Развитие высокотехнологичных скважинных электронных измерительных систем направлено на создание современного оборудования: телеметрии, оборудования для геофизических измерений в скважине, архитектура которых подразделяется на базовую (имеющую измерительные каналы гамма-каротажа и индуктивного сопротивления) и расширенную (имеющую радиоактивные, акустические, магнитно-резонансные и термобарометрические измерительные каналы, в том числе азимутальные методы исследования). Разрабатываются наддолотные измерительные модули, роторно-управляемые системы, совершенствуются каналы передачи информации из скважины на земную поверхность и наоборот, создается специализированное наземное оборудование с глубоко интегрированным программным обеспечением. Различные измерительные модули производятся разными компаниями, в связи с чем возникает неопределенность в возможности сопряжения измерительных модулей компаний-производителей в единый скважинный измерительный комплекс. В статье представлен анализ готовности российских нефтесервисных компаний к производству скважинного и наземного оборудования для бурения российских наклонно-направленных нефтяных и газовых скважин, отвечающего современным требованиям по точности, ресурсу и условиям эксплуатации. Рассмотрена возможность создания полностью российского скважинного высокотехнологичного оборудования и необходимые ресурсы, риски и меры их митигирования при создании современного скважинного измерительного комплекса.
В холодный период года для обеспечения требуемого теплового режима в подземных горных выработках подаваемый в рудник воздух нагревается при помощи систем воздухоподготовки. В дальнейшем термодинамическое состояние подготовленного потока воздуха при опускании его по шахтному стволу изменяется за счет влияния ряда факторов. При этом особый интерес вызывают процессы тепло- и массообмена между поступающим воздухом и окружающей его средой, которые напрямую зависят от начальных параметров нагретого воздуха, глубины воздухоподающего ствола и наличия водопритоков в шахтный ствол. На основании полученных экспериментальных данных и проведенных теоретических исследований выполнен анализ влияния различных тепло- и массообменных факторов на формирование микроклиматических параметров воздуха в воздухоподающих стволах рудников Норильского промышленного района. Показано, что в условиях присутствия внешних водопритоков из закрепного пространства ствола микроклиматические параметры воздуха в стволе определяются теплоотдачей от поступающего потока воздуха к подземной воде, стекающей по крепи воздухоподающего ствола. Результаты исследования позволили описать и объяснить эффект понижения температуры воздуха, поступающего в подземные выработки глубоких рудников.
В статье рассматриваются проблемы, связанные с метрологическим обеспечением аппаратуры для геофизических исследований, вопросы обеспечения единства скважинных измерений, создания россий ских эталонов для калибровки скважинной аппаратуры при определении коэффициентов пористости и нефте-, га зо-, водонасыщенности, определения параметров дефектов при цементировании скважин и технического состояния обсадных колонн и потока вода – нефть – газ. Исследованы задачи создания полноценных методик измерений параметров месторождений нефтегазовых традиционных и с трудноизвлекаемыми запасами. Определены ключевые направления развития российского метрологического обеспечения геофизических измерений в скважине. Обозначены задачи, которые необходимо решить для создания метрологического обеспечения геофизических исследований в скважине как отрасли, соответствующей международным стандартам. Обоснована целесообразность создания Российского геофизического центра метрологии и сертификации, необхо димость разработки новой и актуализации имеющейся нормативной базы, что позволит российской геофизи ке выйти на уровень мировых лидеров в области геофизических исследований.
Статья разделена на три основные части. В первой части приводится обзор существующей литературы по теоретическим методам расчета оптимального воздухораспределения в шахтах по критериям энергоэффективности и обеспечения всех участков шахт требуемым количеством воздуха. Показано, что к текущему моменту времени имеется множество различных постановок задачи поиска оптимального воздухораспределения, разработано множество различных подходов и методов оптимизации воздухораспределения. Наиболее полно исследован случай одной (главной) вентиляторной установки, в то время как для множества вентиляторных установок ряд вопросов по-прежнему остается нерешенным. Вторая часть посвящена обзору существующих методов и примеров внедрения систем автоматизированного управления проветриванием на шахтах в России и за рубежом. Выделено две наиболее известные концепции разработки таких систем – системы автоматизированного управления проветриваниям (САУП) в России и странах СНГ и Ventilation on demand (VOD) за рубежом. Описаны основные стратегии управления вентиляцией в рамках концепций САУП и VOD, а также показаны ключевые различия между ними. Одним из ключевых различий между САУП и VOD на сегодня является автоматическое определение параметров работы вентиляторных установок и вентиляционных дверей с помощью алгоритма оптимального управления, являющегося составным элементом САУП. В третьей части статьи представлено описание алгоритма оптимального управления, разработанного коллективом Горного института Уральского отделения Российской академии наук при участии авторов статьи. В данном алгоритме поиск оптимального воздухораспределения осуществляется системой в полностью автоматизированном режиме в реальном времени с помощью алгоритмов, запрограммированных в микроконтроллеры вентиляторных установок и вентиляционных дверей. Минимизация энергопотребления достигается за счет наиболее эффективного подбора частот оборотов вентиляторных установок и степени открытия вентиляционных дверей, а также за счет посменного регулирования воздухораспределением и внедрения систем частичного повторного использования воздуха. Отмечено, что в настоящее время в имеющейся литературе слабо освещен вопрос, связанный с аварийными режимами работы систем вентиляции шахт и рудников, а также с адаптацией систем автоматизированного управления на произвольные варианты вскрытия, подготовки и систем разработки месторождений. По мнению авторов, дальнейшее развитие систем автоматизированного управления вентиляцией должно осуществляться, в частности, по этим двум направлениям.
Проанализированы факторы естественного и техногенного происхождения, влияющие на свойства рудничной атмосферы, определяющие уровень безопасности горных работ и возможность возникновения аварийных ситуаций. Обозначены основные направления в развитии энергосберегающих технологий обеспечения комфортных микроклиматических условий. Представлен комплекс разработанных методов и математических моделей для проведения аэрологических и теплофизических расчетов. Определены направления совершенствования методов расчета стационарного и нестационарного воздухораспределения: использование эжекторных источников тяги для организации рециркуляционного проветривания; учет потерь депрессии на сопряжениях горных выработок; влияние инерционности воздушных потоков и отработанных пространств рудника при моделировании переходных аварийных процессов. На основе алгоритма расчета распределения расходов воздуха в рудничной сети разработан метод обработки результатов воздушно-депрессионных съемок в условиях дефицита данных. Смоделированы процессы переноса пыли с учетом ее коагуляции и оседания, а также взаимодействия с каплями воды при влажном обеспыливании воздуха. Разработана методика расчета интенсивности испарения и конденсации влаги, позволяющая прогнозировать время, протяженность и количество выпадаемой влаги и ее миграцию вглубь рудника в зимний период. По результатам решения задачи теплообмена рудничного воздуха и крепи воздухоподающего ствола в сопряженной постановке определяются величина депрессии естественной тяги и условия конвективной устойчивости движения воздушных потоков. Нормализация микроклиматических параметров рудничной атмосферы прогнозируется при использовании теплообменных установок, работающих на нагревание, либо на охлаждение и осушение вентиляционного воздуха. Изложены алгоритмы, позволяющие минимизировать затраты энергии на проветривание как на стадии проектирования рудника, так и в процессе его эксплуатации.
