В монографии рассматриваются физические процессы, встречающиеся в природе и технике и протекающие в средах, локальные свойства которых сильно изменяются на малых расстояниях в пространстве (микронеоднородные среды). Такие процессы описываются дифференциальными уравнениями в частных производных с быстроосциллирующими коэффициентами или краевыми задачами в областях сложной микроструктуры (сильно перфорированных областях). Разработаны методы построения усредненных моделей (т. е. вывода усредненных дифференциальных уравнений) физических процессов в микронеоднородных средах. Основное внимание уделяется созданию нестандартных моделей, соответствующих средам со сложной микроструктурой, характеризуемой несколькими малыми пространственными масштабами. Проводится строгий асимптотический анализ, который показывает, что такие модели могут быть нелокальными, многокомпонентными или моделями с памятью в зависимости от топологии микроструктуры. Для математиков: научных сотрудников, аспирантов и студентов старших курсов. Может быть полезна физикам, механикам, инженерам, интересующимся вопросами теории фильтрации, реологии, радиофизики, теории композитных материалов.

Представлены новые результаты лабораторных исследований, промысловых испытаний и промышленного использования технологий увеличения нефтеотдачи залежей высоковязких нефтей. В 2007-2012 гг. на пермокарбоновой залежи Усинского месторождения по технологиям ИХН СО РАН обработаны 172 скважины. Прирост дебита по нефти составил от 3 до 24 т в сутки на скважину, дополнительная добыча нефти 980 т на скважино-обработку. Результаты геофизических исследований в паронагнетательной и пароциклической скважинах в 2011 г. до и после закачки композиции ГАЛКА®-C показали, что происходит перераспределение фильтрационных потоков и увеличение охвата пласта паротепловым воздействием. Показана перспективность комплексных технологий чередующейся закачки водяного пара, термотропных гелеобразующих и нефтевытесняющих композиций.

В работе представлены критерии выделения трудноизвлекаемых нефтей (ТИН). Изучены особенности физико-химических свойств и условия залегания ТИН.

В работе представлена схема покомпонентной закачки гелеобразующей композиции ГАЛКА для выравнивания профиля приемистости, снижения обводненности и увеличения нефтеотдачи на месторождении Шушуфинди, Эквадор. Дана краткая характеристика месторождения, произведено обоснование выбора композиции и способа ее применения. Составлена схема закачки с обоснованием объемов реагентов. Приведен прогноз эффективности закачки.

В работе рассмотрен комплексный подход к анализу данных на основе нечеткого и статистического моделирования, включающий в себя восстановление данных с помощью нечеткой системы на основе эволюционной стратегии и факторного анализа с вращением направленный на выявление структурных особенностей месторождений нефти. Описываются основные методы комплексного анализа. Приведены результаты экспериментальных исследований для определения влияния состава и условий залегания нефтей на численность, распространение и активность пластовой микрофлоры.

В работе рассмотрен способ снижения гидродинамического сопротивления нефти трубопроводах. Изучено влияние величины напряжения сдвига на антитурбулентную эффективность эластомеров различной химической природы.

Проведена ультразвуковая обработка растворов полигексена, полиэтилена и нефтяного парафина. Показано уменьшение вязкости высокомолекулярных полигексена и полиэтилена в акустическом поле. Ультразвуковое воздействие на растворы нефтяного парафина влияет на надмолекулярную структуру.

Исследовано влияние диспергирующей присадки С-5А на процесс агрегации асфальтенов высоковязкой нефти в модельной системе толуол-гептан. Дана оценка агрегативной и седиментационной устойчивости асфальтенов в исходном растворе и после добавления присадки. Выявлено влияние н-гептана на эффективность применения присадки С-5А.

Продукты селективной химической деструкции эфирных и сульфидных мостиков в маслах высоковязкой мальты Ашальчинского месторождения охарактеризованы методов хроматомасс-спектрометрии. Показано, что алкилциклогексаны, гопаны, алкилтриметилбензолы, фенантрены и дибензотиофены присутствуют в маслах не только в молекулярной форме, но и в «связанном» виде в составе компонентов так называемой «неразделяемой сложной смеси». Причем, связь алкилциклогексанов и алкилтриметилбензолов с другими структурными фрагментами осуществляется как через эфирные, так и сульфидные мостики. Для гопанов, фенантренов и дибензотиофенов характерна только «серосвязанная» форма.

Показана возможность получения более глубокой информации о составе и структуре компонентов масел тяжелых высоковязких нефтей путем их предварительного разделения на узкие фракции по молекулярной массе с использованием гель-хроматографии. По результатам анализа полученных фракций комплексом методов исследования, включающих определение содержания химических элементов, ИК-, ЯМР 1Н- и ГХ/МС-спектрометрию, они существенно отличаются элементным составом, содержанием функциональных групп, соотношением ароматических и алифатических структурных фрагментов в их молекулах. А также групповым и молекулярным составом идентифицированных типов соединений.

В работе изучен процесс разложения нефтяных суспензий газовых гидратов метана и этана. Описано проявление эффективной самоконсервации гидратов в рассматриваемых системах.

В работе представлены данные совместного крекинга бурого угля и мазута, изучен состав полученных продуктов. Исследовано влияние инициирующих добавок (ферросфер летучих зол ТЭЦ) и соотношения уголь / мазут в исходном сырье на выход дистиллятных фракций в ходе крекинга.

В работе рассматривается вязкостно-температурное поведение нефтегазоконденсатных смесей и формирование надмолекулярной структуры нефтяных систем. Регулирование фазовых переходов осуществляется введением в нефтяную систему смолисто-асфальтеновых веществ и присадок, которые, участвуя в сокристаллизации с парафинами, понижают температуру фазообразования в области пониженных температур.

Представлены результаты исследования состава жидких, летучих продуктов и остатка конверсии высокосернистого природного асфальтита потоке сверхкритической воды при 400 оС, 30 МПа без и при добавлении в асфальтит алюминиевой и цинковой стружки (Al и Zn). Продукты исследованы с помощью методов элементного и рентгенодифракционного анализа, ИК-, ЯМР 1Н и масс-спектрометрии и ГХ/МС. Выделение тепла и водорода при окислении металлов сверхкритической водой обеспечило более глубокую конверсию и десульфуризацию асфальтита за счет его термической деструкции и гидрирования. Доля нерастворимого остатка конверсии уменьшилась при добавлении Al и Zn от 44,5 до 11,3 и 26,3 %, соответственно. Степень десульфуризации асфальтита при СКВ конверсии в присутствии Al составила более 70 %, а в присутствии Zn − более 60 %. Установлено, что при добавлении металлов к асфальтиту увеличилось содержание масел в жидких продуктах конверсии. Эти жидкие продукты характеризуются меньшим содержанием карбонилсодержащих веществ и сульфоксидов. Смолы и асфальтены жидких продуктов, полученных при СКВ конверсии в присутствии добавок, содержали больше азота и ароматических фрагментов, но меньше серы, чем полученные при конверсии без добавок. Добавление металлов привело к увеличению в жидких продуктах содержания полициклических ароматических углеводородов и гетероатомных соединений. В частности, в маслах увеличилось содержание таких соединений с общим числом колец от 3 до 6.

В работе представлены результаты определения различных спектральных характеристик тяжелых нефтей, природных битумов и фракций их экстракционно-хроматографического и гель-хроматографического разделения. Выявлена взаимосвязь удельного показателя поглощения растворов изученных образцов со спектральными характеристиками, отражающими относительное содержание ароматических, полициклических ароматических и алифатических структурных фрагментов в их составе.

Предложен оригинальный способ определения различных углеводородных примесей в воде. Используя твердофазную микроэкстракцию элюирование веществ осуществляется микроколичеством экстрагента с помощью центрифуги. Исследовано влияние различных типов растворителей и сорбентов (Porapak Q и Tenax ТА) на твердофазную микроэкстракцию веществ в условиях центрифугирования.

В работе представлены результаты эксперимента по снижению вязкостно-температурных свойств высокопарафинистой нефти после виброструйной магнитной обработки. Полевые испытания показали, что для наилучшего эффекта нефть необходимо обрабатывать при температурах ниже температуры застывания на 5 ÷ 7 °С.

Проведено изучение влияния присадки бинарного действия в процессе низкотемпературной очистки нефтей сжиженными углеводородными газами при соотношении нефть:сжиженный газ 1:3 и температуре минус 25 оС. Показано, что добавление присадки при очистке нефтей сжиженным газом снижается количество осадка в 1,5-2 раза. Это происходит за счет снижения количества вовлеченных в осадок легких углеводородов. Показано влияние присадки Flexoil на структурные параметры молекул смол и асфальтенов.

В работе представлены результаты эксперимента по снижению вязкостно-температурных свойств высокопарафинистой нефти после виброструйной магнитной обработки. Полевые испытания показали, что для наилучшего эффекта нефть необходимо обрабатывать при температурах ниже температуры застывания на 5 ÷ 7 °С.

В работе представлены результаты исследования активности Zn-содержащих катализаторов, приготовленных на основе цеолитов, синтезированных с разной структурообразующей добавкой и без неё, в процессе превращения этана в ароматические углеводороды. Установлено, что наибольшей активностью в процессе ароматизации этана обладает катализатор, приготовленный на основе цеолита, синтезированного с использованием гексаметилендиамина в качестве темплата.

Исследована окислительная способность биоценоза пластовых вод нефтяной залежи Вахского месторождения, численность которого составляет 420 тыс. клет./см3. При культивировании пластовой микрофлоры в контакте с нефтью, ее численность увеличивается на 1 порядок, при введении раствора композиции, содержащей азотистые компоненты, – на 4 порядка. Стимулируется их деструктивная активность. Хроматографический анализ показал, что максимальные изменения в процессе биодеструкции произошли в содержании моно-, би- и триароматических углеводородов.

Показано изменение выхода газа, жидких продуктов и кокса в зависимости от условий крекинга природных битумов Ашальчинского и Кармальского месторождений (Татарстан). Установлены изменения вещественного и фракционного составов продуктов крекинга в зависимости от условий процесса. Выявлены характерные отличия состава жидких продуктов крекинга, полученных в стационарных проточных условиях.

В работе представлены результаты экспериментов по термическому ожижению горючих сланцев после предварительной механоактивации. Установлено, что предварительная механообработка сланцев в среде этанола позволяет увеличить выход жидких продуктов до 98 мас. % на ОВ. Рассчитаны константы скоростей и эффективные энергии активации образования вещественных компонентов (углеводородов, смол и асфальтенов) при акватермолизе горючих сланцев.

Исследованы состав и свойств нафтеновых нефтей Барсуковского и Русского месторождений. Установлено, что нефти являются малосернистыми, малосмолистыми, малопарафинистыми, нафтеновыми по углеводородному составу. Определен индивидуальный углеводородный состав бензиновых фракций НК-200 оС. Изучены товарно-технические характеристики дизельных дистиллятов.

Исследованы смеси растворов нефтяного парафина и нефти с высоким содержанием смолистоасфальтеновых компонентов. Выявлено, что при введении в 6 % раствор нефтяного парафина в гексане 0,02-0,4 % мас. нефти происходит высаживание асфальтенов. Показано влияние концентрации нефти и ультразвуковой обработки на распределение по размерам асфальтеновых частиц.

Проведена ультразвуковая обработка растворов октадекана в гексане. Показано влияние продолжительности акустического воздействия, смол и высокосмолистой нефти на процесс кристаллизации, кинематическую вязкость и температуру застывания растворов октадекана.

Изучено влияние магнитной обработки на вязкостно-температурные характеристики, кинетику осадкообразования и микроструктуру двух малосмолистых парафинистых нефтей Томской области. Изменение структурно-реологических свойств магнитообработанных нефтей сопровождается полным или частичным разрушением кристаллической структуры парафинового осадка.

В работе представлены экспериментальные данные изучения поведения водонефтяной эмульсии в условиях механического воздействия. Показано, что кварц существенно интенсифицируются процессы деструкции углеводородов нефти. Установлено, что механообработка эмульсии приводит к увеличению содержания смол и асфальтенов в нефти. Увеличение длительности механообработки эмульсии в присутствии кварца приводит к снижению содержания твердых парафинов в нефти.

Показана возможность эффективной очистки углеводородов от сероводорода. Конверсия сероводорода при его удалении из метана находится в диапазоне 94-100 % об., из пропан-бутановой смеси – 45-55 % об. Величина энергозатрат на удаление сероводорода не превышает 3,5 кВт•ч/кг.

В работе рассматривается нагрузка зонда вибрационного вискозиметра в процессе формирования геля в измерительных узлах прямоугольной и цилиндрической геометрии. Приводится график зависимости расхождения численных решений соответствующих волновых уравнений от величины упругого модуля.

В работе представлены результаты экспериментов по дисперсии жидкости в пористой среде в процессе фильтрации, для среды с неоднородностью сечения перпендикулярно оси потока жидкости. Сделан вывод о наличии постоянного объемного коэффициента дисперсии, частным случаем которого является линейный коэффициент для однородной среды. Результаты данного исследования могут использоваться для расчетов покомпонентной закачки композиций для повышения нефтеотдачи. Также, возможно использование объемного коэффициента дисперсии для получения дополнительной информации по охвату пласта из результатов трассерных исследований.

В работе представлены данные о распределении и структурно-групповом составе азотсодержащих оснований и серосодержащих соединений в тяжелых высокопарафинистых нефтях. Установлено, что парафинистость и смолистость нефти не влияет на качественный состав гетероатомных соединений. Показано, что c увеличением парафинистости нефти в составе этих соединений повышается доля структур с развитым алкильным замещением.

Результаты анализа сепарированных нефтей м\р Белый Тигр показывают, что за 25 лет разработки этого месторождения состав и физико-химические свойства сепарированной нефти не претерпели существенных изменений. Пластовые нефти, в основном нефти в трещиноватом фундаменте, изменили свои свойства за счёт снижения в них доли растворённого газа.

В работе представлены результаты исследования термических превращений масел нефтей двух различных типов. Углеводородный состав масел проанализирован методом ХМС. Показаны изменения в групповом углеводородном составе масел в результате их термолиза.

В работе изучено влияние температуры (350, 400, 450, 500 °С) процесса термолиза на изменение состава нафтеновых и нафтеноароматических углеводородов тяжелых нефтей различного химического типа. Показано, что темолиз нефтей при всех температурах приводит к уменьшению содержания нафтенов. При термолизе при температурах ниже 450 °С содержание нафтеноаренов уменьшается, а свыше 450 °С – увеличивается. При термолизе нефти парафинового типа происходит образование нафтеноаренов, отсутствовавших в исходном образце.

Полимерные композиты с поршневым эффектом действия предназначены для использования в трубопроводном транспорте, как в нефтепроводах, продуктопроводах, так и в водопроводах. Они используются для различных операций: очистки, обработки внутренней поверхности стенок трубопроводов, испытаний трубопроводов под давлением и т.д. Как поведут себя полимерные композиты (ПК) при отрицательных температурах, возможно ли их хранение при этих температурах и дальнейшее использование после размораживания? Влияние температуры и времени структурирования на полимерные композиции оценивали по изменению динамической вязкости, модуля упругости и адгезионной прочности, т.е. параметров, которые необходимы для движения по трубе полимерных композитов. Выбор реологических методов исследования сделан на основании достаточно высокой чувствительности к изменению структуры полимеров и ПК от времени структурообразования и температуры. Дополнительно в состав ПК был введен наполнитель в виде кварцевого песка. Исследования проводились при температурах + 20 -0 - -20 0 С, показано, что структурообразование ПК протекает с увеличением динамической вязкости всех образцов с течением времени, причем у наполненных и замороженных образцов она выше, чем у не наполненных и не замороженных. Рассмотрено влияние температуры на светопропускание исследуемых полимерных композиций. С понижением температуры происходит уменьшение прозрачности, а, следовательно, и коэффициента пропускания в видимой области спектра образцов, полученных после замораживания и последующего размораживания.

В работе представлены результаты исследования влияния силикатного модуля высококремнеземного цеолита на превращение н-октана. Полученные цеолитные катализаторы охарактеризованы методами ИК-спектроскопии и термодесорбции аммиака. Установлено, что наибольший выход изоалканов наблюдается на цеолитах с силикатным модулем 20 и 40 при температуре процесса 320-340 °С.

С использованием космических снимков и геоинформационных технологий осуществляется выявление, картографирование и оценка изменения техногенно нарушенных территорий в районах размещения нефтегазового сектора Западной Сибири. В статье представлено применение продуктов MODIS, космических снимков Landsat с 2000 по 2012 гг. и геоинформационных систем ERDAS Imagine, ArcGIS, ArcView для оценки экологического состояния территорий с нефтепроводами с целью предотвращения риска неблагоприятных воздействий на компоненты окружающей природной среды.