового раствора", результаты которого направлены на повышение эффективности выработки технологических решений при бурении скважин и освоении новых месторождений
