Том 336, № 1 (2025)

Актуальность. Обусловлена возрастающей рекреационной нагрузкой на экосистемы бассейна Телецкого озера, сопровождающейся явным ущербом для них и возникающей необходимостью количественной оценки происходящих изменений. Цель. Оценка современного состояния почвенного покрова прилежащей территории Телецкого озера, формирующегося под влиянием туристско-рекреационной деятельности. Методы. Сравнительно-географический, химический. Изучаемые показатели почвенно-экологического мониторинга ранней, кратко- и долгосрочной диагностики. Результаты и выводы. Следствием влияния туризма в прибрежной зоне горно-лесного пояса Телецкого озера является развитая тропиночная сеть, приводящая к трансформации естественных экосистем. Установлено существенное различие по ряду параметров свойств и состава почвы на тропе и на участках, неподверженных влиянию вытаптывания. Анализ водной вытяжки показал уменьшение кислотности, снижение содержания аммонийного и нитратного азота, фосфатов, изменение концентрации катионов кальция, калия и магния верхнего слоя почвы на тропе по сравнению с ненарушенной почвой. Следствием вытаптывания стало нарушение подстилки, уменьшение её мощности или полное уничтожение в зоне троп. Запасы подстилки на средневыраженных тропинках снизились более чем в 2,7–4,0 раза. При этом на хорошо выраженных тропинках, распространенных на территории Алтайского государственного биосферного заповедника, где нет бессистемного передвижения по территории, подстилка на немногочисленных или даже единственных тропинках отсутствует вообще. На слабовыраженных (свежих) тропинках запасы подстилки даже выше, чем на незатронутой территории или на тропках, расположенных рядом с тропой, отсыпанной щебнем. Влияние рекреационных нагрузок привело к увеличению плотности почвы верхнего (0–5 см) слоя почвы в 1,2–1,7 раз. Увеличение плотности сопровождалось снижением пористости и воздухообеспеченности почвы. Твердость почвы была на тропе выше, чем возле тропы, в 1,3–1,5 раза. Последствия влияния пешего туризма на общие физические свойства прослеживалось до глубины 20–30 см, но наибольшие изменения были отмечены в верхнем (0–5 см) слое. Рекреационная нагрузка не оказала существенного влияния на агрегатный состав. Не обнаружено значительных изменений в элементном химическом составе почв, обусловленных влиянием туристско-рекреационной деятельности. Содержания биогенных элементов и свинца находятся в пределах фоновых значений и не превышают нормируемых значений. Обнаруженные высокие концентрации мышьяка не связаны с влиянием туристско-рекреационной деятельности.

Актуальность разработки методики оперативной оценки фильтрационных свойств призабойной зоны пласта (проницаемость призабойной зоны пласта) обусловлена ростом доли трудноизвлекаемых запасов. Зачастую для эффективной разработки сложнопостроенных залежей применяют методы повышения нефтеотдачи и интенсификации добычи. В настоящее время целесообразность проведения геолого-технических мероприятий основывается на результатах интерпретации гидродинамических исследований скважин, позволяющих оценить состояние околоскважинной зоны. Недостатками данного метода исследований являются продолжительная остановка (как следствие, «недоборы» нефти) и повышенные риски необеспечения вывода скважин на режим. В связи с этим интеграция промысловых данных и применения машинного обучения для описания состояния призабойной зоны пласта могут оказать положительный эффект на своевременность проведения геолого-технических мероприятий и обеспечить максимизацию их эффективности в будущем. Цель: разработка методики прогнозирования проницаемости призабойной зоны пласта в условиях карбонатного коллектора с помощью подходов машинного обучения. Методы: статистические методы, решение задачи классификации с помощью методов машинного обучения. Результаты. Предложен подход для оперативной оценки проницаемости призабойной зоны пласта, основанный на статистическом анализе результатов интерпретации гидродинамических исследований (256 исследований) и эксплуатационных данных скважин нефтяного карбонатного объекта Пермского края. Для оценки проницаемости призабойной зоны пласта построена модель множественной линейной регрессии. С целью повышения статистических метрик регрессии проницаемости призабойной зоны пласта исследована зависимость данного параметра от удельного коэффициента продуктивности в условиях карбонатного коллектора и произведено деление на кластеры. Для определения параметров, оказывающих превалирующее влияние на прогнозируемую величину, использовалась библиотека SHAP. Для выполнения задачи классификации кластеров по исходным данным применена техника машинного обучения – метод опорных векторов. Дифференцированно построены модели регрессии для каждого кластера. Использование данного подхода позволило повысить коэффициент детерминации с 0,76 до 0,96 и уменьшить среднюю абсолютную ошибку прогнозирования проницаемости призабойной зоны пласта с 0,018 до 0,007 мкм². Таким образом, авторами предложена методика прогнозирования проницаемости призабойной зоны пласта с помощью статистических методов на основе предварительной кластеризации исходных данных и их классификации подходами машинного обучения.

Актуальность исследования связана с необходимостью количественного определения метионина в биогеохимических объектах, являющегося исходным веществом для синтеза белков, пептидов, донором метильных групп, участвует в биохимических процессах, в частности синтеза цистеина, содержится в козеине. Метионин находит широкое применение как фармакологический препарат, оказывая липотропное действие, положительно действует на функцию печени, усиливает синтез фосфолипида, холина, лецитина, обладает антидепрессивным действием через s-аденозил метионина, является радиопротектором и используется в диагностике рака. Метионин используется в качестве аминокислотной добавки к кормам в птицеводстве, скотоводстве, спортивном питании и медицине. Цель: установить зависимости метрологических характеристик электрохимических сенсоров при определении метионина от морфологических свойств наночастиц палладия и состава низкомолекулярных восстановителей, используемых для их синтеза. Методы: просвечивающая электронная микроскопия, циклическая вольтамперометрия. Результаты и выводы. Установлено влияние природы восстановителя на морфологические характеристики наночастиц палладия и состав их мицелл. В качестве восстановителей использовали боргидрид натрия, цитрат натрия и смесь боргидрида и цитрата натрия. Все синтезированные наночастицы имеют кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку. Мицеллярный состав зависит от восстановительных свойств использованных реагентов. Установлены причины улучшения метрологических характеристик определения метионина на электрохимическом сенсоре на основе наночастиц палладия, полученных с использованием цитрата натрия, связанного с ростом оболочки на материале ядра наночастицы с образованием гетероструктуры.

Актуальность исследования обусловлена введением в эксплуатацию большого количества новых месторождений с ограниченным количеством исходных геолого-физических данных. Для восполнения недостающих данных осуществляется подбор месторождений-аналогов, от корректного выбора которых будет зависеть выбранная система разработки. Но по сложившейся практике выбор аналогов осуществляется лишь экспертным методом, основываясь на поиске территориально ближайших разрабатываемых объектов. От выбранных аналогов зависит эффективность утверждаемой стратегии разработки, что в свою очередь позволит минимизировать риски недропользователей при эксплуатации активов. Цель: разработка алгоритма, позволяющего количественно определить наилучший объект-аналог проектируемого месторождения с учётом верификации подобранных аналогов. Методы: оценка и анализ необходимых данных для определения степени сходства объектов разработки с помощью методов математической статистики и машинного обучения. Результаты. Авторами описана проблематика при подборе месторождений-аналогов и существующие подходы к её решению. Проведены исследования в области возможности применения накопленного опыта при проектировании новых активов. Представлен алгоритм подбора аналогов, основанный на качественной оценке геологических параметров и количественной оценке степени сходства геолого-физических характеристик объекта разработки. Полученные результаты показывают, что метод позволяет оперативно находить аналоги из массивных баз данных, а также имеет высокую степень корреляции с вариантами месторождений, согласованных государственной экспертизой по разработке месторождений углеводородного сырья. Предложен способ применения метода аналогий для прогнозирования отсутствующих данных. Результатом опробования стал высокий процент сходства значения, полученного расчётным путём, геолого-физического параметра с итогами лабораторных исследований. Оценены перспективы развития алгоритма и метода аналогий в нефтегазовой отрасли.

Актуальность заключается в необходимости приобщения к разработке неосвоенных отложений баженовского горизонта на хорошо разведанных и имеющих развитую инфраструктуру территориях. Объекты: отложения аномального разреза баженовской свиты (J₃-K_1bn) Западной Сибири в пределах Уватского нефтегазоносного района. Цель: уточнение границ распространения и параметризация строения отложений аномального разреза баженовской свиты в пределах Уватского нефтегазоносного района посредством проведения комплексного анализа результатов изучения кернового материала, данных ГИС и сейсморазведки, а также оценка выявленных особенностей отложений на предмет согласованности с существующими концепциями формирования аномального разреза баженовской свиты. Методы: фотоматериалы по трем керновым скважинам и результаты макро- и микроописания пород, измерения естественной радиоактивности на керне методом спектрометрического гамма-каротажа, результаты палинологических и микрофаунистических исследований. Использованы данные геофизических исследований скважин и материалы 3D-сейсморазведки. Материалы ГИС представлены 154 скважинами и включают следующие методы: собственной поляризации, гамма-каротаж, индукционный, нейтронный и боковой каротажи. Результаты. Выполнен анализ отложений баженовской свиты в пределах Уватского нефтегазоносного района. Произведён литолого-петрографический анализ отложений свиты в шлифах, и определён вклад радиоактивных элементов в общую естественную радиоактивность, на основе полученных результатов, в комплексе с данными ГИС, баженовская свита дифференцирована на породы глинисто-кремниевого состава, глинисто-кремниево-карбонатного, аргиллиты и песчано-алевритовые породы. Выполнен анализ биостратиграфических исследований образцов баженовской свиты. Отложения баженовской свиты датированы титонским (волжским) ярусом, часть представлена смешанным составом, содержащим как типичное для баженовской свиты аморфное органическое вещество, так и валанжинские либо валанжин-готеривские палиноформы хорошей сохранности. Уточнена граница распространения аномального разреза баженовской свиты в Уватском нефтегазоносном районе: в сравнении с ранее установленными контурами распространения восточная граница смещена на запад, из-за чего общая территория развития аномального разреза уменьшилась почти в два раза; контуры северо-восточной границы аномального разреза баженовской свиты подвергнуты ревизии и смещены в юго-западном направлении. Полученные данные указывают, что причиной формирования аномального разреза баженовской свиты стало внедрение отложений валанжин-готтеривского возраста в титон-берриасские отложения протобаженитов, что подтверждает геомеханическая модель формирования аномального разреза баженовской свиты.

Актуальность: необходимость внедрения альтернативных источников энергии и электрификации транспортных средств, используемых для обеспечения транспортной доступности местонахождения природных ресурсов. Данный подход обеспечит транспортную доступность к закрытым природоохранным зонам, в которых запрещено движение транспорта с двигателями внутреннего сгорания. Кроме отсутствия выборов СО₂, решаются такие проблемы, как высокий уровень шума, а также проблемы малой самодостаточности за счёт зависимости от заправочных станций. Цель: расчёт генерируемой фотоэлементами электроэнергии исходя из показателей инсоляции для выбранной широты местности и определение непрерывного времени движения лодки на электротяге с использованием солнечных панелей для применения в исследовательских работах. Объект: электромоторная лодка, построенная студенческой командой в рамках дисциплины «Проектная деятельность» Московского политехнического университета, используемая в качестве спортинвентаря для участия в соревнованиях, а также для проведения испытаний в различных областях науки. Методика: расчёт электроэнергии, получаемой от солнечной батареи лодки, исходя из открытых статистических данных инсоляции и последующая аппроксимация результатов относительно условного угла, зависящего от времени светового дня рассматриваемой широты; составление уравнения энергетического баланса всех источников и потребителей электроэнергии на борту лодки; решение уравнения графо-аналитическим методом. Результаты. Предложен метод расчёта времени движения электромоторной лодки с солнечными панелями на борту в качестве дополнительного источника электроэнергии. Получен аппроксимационный график генерируемой солнечными панелями электроэнергии для широты Томска. По итогам работы было рассчитано время движения лодки в летний день со скоростью 7 км/ч. Результаты исследования могут быть применены для расчётов энергобаланса судов, а также плавучих автономных платформ, обладающих самодостаточностью и необходимых для исследований, добычи и транспортировки георесурсов из закрытых природохраняемых зон.

Актуальность. Необходимым условием функционирования систем безопасности и управления технологическими процессами в шахтах является обеспечение энергоснабжения соответствующих объектов. В статье рассматривается одна из задач проектирования сети электроснабжения в шахте в рамках иерархичного подхода организации структуры сети. В рамках этого подхода к автоматам осветительным шахтным подключаются контроллеры питания, предназначенные для питания базовых станций. Для их подключения к контроллерам питания используется многожильный кабель. Количество таких жил, а также количество таких кабелей, исходящих из контроллера питания, являются параметрами задачи. Цель. Рассмотреть задачу выбора маршрутов для подключения базовых станций беспроводной связи в шахте к центрам питания. Предполагается, что в шахте уже размещены базовые станции и автоматы осветительные шахтные, имеющие возможности для подключения к ним определённого числа контроллеров питания. Таким образом, необходимо выбрать места для размещения контроллеров питания и опередить, как по штрекам прокинуть многожильные кабели для подключения всех базовых станций. При этом схема подключения, которая определяется из стоимости используемого кабеля, должна быть оптимальной по стоимости. Методы. Для поставленной математической задачи предложено несколько алгоритмов, в том числе жадный алгоритм, основанный на стратегии «иди в ближайший пункт», и метод имитации отжига. Результаты. Для решения задачи предложено и протестировано несколько приближённых методов. Количество жил в кабеле для подключения является параметром задачи. Лучшим из рассмотренных алгоритмов стал алгоритм имитации отжига. Однако, если центры питания необходимо тоже разместить, включение в алгоритм перебора также даёт хорошие результаты при подходящем сочетании количества контроллеров питания и возможных мест их размещения. Практическая значимость. Предложенные математическая постановка и методы позволяют находить маршруты минимальной стоимости для подключения многожильными кабелями базовых станций беспроводной связи к источникам питания в шахте.

Актуальность. Обусловлена необходимостью разработки технических решений по сокращению потерь электрической энергии в распределительных электрических сетях среднего класса напряжения нефтяных и газовых месторождений. Цель. Разработка алгоритма определения параметров режима работы электрической сети, применимого в системе оптимального управления конфигурацией сети, с целью снижения уровня потерь электроэнергии в сети. Методы: математического моделирования и комбинаторной оптимизации. Для расчета режима работы сети применяются метод узловых напряжений и метод Ньютона–Рафсона. Коррекция режима производится с использованием матрицы чувствительности. Результаты и выводы. Разработан алгоритм определения параметров режима работы электрической сети при определении ее оптимальной конфигурации. Оптимизация оптимальной конфигурации производится по критерию минимума потерь активной мощности в линиях с учетом ограничений по резерву мощности питающих трансформаторных подстанций и по количеству нормальных разрывов на одной линии. Разработанный алгоритм основан на решении нелинейных систем уравнений узловых напряжений методом Ньютона–Рафсона, а также на коррекции параметров ранее рассчитанного режима работы путем применения матрицы чувствительности. Оптимальная конфигурация сети определяется путем решения задачи комбинаторной оптимизации методом ветвей и границ. Работа алгоритма проиллюстрирована на примере участка сети, содержащей две воздушных линии электропередачи с двумя источниками питания и три питающих трансформаторных подстанции. По результатам анализа всех возможных конфигураций сети, определяемых комбинациями нормальных разрывов, сделан вывод о том, что применение алгоритма позволит снизить уровень потерь активной мощности на величину до 23,8 %, что повысит эффективность функционирования электросетевого комплекса.

Актуальность. Газовую отрасль невозможно представить без магистральных газопроводов, которые необходимы для обеспечения поставщиков заявленным количествам газа. Для выполнения контрактных обязательств используются компрессорные станции с высокорасходными компрессорными агрегатами. В целях надежной эксплуатации и избегания преждевременного выхода из строя технологического оборудования производят периодические диагностические работы. Такие меры позволяют увеличить ресурс объектов, но из-за высоких статических напряжений и возникновения характерных для технологических трубопроводов интенсивных динамических нагрузок не являются достаточным условием для выявления потенциально опасных участков. В связи с этим в последнее время все чаще при решении таких сложных проблем прибегают к использованию инженерных средств для расчета динамических процессов и для их изучения в реальных системах и режимах работы. Цель. Оценка интенсивности низкочастотных пульсаций давления с помощью математического моделирования в программном комплексе технологического трубопровода с двумя тупиковыми ответвлениями на линии всасывания газоперекачивающего агрегата. Методы. Продукты инженерного анализа для расчетов усилений акустических колебаний в тупиковых ответвлениях технологической обвязки компрессорной станции. Результаты и выводы. В ходе исследования технологической обвязки на оценку акустических колебаний были рассчитаны собственные частоты колебания тупиковых осветлений и критические скорости, на которых происходят эти колебания, а также приведены результаты акустического расчета, проведенного в программном обеспечении ANSYS Workbench, по результатам которого были определены причины усиления пульсации в тупиковых ответвлениях, превышающей допустимую.

Актуальность исследования обусловлены необходимостью прогнозировать основные показатели разработки газоконденсатной залежи, представленной упругими зонально-неоднородными коллекторами. При этом учитываются реальные PVT свойства двухфазной углеводородной системы и реология пород-коллекторов. Цель: на основе изучения причин большой остаточной газонасыщенности и нефтенасыщенности углеводородных залежей решить задачу о вытеснении углеводородных жидкостей закачиваемой в пласт водой в зонально-неоднородных коллекторах. При этом пласт круговой формы, разрабатываемый одной центральной скважиной, представляется состоящим из двух зон с различными коллекторско-емкостными и реологическими свойствами. Объекты. Исследуются процессы фильтрации углеводородной системы к центральной скважине при вытеснении водой в зонально-неоднородном пласте. Текущее положение фронта воды имеет радиуса $r_v$. Контур заводнения имеет радиус $R_k$. Известно, что движение двухфазных углеводородных систем в деформируемых коллекторах представляется сложными нелинейными дифференциальными уравнениями в частных производных. Аналитическое решение таких уравнений возможно лишь с применением особых подходов. В настоящей работе для линеаризации уравнений будем применять метод осреднения и с использованием функции Христиановича. Для прогнозирования дебита скважины необходим алгоритм для определения отмеченных пластовых параметров в любой момент времени. Для этой цели будем использовать уравнения материального баланса для газовой и жидкой фаз углеводородной системы и объема внедряющейся в залежь воды. Методы. Решение уравнения нестационарной фильтрации воды с учетом граничных и краевых условий. Результаты и выводы. Получены результаты для прогнозирования разработки основных показателей процесса вытеснения углеводородных жидкостей к скважине, когда вблизи скважины (во внутренней зоне) и в отдаленной части залежи (т. е. во внешней зоне) пласт имеет разные коллекторско-емкостные и реологические характеристики. Вышеизложенный подход позволяет определять основные показатели разработки газоконденсатной залежи при различных технологических режимах с учетом различия в проницаемости и характере деформаций призабойной зоны и в отдаленной от забоя части пласта-коллектора. Полученное решение позволяет прогнозировать основные показатели разработки газоконденсатной залежи, представленной упругими зонально-неоднородными коллекторами. Предложенный алгоритм позволяет моделировать практически любой технологический режим закачки и скважины. Так, можно воспроизвести режим заданного темпа закачки воды и заданного давления на контуре заводнения.