Институт химии нефти (ИХН) СО РАН в Томске, который занимается разработкой технологий добычи «трудной» нефти, может адаптировать их для работы в условиях Арктики.

Потенциальные запасы российской Арктики оцениваются в 100 млрд ТНЭ (тонн в нефтяном эквиваленте), или 25 % мировых ресурсов. К 2030 году добычу углеводородов в Арктике планируется увеличить в 2,5 раза.

«Основные тенденции последних лет — это движение добычи на север и превалирование в запасах высоковязкой нефти. Сейчас в России месторождений с трудноизвлекаемыми запасами уже 65 процентов», — говорит директор ИХН Любовь Алтунина.

Увеличение нефтеотдачи — одно из направлений деятельности ИХН СО РАН. Специалисты института разработали 11 промышленных технологий для месторождений Западной Сибири и Республики Коми, прилегающих к Арктической зоне. И эти методы, по словам руководителя ИХН, могут быть легко адаптированы для экстремальных условий шельфа.

«Реагенты для Арктики должны работать при низких температурах, легко растворяться и перекачиваться, — отмечает Любовь Алтунина. — Мы делаем, например, нефтевытесняющие композиции, температура замерзания которых колеблется от -20 до -60 градусов. С ними можно работать той техникой, которая уже есть у нефтяников. Они просты в приготовлении и закачке. Что не менее важно, мы используем реагенты не выше четвертого класса опасности, то есть малоопасные или безопасные для человека и окружающей среды».

Технологии добычи «трудной» нефти ИХН делятся на несколько типов. Это технологии с применением вытесняющих композиций, отмывающих нефть от породы, и гелеобразующих составов, которые перераспределяют потоки и увеличивают охват пласта. Их можно применять отдельно или комбинировать.

«Нефтяные пласты — как люди, к каждому нужен свой подход, — говорит директор ИХН. — Чтобы увеличить коэффициент извлечения нефти, надо применять новые технологии. Одна из них — закачка гелеобразующего состава: в пласте под действием температуры он образует гелевый экран в высокопроницаемой, наиболее промытой части пласта, вода упирается в него, ее потоки перераспределяются и начинается вытеснение нефти из низкопроницаемой, нефтенасышенной части пласта. В результате в скважине увеличивается добыча нефти, снижается процент воды. Можно также закачать в низкопроницаемую часть поверхностно-активные вещества, которые лучше отмывают нефть от породы пласта».

В Арктическом регионе возможно, в частности, использовать технологию с применением неорганической гелеобразующей композиции ГАЛКА. Ее легко растворять в любой воде — пресной или соленой, а доставлять на место можно в твердом виде.  В результате нефтеотдача увеличивается на 5-8 %, дополнительная добыча составляет от 400 до 3000 тонн на одну обработку скважины. Гелеобразующая композиция  МЕТКА сделана на основе полимера, который вообще растворяется только в холодной воде и не имеет класса опасности. На месторождениях Лукойла благодаря применению композиции МЕТКА было дополнительно добыто 286 тысяч тонн нефти. Хорошую эффективность показывает твердая моющая композиция НИНКА, а также комплексная технология с закачкой композиций ГАЛКА-С и НИНКА.

«Потенциал в Арктике очень большой. Чтобы осваивать эти ресурсы, нужны порты, железные дороги, морские пути, техника и технологии, адаптированные к экстремальным условиям. И, наконец, нужны люди, высококлассные специалисты», — считает Любовь Алтунина.

Технологии, созданные в ИХН СО РАН, прошли опытно-промышленные испытания на месторождениях России (Нижневартовск, Лангепас, Стрежевой, Когалым, Нягань, Юганск, Ухта и др.), Вьетнама, Китая, Омана, Германии. Организовано промышленное производство композиций в России и Китае. Технологии промышленно используются нефтяными компаниями ЛУКОЙЛ, Роснефть и другими: в год производится обработка 200-300 скважин, за последние пять лет дополнительно добыто более 2 млн т нефти. Технологии защищены более чем 20 патентами России и четырьмя зарубежными (Вьетнам, Китай, Канада и Европейский патент). Заключено 11 лицензионных договоров, в том числе один с КНР.

Студентка факультета инновационных технологий Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Ксения Сандрос разработала зубную щетку с улучшенными щетиной, дизайном и конструкцией, которая по качеству сопоставима с импортными образцами, не имеет аналогов, но стоит дешевле.

«Механические зубные щетки, представленные сейчас на рынке, некачественно очищают крайний ряд молярных (коренных) и примолярных зубов, которые имеют особую форму. Мы решили попробовать изменить форму щетки и посмотреть, как это повлияет на зубы», – рассказала Ксения.

Ксения Сандрос изменила наклон щетинок на, определенный в ходе ее исследований,  угол и предложила сгруппировать щетинки по их характеристикам: длинные жесткие и короткие мягкие. Благодаря этому щетка повторяет форму молярных и примолярных зубов и лучше очищает дальний ряд, а также передние зубы.

«Главная задача сейчас понять, действительно ли наша щетка очищает зубы так, как нам необходимо, — говорит автор разработки. — Отдельно конфигурация щетинок уже протестирована, они действительно повторяют форму зубов и удаляют на 20 % больше налета».

Эксперименты исследователи проводят совместно с кафедрой стоматологии Сибирского государственного медицинского университета. На протяжении шести недель участники тестов чистили зубы новой щеткой, электрической щеткой и аналогом под наблюдением стоматолога. Контрольные осмотры врача показали положительное влияние щетки на состояние зубов и десен.

Кроме того, проверяется удобство корпуса щетки. Он изготовлен на заводе «Невская косметика» по 3D-модели Ксении Сандрос, имеет эргономичную облегченную ручку. Модель корпуса разрабатывалась на основе социологического опроса, в котором более 2000 человек рассказали Ксении, какой, на их взгляд, должна быть удобная зубная щетка.

«Сейчас идет тестирование опытного образца, в случае хороших результатов проект перейдет на этап серийного производства – возможно, совместно с «Невской косметикой», — уточнила разработчик.

Ксения также добавила, что сейчас щетка защищена режимом ноу-хау, а в будущем Ксения намерена запатентовать корпус и щетинки своей щетки. Патентный поиск подтвердил, что такая модель зубной щетки предложена впервые. В дальнейшем студентка планирует обогатить щетинки полезными микроэлементами и уже начала работать в этом направлении.

«Сейчас потребителям в основном приходится выбирать между качественными, но дорогими импортными образцами и менее дорогими, но без соответствующего качества зубными щетками. Мы постарались создать проект относительно недорогого образца высокого качества», – резюмировала Ксения Сандрос.

Региональный инновационный портал

Ученые Института химии нефти (ИХН) СО РАН разрабатывают катализатор для увеличения глубины переработки тяжелого углеводородного сырья.

«Традиционныекаталитические системы не работают на тяжелой нефти из-за того, что она содержит компоненты, ухудшающие свойства катализатора. Наш катализатор отличается от аналогов размером пор — они более крупные, поэтому доступны для больших молекул углеводородного сырья, где молекулы подвергаются крекингу», — пояснил научный сотрудник ИХН Никита Свириденко.

Каталитическая система состоит из мезопористого алюмосиликата и нанопорошка металлического компонента. Реакции с применением такого катализатора приводят к увеличению выхода бензиновых и дизельных фракций — сырья для производства моторных топлив. При этом практически не образуются побочные продукты — газ и кокс.

«Сам катализатор — алюмосиликат — синтезирована в Уфе, мы модифицировали его активным металлическим компонентом для промышленного применения, — рассказал Никита Свириденко. — Обычно процессы переработки тяжелого углеводородного сырья проводятся с добавкой большого количества водорода, что приводит к существенному удорожанию технологии. Модифицирующий элемент в катализаторе способствует сохранению и перераспределению водорода самого исходного сырья, а это значительно удешевляет процесс».

Сейчас в лаборатории углеводородов и высокомолекулярных соединений нефти ИХН СО РАН ведутся эксперименты с новым катализатором. На способ его получения ученые уже получили патент,теперьони продолжают свои исследования с использованиемкаталитическогостенда в условиях, приближенных к промышленнойэксплуатации.

«Тяжелых нефтей, для которых предназначена созданная каталитическая система, в России много, через 10-15 лет их добыча и переработка станут экономически эффективными, поэтому наша разработка — это вклад в будущее», — считает Никита Свириденко.

Региональный инновационный портал

Ученый из Северска Максим Чепезубов разработал фотополимерную добавку для краски, которая придает ей антиобледенительные свойства.

«Фторполимерные соединения обладают гидрофобными и антиобледенительными свойствами — если нанести их на металл, вода будет скатываться, не успевая замерзнуть. Это помогает бороться с образованием льда на крышах, корпусах транспортных средств, мостовых пролетах и других поверхностях», — говорит изобретатель.

Максим Чепезубов рассказал, что первоначально фторполимер пробовали наносить прямо на поверхность металла, но технология оказалась непригодной для массового использования. Поэтому была сделана краска со специальной добавкой на основе полиуретановой эмали для внешних конструкций. В нее ввели наноразмерные частицы фторполимера: они равномерно распределяются в краске, а при нанесении выдавливаются наверх и застывают.

«Молекула фторполимера — как воздушный шарик на нитке, — объясняет Максим Чепезубов. — Она стремится всплыть на поверхность, а после того как краска подсыхает, концы ниток «привязываются» на молекулярном уровне. Поэтому фторполимер невозможно удалить или стереть, а окрашенная поверхность приобретает свойства гидрофобности и снижает ледообразование на 60-70 процентов».

В 2015 году проект поддержал Фонд содействия инновациям, и сейчас компания Максима Чепезубова «Многофункциональные покрытия» производит гидрофобные антиобледенительные краски в Саранске. Среди заказчиков — завод «СибВПКнефтегаз», который строит корабли на воздушной подушке, а также РЖД (покрытием обработана крыша здания РЖД на площади трех вокзалов в Москве). С лета 2016 года компания продала 2,5 тонны краски на общую сумму пять миллионов рублей.

«Многофункциональные покрытия» — единственный в России производитель фторполимерных эмалей. От зарубежных аналогов продукция компании отличается более высоким качеством, но при этом значительно более низкой (в 3-5 раз) ценой. В планах основателя предприятия — не только увеличение доли на отечественном рынке, но и выход на зарубежных потребителей.

Региональный инновационный портал

В Институте химии нефти (ИХН) СО РАН в Томске разрабатывают экономичный метод увеличения отдачи пластов высоковязкой нефти с использованием уреабактерий свеклы.

Высоковязкая (трудноизвлекаемая) нефть сегодня рассматривается как основной резерв мировой добычи, ее запасы примерно в пять раз превышают запасы нефти малой и средней вязкости. Часть такой нефти залегает в низкотемпературных пластах, для повышения отдачи которых применяются технологии с закачкой пара высокой температуры. Эти методы требуют больших финансовых вложений, энергозатрат и дорогостоящего оборудования.

«Мы предлагаем использовать нестандартный компонент, который не требует нагревания, а именно — кожуру свеклы», — сообщила автор проекта Анастасия Щербакова.

Суть метода заключается в том, что в пласт одновременно вводится раствор нефтевытесняющей композиции и уреазы, обладающей свойствами катализатора: уробактерии активно усваивают углеводороды нефти. Таким образом, прямо в пласте генерируется система, способная увеличить коэффициент вытеснения нефти в низкотемпературной залежи без пара. После обработки скважину на несколько суток закрывают, а после вскрытия начинают добычу. Экспериментальным путем ученые выяснили, что наибольшей активностью обладают уробактерии, содержащиеся в кожуре свеклы.

«Конечно, мы не будем выращивать и чистить свеклу, — говорит Анастасия Щербакова. — Кожура остается после переработки на сахарных заводах и производствах, где выпускают продукты из свеклы. Нам на тонну композиции нужно 500 граммов этого сырья — затраты получаются минимальные, а экономия очень существенная».

С учетом того, что метод не требует специфического оборудования и сильно снижает энергозатраты, экономия, по расчетам разработчиков, составляет более 30 миллионов рублей на скважину (при курсе доллара около 60 рублей).

«Мы сейчас получили экспериментальные данные, теперь надо все проверить на модели пласта. Самое сложное — разработать такую смесь, чтобы при минимальном количестве реагентов она давала хороший результат, а так как мы используем бактерии, все становится еще сложнее. Все-таки это живые существа, сложно предугадать, как они себя поведут на производстве», — поясняет Анастасия Щербакова.

Ученые уже подали заявку на регистрацию ноу-хау. Кроме того, проект стал победителем конкурса УМНИК Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере и получит грант в 400 тысяч рублей на два года.

«Наши нефтевытесняющие композиции интересуют многие компании, но всем нужно готовое решение — вкладываться в разработку производственники не хотят. Грант поможет нам сделать продукт, готовый к применению. За два года мы планируем выполнить все работы и выйти на продажи», — прокомментировала автор проекта.

В Томске изобрели гаджет для тайм-менеджмента, не имеющий аналогов в мире: это не виртуальное приложение, а физический предмет, совместимый с популярными программами.

Гаджет представляет собой многогранник, который может быть сделан из разных материалов. Внутри находится сенсор, который регистрирует свое положение в пространстве и синхронизируется с мобильным приложением по Bluetooth.

«Начиная работу с TimeFlip, пользователь пишет или рисует задачи на каждой грани: например, конвертик означает, что вы разбираете почту, телефонная трубка — разговор по телефону, — объясняет руководитель проекта TimeFlip, Павел Чешев. — Выполняя задачу, поворачиваете кубик нужной стороной вверх, таймер отсчитывает время и передает данные в мобильное приложение».

Приложение, установленное на смартфоне, собирает статистику — пользователь может узнать, сколько времени он тратит, например, на социальные сети, разговоры по телефону, электронную почту, перекур и так далее. Вся статистика сохраняется в «облаке» и доступна для просмотра с телефона или компьютера.

«Это полезно людям, у кого оплата идет по часам, — говорит Павел Чешев. — Например, вы пришли к юристу на двухчасовую консультацию. За два часа ему пять раз позвонили, он попил кофе, еще что-то сделал. Нереально все это высчитывать и вычленять… Отдельная проблема — когда человек одновременно работает над несколькими проектами или ему надо распределить время, потраченное на работу с разными клиентами».

Главное преимущество устройства в том, что, в отличие от известных программ для тайм-менеджмента, оно реализуется в физическом мире.

«Во-первых, для человека естественно работать с чем-то тактильным, во-вторых, переключаться множество раз за короткий промежуток времени на разные задачи в мобильном приложении неудобно, да и наши глаза уже и так перегружены информацией с экранов», — поясняет руководитель проекта.

При этом, подчеркивают разработчики, гаджет может интегрироваться со многими популярными приложениями для тайм-менеджмента. Если пользователь уже привык к какой-то программе, TimeFlip будет передавать данные именно в это приложение.

Как сообщил Павел Чешев, гаджет разработан в Томске, и производится в Китае. За первую неделю после запуска продаж TimeFlip собрал более сотни заказов из 30 стран мира. Его стоимость, в зависимости от исполнения, составляет от 30 до 60 долларов. Также покупатель может заказать «голый» сенсор, без корпуса, всего за 20 долларов.

Портал ИНО Томск

В Институте сильноточной электроники (ИСЭ) СО РАН в Томске разработали антикоррозийное покрытие для ножей из порошковой стали, которое защищает от ржавчины, не царапается и не скалывается.  

«В порошковую сталь добавляют много углерода, поэтому ножи из нее получаются твердые и острые. Но они быстро ржавеют — стоит всего на час оставить нож рядом с раковиной или в сыром помещении, и он начинает покрываться ржавчиной, — рассказывает младший научный сотрудник лаборатории плазменной эмиссионной электроники ИСЭ Владимир Шугуров. — Наше покрытие выдерживает сутки в соляной ванне, и следов коррозии при этом нет».

Разработка выполнена по заказу томской компании – производителя ножей. Задача осложнялась тем, что поверхность должна была выглядеть, как нержавеющая сталь. Ножи из порошковой стали стоят достаточно дорого (от 10 тысяч рублей), а потребители настороженно относятся к напыленным покрытиям — они часто царапаются, скалываются или просто облазят.

«Мы разработали сложное цирконий-хромовое покрытие, которое выглядит, как сталь, отлично держится на поверхности и защищает от ржавчины», — говорит Владимир Шугуров.

Покрытие наносят на ионно-плазменных установках, разработанных в институте. Сначала изделие очищают ионами аргона, обрабатывают ионами азота, а затем с помощью генераторов металлической плазмы напыляют покрытие. Ионы металла осаждаются на поверхности и образуют пленку. Комбинируя материалы, ученые могут создавать покрытия под конкретные задачи.

«Информация о нашей технологии быстро распространяется по сарафанному радио, так что сейчас у нас на очереди производители ножей из Москвы и Санкт-Петербурга», — добавил представитель ИСЭ.

Портал ИНО Томск

В Севастополе выполнена первая операция с использованием троакара для малоинвазивного вмешательства на мочевом пузыре, разработанного компанией «Томский медицинский инструмент».

Троакар — это хирургический инструмент для проникновения в полости человеческого организма через покровные ткани с сохранением их герметичности. Классический троакар представляет собой трубку с закрепленными на ней элементами системы газовой инсуфляции, узлом обратного клапана и стилетом внутри. Стилет прокалывает ткани, затем удаляется, а через трубку внутрь органа вводят инструменты для операции.

Троакар, разработанный в Томске, предназначен специально для операций на мочевом пузыре — например, при лечении пузырно-мочеточникового рефлюкса (ПМР) у детей. В отличие от классического, он оснащен системой фиксации к стенке полого органа.

«У мочевого пузыря тонкие стенки, которые не могут надежно удерживаться обычным троакаром. В нашем инструменте есть «зонтик», который открывается внутри полости пузыря и прижимает его стенку к брюшине. Таким образом порт фиксируется с тканями передней брюшной стенки», — объяснил главный конструктор компании «Томский медицинский инструмент» Василий Ермаков.

Он также уточнил, что троакар, который разработала компания, — одноразовый, в то время как сегодня российские производители выпускают только многоразовые. Доклинические испытания инструмента проводились с участием ученых Сибирского государственного медицинского университета (СибГМУ) — совместно с ними оформлен патент на изобретение.

«Операции на мочевом пузыре необходимы детям с врожденными дефектами мочевых протоков — если не вмешаться вовремя, ребенок может стать инвалидом или умереть, — рассказывает Василий Ермаков. — Специальный троакар позволяет выполнять эти операции через прокол, эндоскопически, а раньше их делали только с травматичным открытым доступом».

С помощью детского троакара с фиксацией было проведено несколько экспериментальных операций в Барнауле, Кемерове, Москве и Томске. В декабре 2015 хирурги из Севастополя предложили томичам сделать подобный инструмент для взрослых — в мае 2016 они провели первую операцию с применением троакара и остались довольны результатами. У взрослых пациентов с помощью траокаров с фиксацией можно проводить малоинвазивные операции по удалению камней из мочевого пузыря и лечению уретероцеле.

«В обоих случаях — с детским и взрослым троакаром — у врачей нет никаких нареканий к нашей разработке. Но это были экспериментальные операции, для проведения которых существуют специальные нормативы. Оформление разрешительных документов для медицинских инструментов — весьма дорогостоящая процедура», — отметил Василий Ермаков.

Портал ИНО Томск

В ИМКЭС СО РАН разработано устройство для измерения высоты снежного покрова — более надежное по сравнению с аналогами.

«Это зонд, состоящий из нескольких печатных плат, спаянных друг за другом. Они образуют линейку с датчиками, которые располагаются вертикально через 2,5 или 5 сантиметров. При перемене сред — от воздуха к снегу — датчики фиксируют перепад температуры», — рассказал автор патента научный сотрудник ИМКЭС СО РАН Сергей Кураков.

В конструкции измерителя использованы высокоточные цифровые термометры, а сама линейка помещена в термоусадочную трубку. Для устойчивости верхняя часть рейки закрепляется треногой. Когда нужно произвести наблюдения, на регистратор поступает команда — он одновременно считывает показания всех термометров и передает их на компьютер по кабелю USB. Далее программа анализирует данные и вычисляет высоту снежного покрова. Количество термометров, в зависимости от потребностей заказчика, может доходить до ста.

«На нашем устройстве нет множества проводов, что позволяет снизить теплопередачу между датчиками и повысить точность измерений. За счет небольших габаритов и использования высокоточных термометров уменьшается влияние на снежный покров «наддувов» и «выветриваний», оттаивания снега около зонда из-за его нагрева солнцем», — говорит Сергей Кураков.

Ультразвуковые измерители уровня снега стоят гораздо дороже, не могут работать при температуре воздуха ниже -40 градусов и не обладают способностью измерять профиль температуры снега, что важно для изучения тепловых потоков и предсказания схода лавин.

За три года ООО «ИнФлай», учреждённое в ИМКЭС СО РАН по ФЗ №217, изготовило более 50 датчиков, входящих в состав компактных и дешёвых автономных метеостанций «АПИК», для университетов и научных институтов по всей России.