-
Дата отправки2020-05-08
-
Дата принятия2020-06-12
-
Дата публикации2020-12-29
Газодинамическое обрушение кровли при разработке месторождений калийных солей
- Авторы:
- А. А. Барях
- С. С. Андрейко
- А. К. Федосеев
При разработке практически всех месторождений калийных солей одной из наиболее сложных задач обеспечения безопасности горных работ является изучение газодинамических явлений (ГДЯ). С ГДЯ связаны внезапные выбросы соли и газа, динамические разрушения, которые сопровождаются интенсивным газовыделением и возможным выносом разрушенной породы в горную выработку. Геологическими предпосылками развития ГДЯ зачастую является слоистое строение массива соляных пород, наличие прослоев и слоев соляных глин. Применительно к условиям рудника Усольского калийного комбината проведены комплексные исследования факторов, характеризующих возможность газодинамического обрушения кровли очистных камер. В рамках шахтных исследований определены давление свободных газов и начальная скорость газовыделения в породах кровли выработок. Полученные экспериментальные оценки использовались как параметрическая основа математического моделирования геомеханических процессов в условиях приконтактного скопления свободного газа. Деформирование слоистого соляного массива, подработанного камерной системой разработки, описывалось моделью идеальной упруго-пластичной среды с внутренним трением. В качестве критерия пластичности в области сжатия использовалась параболическая огибающая кругов Мора. При численной реализации деформирование глинистых контактов моделировалось контактными элементами Гудмана. По результатам многовариантных численных расчетов установлено, что о сновными факторами, определяющими возможность реализации ГДЯ, являются дополнительное давление газа на контакте, ширина пролета выработки и расстояние от кровли до первого содержащего газ контакта. При многоярусном расслоении пород кровли существует опасность формирования крупных очагов ГДЯ и реализуется механизм последовательного обрушения слоев в мгновенном режиме.
-
Дата отправки2020-05-25
-
Дата принятия2020-06-11
-
Дата публикации2020-12-29
Технологические аспекты проходки обсаженных скважин с циклично-поточным транспортированием керна
- Авторы:
- А. С. Кондратенко
Предложена высокопроизводительная технология бурения обсаженных скважин, сущность которой заключается в опережающем погружении обсадной трубы в массив осадочных горных пород и циклично-поточном транспортированием порций грунтового керна с помощью давления сжатого воздуха, подводимого к открытому забойному торцу трубы по отдельной магистрали. Рассмотрены результаты математического моделирования методом конечных элементов в программном комплексе ANSYS Mechanical процесса ударного погружения полой трубы в грунтовый массив в горизонтальной и вертикальной постановках для реализации технологии. Определены параметры погружения трубы в массив осадочных горных пород – величина шага очистки и энергия удара, необходимая для погружения трубы на заданную глубину. Расчеты выполнялись для труб диаметром от 325 до 730 мм. Введен коэффициент погружения, характеризующий сопротивление горных пород разрушению при динамическом внедрении обсадной трубы за один удар пневмомолота. Представлен обзор перспектив применения предлагаемой технологии в геологоразведке, при проведении горизонтальных выработок малого сечения бестраншейным способом в строительстве и скважинных способах добычи полезных ископаемых. Предложен вариант применения технологии для определения прочностных свойств горных пород. Рассмотрены некоторые особенности применения технологии на промышленных объектах строительной и горной отрасли: для бестраншейной прокладки подземных коммуникаций и для установки стартовых кондукторов при бурении с поверхности дегазационных скважин на угольных месторождениях. Представлены результаты технико-экономической оценки эффективности предлагаемой технологии при установке стартовых кондукторов в осадочных породах на горных отводах угольных шахт.
-
Дата отправки2020-05-16
-
Дата принятия2020-07-30
-
Дата публикации2020-12-29
Результаты исследования кинетических параметров самовозгорания каменноугольной пыли
Статья посвящена исследованию проблемы самовозгорания энергетических марок каменных углей не только при складировании, но и в процессе транспортировки. В качестве основных образцов для исследования были отобраны энергетические марки каменных углей СС и Ж. Основной задачей научного исследования являлось изучение скорости охлаждения и нагревания каменных углей в зависимости от их теплофизических параметров и параметров окружающей среды. Для решения поставленной задачи авторы применяли как авторские установки, предназначенные для исследования теплофизических параметров процесса самовозгорания (метод Я.С.Киселева), так и прибор синхронного термического анализа NETZSCH STA 449 F 3 Jupiter , программный пакет NETZSCH Proteus Termal Analysis. На основании комплексного исследования процесса самовозгорания авторами статьи получены кинетические характеристики процесса самонагревания (энергия активации и предэкспоненциальный множитель). Представлены номограммы допустимого размера сосредоточения углей разных типов и форм скопления в зависимости от температуры окружающей среды, даны практические рекомендации по профилактике (не допущению) самовозгорания каменноугольного топлива.
-
Дата отправки2020-05-26
-
Дата принятия2020-09-23
-
Дата публикации2020-12-29
Автоматизированное управление вентиляцией шахт и рудников. Проблемы, современный опыт, направления совершенствования
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.
-
Дата отправки2020-07-22
-
Дата принятия2020-11-12
-
Дата публикации2020-12-29
Имитационное моделирование электропривода очистного комбайна для оценки показателей энергоэффективности системы электроснабжения
- Авторы:
- В. А. Воронин
- Ф. С. Непша
Рассмотрена задача имитационного моделирования электропривода очистных комбайнов для оценки показателей энергоэффективности системы электроснабжения (СЭС) в условиях внедрения современных устройств управления потоками электроэнергии и мощности. Представлена структурная схема имитационной модели электропривода очистного комбайна. Для учета колебаний уровня потребления активной и реактивной мощности в работе использована модель исполнительного органа комбайна, включающая модель момента сопротивления на шнеке при резании. В результате в среде MATLAB Simulink разработана имитационная модель электропривода очистного комбайна УКД300, пригодная для оценки энергетической эффективности электротехнического комплекса выемочных участков, а также для оценки целесообразности применения современных устройств управления потоками электроэнергии и мощности. В результате моделирования установлено, что существенная неравномерность графика потребления реактивной мощности, вызванная повторно-кратковременным режимом работы, делает малоэффективным использование конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности. Выявлено, что влияние привода подачи на синусоидальность кривой тока незначительно, однако в условиях дальнейшего применения частотного регулирования для привода резания очистного комбайна возникает целесообразность применения устройств FACTS взрывозащищенного исполнения.
-
Дата отправки2020-06-02
-
Дата принятия2020-12-15
-
Дата публикации2020-12-29
Метод расчета динамических нагрузок и энергопотребления штанговой установки с системой автоматического уравновешивания
Эффективность работы установок скважинных штанговых насосов, получивших распространение в практике механизированной добычи, в значительной степени определяется уравновешенностью привода. В процессе эксплуатации штанговых установок баланс нагрузок, действующих на штанговую колонну и привод, может существенно изменяться вследствие изменения динамического уровня жидкости, что приводит к снижению уравновешенности и росту нагрузок на узлы насосного оборудования. Рост и снижение динамического уровня в соответствии с циклом откачки и накопления происходит в скважинах, работающих в режиме периодической откачки. Показано, что в процессе эксплуатации оборудования в периодическом режиме возникают колебания динамического уровня и, соответственно, нагрузок, действующих на узлы. Это приводит к необходимости динамической корректировки уравновешивающих грузов для обеспечения уравновешенности станка-качалки. Разработана система автоматического уравновешивания привода штанговой установки, включающая уравновешивающий контргруз, электродвигатель, передвигающий груз вдоль балансира, винт и вычислительный блок. Для исследования эффективности предложенного устройства разработана комплексная математическая модель совместной работы системы пласт – скважина – штанговый насос – штанговая колонна – станок-качалка. Показано, что за счет динамической корректировки положения балансирного контргруза автоматическая система уравновешивания позволяет существенно снизить амплитудную величину крутящего момента на кривошипном валу (в сравнении с традиционной штанговой установкой) и обеспечить более равномерную загрузку электродвигателя. Выравнивание крутящего момента и нагрузки на электродвигатель снижает мощность, потребляемую установкой.
-
Дата отправки2020-06-16
-
Дата принятия2020-11-09
-
Дата публикации2020-12-29
Исследование вероятностных моделей для прогнозирования эффективности технологии пропантного гидравлического разрыва пласта
- Авторы:
- В. И. Галкин
- А. Н. Колтырин
Для решения задач, сопровождающих разработку методов прогнозирования, предложен вероятностный метод анализа данных. На примере карбонатного объекта рассмотрено применение вероятностной методики прогнозирования эффективности технологии пропантного гидравлического разрыва пласта (ГРП). Выполнен прогноз прироста дебита нефти скважин с использованием вероятностного анализа геологических и технологических данных в разные периоды выполнения ГРП. С помощью данного метода размерные показатели были переведены в единое вероятностное пространство, что позволило выполнить сравнение и построить индивидуальные вероятностные модели. Проведена оценка степени влияния каждого показателя на эффективность ГРП. Вероятностный анализ показателей в разные периоды выполнения ГРП позволил выявить универсальные статистически значимые зависимости. Данные зависимости не меняют своих параметров и могут быть использованы для прогнозирования в разные периоды времени. Определены критерии применения технологии ГРП на карбонатном объекте. С использованием индивидуальных вероятностных моделей рассчитаны комплексные показатели, на основе которых построены регрессионные уравнения. С помощью уравнений выполнен прогноз эффективности ГРП на прогнозных выборках скважин. Для каждой из выборок рассчитаны коэффициенты корреляции. Прогнозные результаты хорошо коррелируются с фактическими приростами (значения коэффициентов корреляции r = 0,58-0,67 по экзаменационным выборкам). Вероятностный метод, в отличие от других, обладает простотой и прозрачностью. С его использованием и при тщательном подборе скважин для применения технологии ГРП вероятность получения высокой эффективности значительно возрастает.
-
Дата отправки2020-05-13
-
Дата принятия2020-11-12
-
Дата публикации2020-12-29
Повышение эффективности разработки терригенных нефтенасыщенных коллекторов системой ориентированных селективных щелевых каналов
Выполнена сравнительная оценка изменения дебита нефтедобывающих скважин с учетом увеличения площади вскрытия продуктивной части разреза, а также восстановления проницаемости гор ных пород коллектора за счет их разгрузки при создании щелевых каналов методом ориентированной щелевой гидропескоструйной перфорации. Проанализированы различные направления ориентирования и интервалы размещения щелей с учетом обводнения отдельных пропластков и азимутального направления большей части невыработанных запасов по отдельным блокам рассматриваемой залежи. Для оценки эффективности разработки терригенных нефтенасыщенных коллекторов порового типа c применением ориентированной щелевой гидропескоструйной перфорации выполнены расчеты на полномасштабной геолого-гидродинамической модели одного из нефтяных месторождений Пермского края. В качестве объекта моделирования рассматривается визейский терригенный объект разработки. Моделирование проведения технологии ориентированной щелевой гидропескоструйной перфорации выполнено на трехмерной фильтрационной модели по 14 низкодебитным скважинам, находящейся в зоне с повышенно й плот ностью остаточных извлекаемых запасов, а также с неравномерной выработкой запасов по разрезу. Разработана оптимальная схема размещения щелевых каналов по толщине продуктивной части разреза скважи ны. Се лективно сформировано 24 щелевых канала с учетом интервалов повышенной нефтенасыщенности. Вы полнена сравнительная оценка расчетного дебита скважин для кумулятивной перфорации рассматриваемого продуктивного объекта и разработанного метода щелевого вскрытия. По результатам моделирования получен прирост дебита нефти 2,25 т/сут в случае применения метода ориентированной щелевой гидропеско струйной перфорации дополнительная накопленная добыча за два года прогнозных расчетов по одной сква жине составила 0,5 тыс.т.
-
Дата отправки2020-08-28
-
Дата принятия2020-12-16
-
Дата публикации2020-12-29
Метрологическое обеспечение аппаратуры для геофизических исследований
- Авторы:
- О. В. Жданеев
- А. В. Зайцев
- В. М. Лобанков
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.
-
Дата отправки2020-06-12
-
Дата принятия2020-06-15
-
Дата публикации2020-12-29
Анализ специфики организации проектов малотоннажного производства СПГ
- Авторы:
- П. С. Цветков
- С. В. Федосеев
Газовая промышленность играет значимую роль в мировой энергетике и в ближайшие десятилетия объемы производства природного газа будут только расти. Одним из наиболее динамично развивающихся направлений газовой промышленности является производство сжиженного природного газа (СПГ), что связано с необходимостью организации гибких систем газоснабжения регионов, удаленных от мест добычи газа. В отраслевой структуре производства СПГ выделяют проекты нескольких групп тоннажности, в частности, малотоннажное производство (МСПГ), совокупная производственная мощность которого составляет порядка 10 % от общеотраслевой. Экономические аспекты реализации подобных проектов изучены слабо, что не позволяет сделать объективные выводы о перспективах их реализации в конкретных регионах. В данной работе проведен обзор публикаций, посвященных изучению проектов МСПГ, для определения специфики их организации в сравнении с проектами большей тоннажности. Результаты показали, что большинство международных компаний относят к МСПГ проекты с годовой производственной мощностью менее 0,5 млн т в год. Удельные капитальные затраты, как и сроки реализации таких проектов, в несколько раз ниже, чем у проектов с большей производственной мощностью, что снижает их риски и минимизирует барьеры входа на рынок. Также МСПГ является наиболее децентрализованной подотраслью газовой промышленности, нацеленной на охват рынка за счет увеличения количества проектов, а не их удельной производственной мощности. Эти особенности определяют значительные перспективы развития МСПГ на территории России, как в части энергоснабжения отдаленных регионов, так и при диверсификации экспортных поставок.