-
Дата отправки2020-07-02
-
Дата принятия2021-02-16
-
Дата публикации2021-04-21
Разработка вязкоупругих систем и технологии изоляции водоносных горизонтов с аномальными пластовыми давлениями при бурении нефтегазовых скважин
- Авторы:
- М. В. Двойников
- В. Н. Кучин
- М. Ш. Минцаев
В статье приведен краткий обзор осложнений, возникающих при строительстве нефтегазовых скважин в условиях аномально высоких и аномально низких пластовых давлений. Исследованы технологические свойства растворов, используемых для ликвидации аварийных ситуаций при бурении скважин в интервалах катастрофических поглощений и проявлений пластового флюида. Разработана технология, позволяющая изолировать водопроявление в интервалах избыточного пластового давления, основанная на применении специального устройства, обеспечивающего управление гидродинамического давления в кольцевом пространстве скважины. Проведен эксперимент по определению времени закачивания вязкоупругой системы в зависимости от ее реологии, свойств горной породы и технологических параметров процесса изоляции. Представлена математическая модель, основанная на применении специального устройства, позволяющая определить глубину проникновения вязкоупругой системы для блокирования водоносных горизонтов с целью предотвращения межпластовых перетоков и прорывов вод в добывающие скважины.
-
Дата отправки2020-11-11
-
Дата принятия2021-03-02
-
Дата публикации2021-04-21
Нефтегазоносность малоизученной части северо-запада Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции по результатам бассейнового моделирования
Комплексная интерпретация результатов сейсморазведочных региональных работ и переинтерпретация архивных материалов сейсморазведки, их согласование с данными бурения более 30 глубоких скважин, в том числе параметрической скважины Северо-Новоборская, позволили уточнить структурные карты и карты мощностей всех развитых на территории и акватории исследований сейсмофациальных комплексов в зоне сочленения севера Ижма-Печорской впадины и Малоземельско-Колгуевской моноклинали Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции. Полученные данные использованы при бассейновом моделировании в программном комплексе TemisFlow с целью реконструкции условий погружения и преобразования органического вещества потенциально нефтегазоносных формаций. Моделирование позволило получить представление о времени и условиях формирования крупных зон возможной аккумуляции углеводородов, установить пространственно-временные связи с возможными очагами генерации, выявить направления миграции и на основе сравнения с периодами интенсивной генерации, как из непосредственно расположенных в пределах района работ, так и за их пределами (с учетом возможной миграции), выявить зоны палеоаккумуляции нефти и газа. Выполненные работы позволили оконтурить перспективные зоны нефтегазонакопления и выделить целевые объекты для проведения дальнейшего комплекса геологоразведочных работ в пределах участка с неоднозначным прогнозом и отсутствием промышленной нефтегазоносности.
-
Дата отправки2020-05-19
-
Дата принятия2021-03-02
-
Дата публикации2021-04-21
Результаты комплексных геофизических исследований по поиску склепов на территории загородного некрополя Херсонеса Таврического в Карантинной балке
В статье приводятся результаты комплексных исследований, выполненных научно-исследовательским коллективом Санкт-Петербургского горного университета в сотрудничестве со специалистами Государственного музея-заповедника «Херсонес Таврический» в 2019 г. Цель работ заключалась в обнаружении и картировании античных и средневековых склепов (древних погребальных сооружений) на территории загородного некрополя Херсонеса Таврического в Карантинной балке. Комплекс геофизических методов включал беспрерывное георадиолокационное зондирование на двух центральных частотах 350 и 500 МГц и бесконтактную электротомографию. Для минимизации пространственных ошибок при проведении исследований были проведены топогеодезические работы. Впервые были выявлены волновые электромагнитные эффекты, указывающие положение скрытых под землей склепов. Установлены геологические факторы, благоприятные для вырубки склепов в слоистой толще сарматских известняков. Полученные результаты позволили обосновать целесообразность продолжения геофизических работ на некрополе для изучения внутреннего пространства обнаруженных склепов и определения границ археологического наследия.
-
Дата отправки2021-01-21
-
Дата принятия2021-02-24
-
Дата публикации2021-04-21
Прогнозирование горно-геологических процессов на основе анализа подземного пространства рудника Купол как многокомпонентной системы (Чукотский автономный округ, Анадырский р-н)
- Авторы:
- Р. Э. Дашко
- И. С. Романов
Подземное пространство месторождения Купол анализируется как многокомпонентная система – горные породы, подземные воды, микробиота, газы (в том числе рудничная атмосфера) и несущие конструкции – металлическая крепь и торкрет-бетон (в качестве дополнительного вида крепления), а также закладочные материалы. Комплекс вмещающих пород имеет высокую дезинтегрированность за счет активной тектонической и вулканической деятельности в меловом периоде. Мощность многолетнемерзлых пород достигает 250-300 м. В 2014 г. в них было установлено наличие криопэгов с аномальной минерализацией и pH, что привело к разрушению металлических крепей и образованию вывалов. Подземные воды подмерзлотного водоносного горизонта по химическому составу хлоридно-сульфатные натриево-кальциевые с минерализацией 3-5 г/дм 3 . Согласно микробиологическому анализу в них присутствуют анаэробные и аэробные формы микроорганизмов, в том числе микромицеты, бактерии и актиномицеты. Деятельность микроорганизмов сопровождается генерацией сероводорода и диоксида углерода. Рассмотрены основные виды коррозии – химическая (сульфатная и углекислотная), электрохимическая и биокоррозия. К наиболее опасной относится биокоррозия, связанная с активной деятельностью микробиоты. Прогнозирование и систематизация горно-геологических процессов выполнены с учетом наличия двух зон по глубине – многолетнемерзлых пород и ниже подошвы мерзлоты, где в настоящее время ведутся горные работы. Показана важность оценки подземного пространства как многокомпонентной среды при прогнозировании горно-геологических процессов, что может служить основой создания и развития комплексного специализированного мониторинга в сложных инженерно-геологических условиях рассматриваемого месторождения.
-
Дата отправки2020-11-16
-
Дата принятия2021-03-02
-
Дата публикации2021-04-21
Определение и верификация параметров расчетной модели соляных пород с учетом разупрочнения и ползучести
- Авторы:
- Е. Я. Козловский
- М. А. Журавков
В статье предложено использование комбинации модифицированной модели Бюргерса и модели Мора – Кулона с деградацией коэффициента сцепления и возрастанием коэффициента трения для определения параметров соляных пород. Проводится сравнительный анализ длительных лабораторных испытаний и натурных наблюдений в подземных горных выработках с результатами, выполненными по расчетной модели с определенными параметрами. По статистически обработанным данным лабораторных испытаний получены параметры модели Мора – Кулона с деградацией коэффициента сцепления и возрастанием коэффициента трения, определены параметры модифицированной модели Бюргерса. С использованием численных методов выполнены виртуальные (компьютерные) осесимметричные трехосные испытания, как мгновенные, так и длительные на базе предложенной модели с подобранными параметрами. Решена модельная задача для сравнения поведения модели с данными наблюдательных станций в подземных горных выработках, полученных со скважинных стержневых экстензометров и контурных деформационных марок. Полученные аналитически коэффициенты нелинейного вязкого элемента модифицированной модели Бюргерса для всех проанализированных соляных пород не нуждались в коррекции по результатам мониторинга. В то же время для коэффициентов вязкоупругого элемента для всех рассмотренных пород требовалась оптимизация. Анализ модельных исследований показал удовлетворительную сходимость с данными по наблюдательным станциям. Проведенный на моделях сравнительный анализ по лабораторным испытаниям и наблюдениям в выработках свидетельствует о корректном определении параметров для соляных пород и верифицированности модели в целом.
-
Дата отправки2021-01-21
-
Дата принятия2021-04-19
-
Дата публикации2021-04-21
Обоснование применения растительной добавки к дизельному топливу в качестве способа защиты подземного персонала угольных шахт от воздействия вредных выбросов дизель-гидравлических локомотивов
Оборудование с дизельными двигателями используется на всех предприятиях горнодобывающей промышленности. Большое значение имеет монорельсовый дизельный транспорт в угольных шахтах, так как он облегчает тяжесть труда работников при транспортировке материалов и людей, креплении горных выработок, заправке и ремонте оборудования, что приводит к повышению скорости проходческих работ. Снижение концентрации вредных газов от дизель-гидравлических локомотивов на рабочих местах машинистов локомотива угольных шахт может обеспечиваться применением добавок к дизельному топливу, уменьшающих объемы выбросов вредных газов при работе дизель-гидравлических локомотивов. Добавка на основе сложных эфиров растительных масел в количестве 5 мас.% в смеси с гидроочищенным дизельным топливом снижает концентрацию угарного газа на 19-60 %, оксидов азота на 17-98 % в зависимости от режима работы двигателя, дымность отработанных газов при этом снижается до 71 %. Происходит улучшение условий труда на рабочем месте машиниста дизель-гидравлического локомотива по химическому фактору за счет понижения класса условий труда с 3.1. до 2.
-
Дата отправки2021-01-25
-
Дата принятия2021-02-22
-
Дата публикации2021-04-21
Проведение промышленных взрывов вблизи газопроводов
Проблема обеспечения безопасности объектов, которые попадают в зону ведения взрывных работ, обеспечивающих разрушение крепких горных пород, остается актуальной. В статье приводятся результаты крупномасштабного эксперимента по определению безопасных условий ведения буровзрывных работ вблизи действующего газопровода. Наиболее простым и надежным способом обеспечения безопасности охраняемого объекта от сейсмического воздействия является уменьшение интенсивности сейсмовзрывной волны, что достигается путем изменения параметров буровзрывных работ. Для этого необходимы исследования по определению влияния взрывных работ на параметры сейсмовзрывных волн и разработка методик измерения этих параметров. В работе выполнен детальный анализ влияния сейсмовзрывной волны на смещения грунта и модельного газопровода. Показаны особенности проведения сейсмического мониторинга при ведении взрывных работ рядом с действующим газопроводом. Определены коэффициенты сейсмичности и затухания сейсмовзрывных волн. Доказано, что показания сейсмоприемников на поверхности и в глубине массива отличаются в два и более раз.
-
Дата отправки2020-07-30
-
Дата принятия2021-03-02
-
Дата публикации2021-04-21
Экспериментальное исследование термомеханических эффектов в водонасыщенных известняках при их деформировании
- Авторы:
- Д. И. Блохин
- П. Н. Иванов
- О. Л. Дудченко
Контроль устойчивости элементов каменных конструкций различных сооружений является обязательным условием их безопасной эксплуатации. Использование современных методик неразрушающей диагностики напряженно-деформированного состояния таких конструкций – эффективный, а во многих случаях единственный способ контроля. Исследования сопутствующего процессам деформирования твердых тел теплового излучения позволили обосновать и разработать метод, позволяющий бесконтактно получать информацию об изменениях напряженно-деформированного состояния в различных типах геоматериалов, включая известняки. Однако исследования влияния водонасыщенности горных пород на фиксируемые таким образом параметры теплового излучения в настоящее время носят поверхностный характер. Учет степени водонасыщения горных пород необходим при контроле механического состояния каменных сооружений, находящихся в непосредственном контакте с водой. Основной целью данной работы является исследование зависимостей изменений интенсивности теплового излучения с поверхности образцов известняка с различной влажностью в условиях одноосного сжатия. Полученные результаты показали ожидаемое значительное снижение механических свойств (предела прочности при одноосном сжатии и модуля упругости) водонасыщенных образцов в сравнении с сухими. При этом зафиксировано существенное увеличение интенсивности теплового излучения подвергаемых сжатию образцов известняка при повышении их водонасыщения, что обусловливает необходимость учета выявленной закономерности при идентификации изменений во времени напряженного состояния каменных конструкций, установленных по данным бесконтактной ИК-диагностики в реальных условиях.
-
Дата отправки2020-06-23
-
Дата принятия2021-03-02
-
Дата публикации2021-04-21
Автоматизированная оцифровка круговых диаграмм
Круговые диаграммы использовались в промышленности для возможности ретроспективной оценки технологических параметров. Сегодня актуальна оцифровка полученных данных для упрощения процесса автоматизации технологических процессов. Оцифровка круговых диаграмм стандартными методами производится с привлечением человеческого труда при значительных временных затратах. В статье предложен автоматизированный метод оцифровки круговых диаграмм с помощью программного обеспечения, разработанного при использовании среды разработки LabVIEW. Результаты обработки круговых диаграмм выводятся на экран в численном и графическом виде, а также могут быть экспортированы в файл (например, в Блокнот или MS Excel). Представленная методика применима для изображений, полученных на цветном или черно-белом сканере, что обеспечивает минимизацию геометрических искажений, связанных с преобразованием бумажного документа в электронный вид, и обеспечивает качество распознавания четкой линии графика с относительной погрешностью в среднем до 3 %. В случае выцветания чернил или перспективной съемки диаграммы на фотоаппарат значение относительной погрешности может достигать 8 %, вследствие чего потребуется дополнительная ручная корректировка данных.
-
Дата отправки2020-10-22
-
Дата принятия2021-03-02
-
Дата публикации2021-04-21
Динамическое моделирование промышленного цикла кристаллизации гиббсита
- Авторы:
- В. О. Голубев
- Т. Е. Литвинова
Модель популяционного баланса критически важна для улучшения способа массовой кристаллизации гидроксида алюминия и повышения качества управления промышленными нитками декомпозиции. В работе представлена обновленная модель популяционного баланса, которая может использоваться для моделирования декомпозиции в промышленном масштабе. Процессы рождения с распространением и разрушением частиц рассмотрены в качестве неотъемлемых составляющих декомпозиции наряду с вторичным зародышеобразованием, ростом и агломерацией частиц. Принципиальным отличием предложенной системы уравнений стала возможность воспроизведения ею колебательного процесса, возникающего в циклах декомпозиции в результате циклического изменения качества затравочной поверхности. Показана возможность возникновения в такой системе автоколебаний без внешнего воздействия. Улучшенная модель настроена и проверена с помощью архивных промышленных данных. Продемонстрировано точное совпадение рассчитанной динамики изменения фракционного состава гидроксида алюминия с практическими данными при моделировании промышленного цикла декомпозиции с оборотом затравки.
-
Дата отправки2020-06-10
-
Дата принятия2020-11-19
-
Дата публикации2021-04-21
Влияние осаждения ярозита на баланс железа при кучном биологическом выщелачивании на медном руднике Монива
Трехвалентное железо является важным окислителем при биологическом выщелачивании сульфидных руд. Однако рециркуляция выщелачивающих растворов приводит к избыточному накоплению железа, что мешает кинетике выщелачивания и последующему извлечению металла. Авторами статьи был разработан метод контроля осаждения железа в виде ярозита для уменьшения избытка железа при кучном биологическом выщелачивании на медном руднике Монива. Осаждение ярозита было сначала смоделировано, а затем подтверждено с помощью испытаний в колонках периодического действия. По результатам моделирования, минимальные значения pH для осаждения ярозита калия , гидрониум- и натроярозита при 25 °С составляют 1,4, 1,6 и 2,7 соответственно; минимальные концентрации ионов калия, сульфатов, железа и натрия при 25 °С и pH 1,23 составляют 1 моль/м 3 , 0,54, 1,1 и 3,2 кмоль/м 3 соответственно. Колоночные эксперименты показывают, что осаждение ярозита калия является первостепенным по сравнению с осаждением натроярозита. Кроме того, понижение кислотности (с 12 до 8 г/л), повышение температуры (с 30 до 60 °С) и повышение концентрации ионов калия (с 0 до 5 г/л) увеличивают эффективность осаждения ярозита в 10, 5 и 6 раз соответственно. Наилучшие показатели осаждения ярозита достигаются при увеличении pH промывочного раствора до 1,6. Ожидается, что данный подход сократит эксплуатационные затраты на кучное биологическое выщелачивание за счет минимизации расхода химикатов на нейтрализацию, отсутствия необходимости в строительстве прудов-отстойников и повышения извлечения меди.
-
Дата отправки2020-05-18
-
Дата принятия2020-06-16
-
Дата публикации2021-04-21
Совершенствование структуры имитационной модели тягового асинхронного электропривода рудничного электровоза
В статье рассматривается решение проблемы буксования подземного железнодорожного транспорта в динамических режимах, возникающее при значительной разнице скоростей ведущих и ведомых пар колес. Состояние рельсовых покрытий в значительной мере определяет коэффициент сцепления, поэтому при помощи математической модели выбирается условие зависимости величины скольжения и тягового усилия. Для эффективного разгона и торможения электровоза необходимо контролировать коэффициент сцепления на определенном уровне. Создана имитационная модель подвижного состава, в которой впервые учтена механическая система с распределенными параметрами. В структурной схеме системы автоматического управления тяговых электроприводов с частотным регулированием приняты в расчет такие факторы как объем перемещаемых грузов, трение качения, уровни уклона (подъема) и состояние рельсового пути. Результаты моделирования показывают особенности движения и остановок грузового состава не только по диаграммам скорости и усилий в режимах разгона-торможения и равномерного движения, а также позиций плунжеров и тяговых усилий на сцепках электровоза и всех вагонеток, участвующих в перемещении грузов. Практическое применение предлагаемого способа заключается в возможности трогания тяжело груженного состава с места на участке подъема в условиях недостаточного коэффициента сцепления при загрязненных путях.
-
Дата отправки2020-05-16
-
Дата принятия2021-03-02
-
Дата публикации2021-04-21
Исследование токов привода подъема мостовых кранов металлургических предприятий для раннего диагностирования превышения массы груза
В статье рассматривается основанный на анализе токов приводного электродвигателя подход к созданию дополнительного средства защиты от аварийных ситуаций при эксплуатации мостовых кранов, связанных с подъемом груза массой, превышающей допустимую. Описана математическая модель привода мостового крана, а также результаты компьютерного моделирования. Показано, что в процессе подъема до начала этапа отрыва груза ток статора приводного электродвигателя от массы груза не зависит, но при отрыве груза уже за единицы периодов сетевого напряжения после натяжения каната при превышении массы гру за фиксируется поддающееся измерению превышение амплитудного значения тока. Данная закономерность подтверждена для ряда кранов различной грузоподъемности, применяемых на металлургических предприятиях. Продемонстрирована возможность диагностирования превышения массы поднимаемого груза с более высоким быстродействием, чем у существующих механических способов контроля перегрузки, при этом не требуется вносить изменения в конструктивные элементы мостовых кранов.
-
Дата отправки2021-01-20
-
Дата принятия2021-03-15
-
Дата публикации2021-04-21
Повышение качества электроэнергии в системах электроснабжения минерально-сырьевого комплекса гибридными фильтрокомпенсирующими устройствами
- Авторы:
- Ю. А. Сычев
- Р. Ю. Зимин
Показана актуальность и необходимость выбора и обоснования структур гибридных фильтрокомпенсирующих устройств на основе последовательных и параллельных активных фильтров для повышения качества электроэнергии в системах электроснабжения предприятий минерально-сырьевого комплекса. Разработаны математические модели гибридных фильтрокомпенсирующих устройств на основе параллельного и последовательного активных фильтров. На основе данных математических моделей разработаны компьютерные имитационные модели указанных гибридных структур. Результаты имитационного моделирования показали эффективность коррекции показателей качества электроэнергии в части снижения уровня высших гармоник тока и напряжения, а также отклонений напряжения. Выявлены степени влияния фильтрокомпенсирующих устройств на показатели качества электроэнергии, определяющие непрерывность и устойчивость технологического процесса на предприятиях минерально-сырьевого комплекса. Установлено, что гибридное фильтрокомпенсирующее устройство на базе параллельного активного фильтра позволяет снизить уровень высших гармоник тока и напряжения более чем на 90 и 70 % соответственно, а на основе последовательного активного фильтра – снизить уровень высших гармоник напряжения более чем на 80 %. По результатам моделирования выявлена возможность компенсации реактивной мощности гибридной структуры на основе параллельного активного и пассивных фильтров. Обоснована возможность интеграции гибридных фильтрокомпенсирующих устройств в более сложные многофункциональные электротехнические комплексы автоматизированного повышения качества электроэнергии, а также целесообразность и перспективность их использования в системах комбинированного электроснабжения на основе параллельной работы централизованных и автономных источников распределенной генерации.
-
Дата отправки2020-10-13
-
Дата принятия2021-03-02
-
Дата публикации2021-04-21
Аккумуляция химических элементов почвенно-растительным покровом Северо-Кавказской геохимической провинции
Многолетние исследования Северо-Кавказской геохимической провинции позволили установить местные кларки и кларки концентрации (рассеяния) химических элементов в горных породах, почвах и растениях. Рассматриваемую провинцию характеризует ряд региональных особенностей. Ассоциации элементов, находящихся в повышенных и пониженных концентрациях, часто определяются преобладающим составом горных пород (карбонатно-терригенные, терригенные, магматические). Изучение средних содержаний ряда химических элементов в почвах провинции показало, что в ассоциацию аккумулированных элементов входят металлы с различными миграционными особенностями. Так, несмотря на довольно близкие размеры ионных радиусов, для Pb, Zn, Cu, Li (судя по ионному потенциалу) характерно образование катионов, а Mn, Mo, Zr образуют сложные комплексные ионы. На сероводородных барьерах, в основном, осаждаются Zn, Cu, Pb, а Mo, Co, Mn – на кислородных. Для Cu, Zn, Mo, Co биогенное накопление играет существенную роль, а для Pb, Ni оно практически отсутствует. Величины абсолютного разброса элементов не достигли экологически опасных значений, но свидетельствуют о довольно интенсивной миграции. В древесных растениях наиболее интенсивно накапливаются Ba, Nb, Sc, Sr, Zn. Специфические природные условия, характеризующие Северо-Кавказскую геохимическую провинцию, должны оказывать влияние на развитие техногенеза и его последствия.
-
Дата отправки2021-02-05
-
Дата принятия2021-03-30
-
Дата публикации2021-04-21
Оценка негативных инфраструктурных экстерналий при определении стоимости земель
- Авторы:
- Е. Н. Быкова
В работе сформирована и обоснована концепция стоимости земли, основанная на новой институциональной теории. Инфраструктурная составляющая стоимости земли в представленной концепции обуславливает, с одной стороны, эффективность использования природных ресурсов, свойств, востребованность земли на рынке, с другой – издержки, которые определяются не только капиталовложениями в строительство инженерной инфраструктуры, но и убытками, связанными с ограничениями деятельности в пределах зон с особыми условиями использования территории, созданием неблагоприятных условий хозяйственной деятельности, мелкоконтурностью, изрезанностью и иным на конкретном земельном участке, которые являются внешними негативными инфраструктурными экстерналиями, создающими некомпенсируемые рынком потери правообладателей земельных участков, попадающих в границы указанных зон. Разработаны и апробированы методы оценки влияния таких негативных инфраструктурных экстерналий на стоимость обремененных зонами земель в разных условиях активности земельного рынка, основанные на экспертно-аналитическом подходе (депрессивный рынок); соотношении рыночных стоимостей земельных участков, обремененных и необремененных конкретной зоной, и квалиметрическом моделировании (малоактивный рынок); моделировании путем введения в модель фактора наличия зон с особыми условиями использования территории на основе группировки зон по схожему регламенту использования, либо введения параметров этого фактора (активный рынок). Предложены способы учета пространственных недостатков и компенсации ограничений и запретов деятельности на территории земельных участков при индивидуальной рыночной оценке.