-
Дата отправки2021-06-10
-
Дата принятия2021-07-27
-
Дата публикации2021-09-29
Дефекты кристаллической структуры в алмазе как индикатор кристаллогенеза
- Авторы:
- Е. А. Васильев
На основании изучения представительных коллекций алмаза из алмазоносных объектов Урала, месторождений Архангельской и Якутской алмазоносных провинций определены закономерности зонально-секториального распределения дефектов кристаллической структуры в кристаллах разных морфологических типов; выявлены особенности кристаллов, образовавшихся на разных этапах кристаллогенеза; проведен комплексный анализ конституционного и популяционного разнообразия алмаза в различных объектах. Выделены три этапа в цикле кристаллогенеза, соответствующие нормальному и тангенциальному механизмам роста и этапу смены габитусных форм. На этапе смены габитусных форм пересыщение по углероду недостаточно для реализации нормального механизма роста, и грани развиваются от существующих поверхностей. Благодаря отсутствию стадии зарождения ростового слоя формирование новых поверхностей {111} происходит намного быстрее, чем при тангенциальном механизме роста. Этот эффект позволяет объяснить отсутствие кубоидов с высокой степенью трансформации азотных дефектов на стадии А-В1: все они подверглись переогранению про регенерационному механизму. На основании выявленных закономерностей разработана модель кристаллогенеза алмаза, учитывающая закономерности ростовой эволюции, термической истории и морфологического разнообразия кристаллов. Модель предполагает возможность многократного повторения цикла кристаллизации и существования промежуточной камеры, позволяет объяснить последовательность изменения морфологии и дефектно-примесного состава кристаллов, а также совокупность конституционного и популяционного многообразия алмаза из различных геологических объектов.
-
Дата отправки2020-05-28
-
Дата принятия2021-07-27
-
Дата публикации2021-09-29
О применимости способа электромагнитного мониторинга гидроразрыва пласта
Цель работы заключается в оценке возможностей электромагнитного мониторинга развития системы трещин, вызванных гидроразрывом пласта (ГРП), при определенном положении контролируемого источника. В качестве наиболее перспективной схемы мониторинга выбран вариант с расположением источника (вертикального электрического диполя) в интервале нефтеносного пласта и наблюдениями на земной поверхности. Построена эквивалентная системе трещин ГРП геоэлектрическая модель, которая была поделена на 11 зон, отвечающих стадиям ГРП. Для выбранной модели было проведено математическое моделирование путем решения прямой задачи с учетом влияния стальной обсадной колонны, наличие которой снизило эффект. Но несмотря на данный факт, сильного искажения аномалии электромагнитного поля над зоной ГРП не наблюдается. Анализ результатов моделирования на разных стадиях ГРП показал, что по мере появления новых трещин ГРП и заполнения их электропроводящим проппантом суммарный эффект возрастает. Данные об аномалии электрического поля показали максимальное отклонение от фонового значения более чем на 2 %. При достаточной электропроводности исследуемого объекта магнитное поле тоже становится информативным.
-
Дата отправки2021-03-16
-
Дата принятия2021-07-27
-
Дата публикации2021-09-29
Выделение глубокозалегающего рассольного водоносного горизонта в породах хемогенного разреза по данным геофизических исследований скважин и 2D-сейсморазведки
Развитие производства калийных удобрений является важной стратегической задачей, стоящей перед российской агропромышленностью. Запасы открытых месторождений калийно-магниевых солей при ежегодно растущих темпах добычи заметно снижаются, что требует обеспечения стабильного восполнения ресурсной базы как за счет открытия новых месторождений, так и освоения глубоко залегающих продуктивных горизонтов на уже разрабатываемых месторождениях. Освоение месторождений калийно-магниевых солей в большинстве случаев ведется шахтным методом. Для любого соляного месторождения основной проблемой является вода. Сухие соляные выработки не нуждаются во вспомогательных укреплениях и прекрасно выдерживают горное давление, но при поступлении воды они начинают интенсивно обрушаться, поэтому особое внимание уделяется гидроизоляции шахт. Определение пространственного положения и физико-механических свойств водоносного и водозащитного горизонтов в геологическом разрезе являются важным этапом разведки месторождения солей. Результаты этих исследований позволяют обосновать оптимальную систему разработки месторождения с целью минимизации экологических и экономических рисков. На территории России расположено уникальное по геологическому строению месторождение калийно-магниевых солей, продуктивный горизонт которого залегает на значительной глубине и имеет над кровлей региональный водоносный горизонт, что существенно ограничивает процесс разработки. Для определения параметров исследуемого объекта были проанализированы данные сейсморазведки МОВ ОГТ и комплекса скважинных методов радиоактивного и акустического каротажа с привлечением данных ВИКИЗ. В результате проведенного анализа установлено расположение водоносной толщи, определены средние мощности водоносных горизонтов и возможных водозащитных толщ. По результатам исследований были предложены методы повышения эксплуатационной надежности основного ствола проектируемой шахты с целью минимизации рисков прорыва воды в ствол шахты.
-
Дата отправки2021-01-19
-
Дата принятия2021-07-27
-
Дата публикации2021-09-29
Геолого-структурная характеристика массива глубоких горизонтов месторождения Трубка «Удачная»
- Авторы:
- Е. В. Серебряков
- А. С. Гладков
Для скальных массивов, сложенных крепкими породами, структурная нарушенность является определяющим показателем устойчивости горнотехнических конструкций. Присутствие в массиве пересекающихся структурных элементов снижает прочность пород и приводит к формированию потенциальных структур обрушения. Помимо этого, дизъюнктивные деформации, пронизывающие толщи пород, представляют собой каналы миграции флюидов и соединяют водоносные горизонты в единую систему. Установлено, что наиболее крупные из них – разломы восток-северо-восточного, северо-восточного и северо-западного направлений – формируют кимберлитовмещающий узел трубки «Удачная». Указанные разломы представляют собой зоны повышенной трещиноватости, дробления, тектонического рассланцевания и отличаются от сопряженных участков повышенной деструкцией горного массива. Специфика распределения тектонических трещин в пределах структурно-литологических доменов определяется наличием разноориентированных преобладающих систем тектонической трещиноватости, а также различиями в их количественных показателях. Основные системы с некоторыми исключениями формируют диагональную сеть трещин (северо-восток – северо-запад), свойственную более крупным структурным формам – разломам. Несмотря на отличия в ориентировках падения систем, большая часть из них укладывается в выделенные направления, что характерно как для кимберлитов, так и для осадочных толщ. Общая нарушенность массива, выраженная через объем элементарного блока, наиболее высокая в пределах западного рудного тела. Фрикционные свойства трещинных структур имеют средние значения для подобного класса месторождений. Учет геолого-структурных данных при проектировании и разработке новых горизонтов месторождения позволит соблюсти необходимый баланс между эффективностью и безопасностью проводимых работ.
-
Дата отправки2021-04-15
-
Дата принятия2021-07-27
-
Дата публикации2021-09-29
Анализ применения и воздействия углекислотных сред на коррозионное состояние нефтегазовых объектов
В продукции ряда эксплуатируемых в настоящее время добычных объектов (Бованенковское, Уренгойское нефтегазоконденсатные месторождения и др.) содержится повышенное количество коррозионно-активного СО 2 . Влияние СО 2 на коррозию стальных инфраструктурных объектов определяется условиями его применения. Диоксид углерода имеет потенциально широкий спектр использования на нефтегазовых объектах для решения технологических задач (при добыче, транспортировке, хранении и др.). Каждое из агрегатных состояний СО 2 (газовое, жидкое и сверхкритическое) используется и оказывает влияние на коррозионное состояние нефтегазовых объектов. В статье проанализированы результаты имитационных испытаний и выполнена оценка коррозионного влияния СО 2 на типичные стали (углеродистые, низколегированные и легированные), применяемые на промысловых объектах. Выявлены основные факторы, влияющие на интенсивность процессов углекислотной коррозии в основных условиях добычи углеводородов с СО 2 , хранения и использования его для различных технологических целей. Развитие углекислотной коррозии сопровождается и характеризуется локализацией коррозии и образованием дефектов (питтингов, язв и др.). Даже легированные стали не всегда стойки в условиях присутствия влаги и повышенных парциальных давлений СО 2 , особенно при наличии дополнительных факторов коррозионного влияния (температуры, агрессивных примесей в газе и др.).
-
Дата отправки2021-02-09
-
Дата принятия2021-07-27
-
Дата публикации2021-09-29
Разработка алгоритма определения технологических параметров нагнетания кислотного состава при обработке призабойной зоны пласта с учетом экономической эффективности
Актуальность научного исследования обусловлена низкой долей успешных соляно-кислотных обработок призабойных зон карбонатных коллекторов на территории Пермского края вследствие недостаточно внимательного проектирования и проведения мероприятий по интенсификации добычи нефти. В рамках данной статьи представлена разработка программы, в основу которой заложен алгоритм, позволяющий определить соответствующие максимальной экономической результативности объем и темп закачки кислотного состава в продуктивный пласт при проведении соляно-кислотной обработки. Суть предложенного алгоритма заключается в нахождении наибольшей прибыли от мероприятия по повышению нефтеотдачи пласта в зависимости от затрат на его реализацию и доходов от дополнительно добытой нефти. Работа алгоритма осуществляется по принципу перебора значений объема и темпа закачки кислотной композиции и их сохранения при достижении максимальной разницы между доходами и затратами, соответствующими данным технологическим параметрам нагнетания. В основу методики положены исследования Дюпюи по фильтрации жидкостей в пласте и результаты экспериментов Даккорда и Ленорманда по изучению изменения дополнительного фильтрационного сопротивления в околоскважинной зоне пласта при ее обработке кислотным составом. При анализе и включении в алгоритм данных исследований отмечается, что разработанная методика учитывает большое количество факторов, включая литолого-минералогический состав горных пород, технологические параметры нагнетания рабочего агента и его свойства, конструкцию скважины, фильтрационные свойства пласта, свойства скважинной продукции. В статье приведен алгоритм, который может быть реализован без затруднений при использовании любого языка программирования, например, Pascal. Также в данной работе представлен подбор оптимальных значений объема и темпа закачки на примере добывающей скважины Чайкинского нефтяного месторождения, располагающегося в пределах Пермского края. Внедрение разработанного алгоритма в практику нефтяного инжиниринга позволит без значительных затрат времени и дополнительных средств более грамотно и качественно подходить к проектированию соляно-кислотных обработок на карбонатных коллекторах.
-
Дата отправки2021-03-11
-
Дата принятия2021-07-27
-
Дата публикации2021-09-29
Обоснование комплексной технологии предупреждения образования асфальтосмолопарафиновых отложений при добыче высокопарафинистой нефти погружными электроцентробежными насосами из многопластовых залежей
- Авторы:
- М. К. Рогачев
- А. Н. Александров
Добыча высокозастывающих аномальных нефтей (с содержанием парафина свыше 30 % по массе) в условиях Крайнего Севера осложняется интенсивным образованием асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) в призабойной зоне продуктивного пласта, внутрискважинном и наземном оборудовании. Существующие способы и технологии борьбы с образованием органических отложений во внутрискважинном оборудовании обладают многими достоинствами, однако их применение при добыче высокопарафинистой нефти не в полной мере предотвращает образование АСПО в колонне лифтовых труб, что приводит к существенному снижению отборов нефти, сокращению межремонтного и межочистного периодов работы добывающих скважин, росту удельных эксплуатационных затрат по депарафинизации. Представленные в статье результаты теоретических и лабораторных исследований показывают, что одним из перспективных способов повышения эффективности эксплуатации скважин, оборудованных погружными установками электроцентробежных насосов, при добыче высокопарафинистой нефти из многопластовых залежей является применение новой комплексной технологии, основанной на совместной добыче высокозастывающей аномальной нефти с нефтью, характеризующейся меньшим содержанием парафина и проявлением структурно-механических свойств, в совокупности с регулированием параметров работы погружного электроцентробежного насоса. Результаты численного моделирования с использованием симулятора установившегося многофазного потока PIPESIM, физико-химических и реологических исследований показывают, что с уменьшением доли высокопарафинистой нефти продуктивного пласта D 2ef в смеси со старооскольской нефтью Кыртаельского месторождения наблюдается снижение массового содержания парафина в смеси и температуры насыщения ее парафином, глубины и интенсивности образования органических отложений в колонне НКТ, температуры застывания, а также улучшение реологических свойств исследуемых структурированных дисперсных систем. В статье приводится описание перспективной компоновки внутрискважинного оборудования для одновременно-раздельной добычи высокопарафинистой нефти из многопластовых залежей Тимано-Печорской провинции, обеспечивающей разобщение зон перфорации двух продуктивных пластов с помощью пакерно-якорной системы при одновременно-раздельной эксплуатации пластов двойной погружной электроцентробежной насосной установкой.
-
Дата отправки2021-04-26
-
Дата принятия2021-07-27
-
Дата публикации2021-09-29
Исследование динамики накопления газа в затрубном пространстве добывающих скважин
Накопление попутного нефтяного газа в затрубном пространстве является одним из негативных факторов, препятствующих интенсификации механизированной добычи нефти. Повышение давления затрубного газа обуславливает рост забойного давления, снижение противодавления на пласт и притока пластового флюида. Кроме того, накопление газа в затрубном пространстве приводит к оттеснению и снижению уровня жидкости над погружным насосом. Недостаточный уровень погружения насоса (штангового или электроцентробежного) вызывает ряд осложнений в работе установок механизированной добычи, связанных с перегревом узлов насосного оборудования, поэтому разработка технологий оптимизации давления газа в затрубном пространстве является актуальной. Разработан метод расчета интенсивности роста давления газа в затрубном пространстве добывающих скважин, эксплуатируемых погружными насосами. Получена аналитическая зависимость для расчета временного интервала накопления газа в затрубном пространстве, в течение которого динамический уровень снижается до приема насоса. Эта величина может использоваться для оценки периодичности отбора газа из затрубного пространства с помощью компрессоров. Установлено, что скорость роста давления затрубного газа во времени нелинейно возрастает по мере увеличения газового фактора и снижения обводненности, а также линейно возрастает с увеличением дебита жидкости. Проанализировано влияние эксплуатационного (газового фактора) и технологического (величины поддерживаемого давления газа в затрубном пространстве) факторов на подачу подвесного поршневого компрессора с приводом от станка-качалки, предназначенного для принудительной откачки и перепуска затрубного газа в выкидную линию скважины.
-
Дата отправки2020-10-26
-
Дата принятия2021-07-28
-
Дата публикации2021-09-29
Исследование влияния геодинамической позиции углепородных отвалов на их эндогенную пожароопасность
- Авторы:
- А. С. Батугин
- А. С. Кобылкин
- В. Р. Мусина
В работе исследуется гипотеза, согласно которой одним из факторов, влияющим на самовозгорание углепородных отвалов, является его геодинамическая позиция, т.е. расположение в геодинамически опасной зоне (ГОЗ) на границе блоков земной коры. Данная гипотеза выдвинута на основе научных представлений о блочном строении земной коры и имеющихся статистических данных о расположении горящих отвалов и изучается с применением компьютерного моделирования. В качестве объекта исследования выбран отвал, находящийся в районе Восточного Донбасса. Результаты моделирования показывают, что проникновение воздуха в тело отвала из шахты через ГОЗ, которая пересекает зону ведения горных работ, возможно при избыточном давлении 1000 Па, создаваемым шахтными вентиляторами главного проветривания. Появление очага возгорания в теле отвала вызывает повышение температуры отвальной массы и становится своеобразным триггером, «включающим» аэродинамическую связь между отвалом и окружающей средой, осуществляемую через ГОЗ. Сделан вывод, что установление аэродинамической связи между горными выработками и отвалом через ГОЗ может являться важным фактором, способствующим эндогенной пожароопасности углепородных отвалов. Результаты моделирования могут быть использованы при разработке проектов мониторинга углепородных отвалов и мероприятий по борьбе с их самовозгоранием
-
Дата отправки2021-06-15
-
Дата принятия2021-08-27
-
Дата публикации2021-09-29
Перспективы использования современных технологических решений при отработке пологих пластов угля с учетом опасности формирования очагов его самовозгорания
- Авторы:
- В. П. Зубов
- Д. Д. Голубев
Самовозгорание угля остается важной проблемой для угольных шахт, которая может привести к взрыву метана и угольной пыли. Аварии, связанные с самовозгоранием угля, могут нанести угледобывающим компаниям значительные экономические убытки, а также влекут за собой социальный ущерб – травмы и гибель людей. На шахтах Кузбасса известны аварии, произошедшие в результате халатного отношения к опасности возникновения очагов самовозгорания угля, жертвами которых стали десятки человек. Анализ аварийных ситуаций, связанных с самовозгоранием угля, показывает, что существующий широкий спектр средств профилактики эндогенных пожаров не обеспечивает полную безопасность при отработке пластов угля, склонного к самовозгоранию, поэтому в шахтах продолжают возникать очаги самовозгорания. Последствия, которые могут возникнуть в результате взрыва метана, инициированного очагом самовозгорания, указывают на необходимость совершенствования применяемых технологий. Цель работы – определить влияние современных технологических решений, применяемых на действующих шахтах при подземной отработке пологих пластов угля, склонного к самовозгоранию, и разработать новые решения, позволяющие снизить эндогенную пожароопасность. Представлены выводы о влиянии оставления целиков угля в выработанном пространстве, изолированного отвода воздуха из очистного забоя по выработанному пространству, длины очистного забоя и выемочного столба и других факторов на опасность формирования очагов самовозгорания. Также сделаны выводы о возможности использования современных технологических решений в будущем.
-
Дата отправки2021-03-31
-
Дата принятия2021-09-29
-
Дата публикации2021-09-29
Методология моделирования нелинейных геомеханических процессов в блочных и слоистых горных массивах на моделях из эквивалентных материалов
- Авторы:
- Б. Ю. Зуев
Цель исследований – разработка методологии, повышающей достоверность воспроизведения и исследования на моделях из эквивалентных материалов сложных нелинейных процессов деформирования и разрушения структурированных горных массивов под влиянием подземных горных работ для обеспечения более точного прогноза возникновения опасных явлений и оценки их последствий. Разработаны новые подходы к критериям подобия, базирующиеся на основополагающих законах термодинамики; новые ти пы эквива лентных материалов, удовлетворяющих этим критериям; системы формирования различных начальных и граничных условий, регулируемых с помощью специально разработанных компьютерных программ; новые технические средства более надежного определения напряжений в моделях; новые методы решения обратных геомехани ческих задач при отсутствии необходимых исходных натурных данных. С использованием разработанной методологии решен ряд сложных нелинейных задач, связанных с оценками колебательного характера измене ния опорного давления при динамических процессах обрушения кровли; диапазонов изменения частоты процессов при деформировании и разрушении элементов массива, диапазонов изменения их ускорений; пара метров сдви жений с нарушением сплошности массива под влиянием горных работ: секущих трещин, отслоений, зияющих пу стот, учет которых необходим для оценки опасности формирования сплошных водопроводящих ка налов в водозащитной толще.
-
Дата отправки2021-06-01
-
Дата принятия2021-07-27
-
Дата публикации2021-09-29
Индикаторная оценка надежности функционирования шахтных вентиляционно-дегазационных систем
- Авторы:
- Н. О. Каледина
- В. А. Малашкина
Управление газовыделением в шахтах осуществляется вентиляционно-дегазационными системами, которые обеспечивают аэрологическую безопасность шахт или минимизируют аэрологические риски. Система вентиляции шахты и отдельных ее участков включает значительное число технических устройств и оборудования, а воздуховодами являются преимущественно горные выработки, состояние которых определяет качество вентиляционной сети (ее пропускную способность) и зависит от ряда горнотехнических факторов. Аналогичным образом одними из важнейших элементов дегазационной системы, включающей свою цепочку технологического оборудования, являются скважины, а в ряде случаев и горные выработки. Таким образом, шахтные системы вентиляции и дегазации нельзя отнести к чисто техническим системам, так как они включают горнотехнические элементы, характеризующиеся высокой изменчивостью определяющих параметров. Для оценки их надежности приходится использовать различные комбинированные методы, включающие дополнительные характеристики применительно к горной составляющей. При этом надежность технических устройств, обеспечивающих функционирование шахтных вентиляционно-дегазационных систем, в значительной степени определяет эффективность (устойчивость и надежность) работы этих систем и, следовательно, влияет на уровень аэрологических рисков. Описанный подход к оценке надежности вентиляционно-дегазационных систем угольных шахт при анализе аэрологических рисков базируется на разработанной системе индикаторов риска по фактору метана и позволит определять динамику риска в автоматическом режиме на основе контроля параметров состояния вентиляционно-дегазационной системы.
-
Дата отправки2020-12-16
-
Дата принятия2021-07-27
-
Дата публикации2021-09-29
Особенности формирования теплового режима в воздухоподающих стволах в холодный период года
- Авторы:
- А. В. Зайцев
- М. А. Семин
- О. С. Паршаков
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.
-
Дата отправки2021-03-30
-
Дата принятия2021-07-27
-
Дата публикации2021-09-29
Комплексное освоение железорудных месторождений на основе конкурентоспособных подземных геотехнологий
- Авторы:
- В. Л. Трушко
- О. В. Трушко
В статье представлен аналитический обзор современного состояния железорудной базы черной металлургии России и мира, выделены крупнейшие железорудные провинции и производители железной руды. Выявлены перспективные направления развития и повышения качества железорудной базы России и особенности освоения новых месторождений богатых железных руд. Предложены эффективные технологии разработки месторождений богатых железных руд, обеспечивающие увеличение объемов добычи. Выполнено геомеханическое обоснование рациональных технологических параметров, которые легко адаптируются к изменениям горно-геологических условий. На основе результатов натурных исследований обосновано применение упруго-пластической модели с критерием прочности Кулона – Мора для моделирования изменения напряженно-деформированного состояния рудного массива при ведении горных работ и разработаны рекомендации по обеспечению устойчивости горных выработок. Представлены эффективные инженерно-технические решения комплексного освоения и глубокой переработки богатых железных руд с получением фракционированной аглоруды, повышающей эффективность металлургических процессов, производством высокосортных железоокисных пигментов и железорудных брикетов, повышающих конкурентоспособность железорудных компаний и полноту использования ресурсного потенциала месторождений.