«Основная ценность исследований – не в открытиях»: политехники ищут решения сокращения тепловых потерь грунтовых оснований

В Омском политехе в настоящий момент действует 17 студенческих научно-исследовательских лабораторий, в которых молодые ученые вместе с опытными научными сотрудниками вуза исследуют мир науки и делают новые открытия. Однако по словам Андрея Грузина – одного из руководителей студенческой лаборатории, все гораздо обыденней, но не менее увлекательнее. В этом материале рассказываем о деятельности СНИЛ «Основания и фундаменты объектов нефтегазовой отрасли», которая функционирует на базе кафедры «Нефтегазовое дело, стандартизация и метрология».

Усилиями магистрантки ОмГТУ Екатерины Гриневич проводятся комплексные исследования влияния добавок гранул вспененного полистирола в песчаный грунт на деформационные свойства образуемой смеси (композитной смеси, бинарного композита). Идея работы заключается в поиске решения проблемы уменьшения тепловых потерь от хранимой нефти в грунты оснований резервуаров с одновременным обеспечением деформационных свойств самих оснований.

Известно, что снижение температуры нефти приводит к увеличению ее вязкости вплоть до полного застывания. С другой стороны, теплопередача в многолетнемерзлые грунты оснований в условиях Крайнего Севера приводит к их «растеплению» – частичной или полной потери ими необходимых несущих свойств. Решение проблемы предлагается искать в создании композитной смеси (бинарный композит) «Гранулы вспененного полистирола-песчаный грунт».

Увеличение доли гранул вспененного полистирола в грунте, с одной стороны, увеличивает его теплоизоляционные свойства, с другой – может приводить к значительным неконтролируемым осадкам резервуаров, в которых хранится нефть, и, как следствие, – к авариям. Примером может служить авария топливохранилища в Норильске в мае 2020 года вследствие потери устойчивости грунтами основания.

Андрей Грузин, доцент кафедры «Нефтегазовое дело, стандартизация и метрология», руководитель СНИЛ «Основания и фундаменты объектов нефтегазовой отрасли»: «Научные открытия – это как мыть золото на прииске: можно сутки с лотком по колено в холодной воде простоять и ни одного грамма не намыть, а можно напасть на жилу и тут, что называется, только успевай разгребать. Зато после тонн пустой породы по-детски радуешься этим, с таким трудом, добытым граммам. Но надо понимать, что этого может и не произойти вообще. Основная ценность исследований – не в открытиях! Главное, что в процессе общения идет постоянная передача знаний, опыта от преподавателя студенту посредством планирования и проведения исследований, обсуждения полученных результатов, подготовки докладов, статей и т.д. Будет студент дальше ученым или уйдет в производство – без разницы! Это будет думающий специалист, умеющий самостоятельно решать возникающие перед ним задачи».

Результаты исследований, в первую очередь, актуальны для нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих организаций, работающих в сложных природно-климатических условиях Крайнего Севера. Проблема, которую пытаются решить группа ученых, пусть даже частично, многогранна. Помимо чисто технической стороны (снижение тепловых потерь, обеспечение устойчивости объектов по грунту основания), очевидна и экологическая составляющая – не допустить разрушения, уменьшить деградацию существующей экологической системы в районах добычи, хранения, переработки и транспорта углеводородов. То есть речь идет об уменьшении влиянии на окружающую среду в процессе освоения новых месторождений и освоения Арктики в целом.

Существуют и другие конструктивные и технологические решения проблемы сокращения тепловых потерь в грунты основания вертикальных стальных резервуаров при хранении нефти на месторождениях Крайнего Севера, в том числе и более эффективные. Но они, как правило, очень энергозатратны или дороги при реализации. Сотрудники лаборатории пытаются использовать относительно дешевый материал, не требующий дополнительных энергетических затрат в процессе последующей эксплуатации (а этот срок измеряется десятилетиями, как правило, 40-50 лет). Полученные в ходе исследований результаты будут востребованы не только при проектировании резервуаров для хранения нефти в условиях низких температур и многолетнемерзлых грунтов, но и в других областях, где актуальна проблема сокращения теплопотерь от зданий и инженерных сооружений в грунты их оснований. По словам руководителя лаборатории Андрея Грузина, в настоящее время исследования продолжаются, впереди еще много задач, которые стоят перед исследователем.

Лаборатория образована в 2014 году. За все это время студенты регулярно выступают с докладами по результатам своих исследований в лаборатории на международных и Всероссийских конференциях (Москва, Санкт-Петербург, Казань, Уфа, Томск, Тюмень, Омск), публикуются статьи в рейтинговых журналах, проводится государственная регистрация результатов интеллектуальной деятельности. Лаборатория позволяет на современном уровне наглядно проводить практическое обучение бакалавров и магистрантов, повышать их компетентностный уровень.