Контент доступен по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная. |
Физические характеристики и фильтрационно-емкостные свойства перспективных нефтегазоносных горизонтов в низах продуктивной толщи на сухопутных площадях Азербайджана (на примере месторождения Каламаддин)Гурбанов В.Ш., Гасанов А.Б., Нариманов Н.Р., Султанов Л.А., Ганбарова Ш.А. Получена: 26.04.2017 Принята: 12.07.2017 Опубликована: 15.09.2017 http://dx.doi.org/10.15593/2224-9923/2017.3.1
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация: В последние годы в Республике Азербайджан осуществляется передислокация буровых разведочных работ из восточных районов в менее изученные центральные и западные. При этом особую важность обретают обобщение имеющегося геолого-геофизического материала, оценка перспективности отдельных литолого-стратиграфических комплексов и прогнозирование глубокозалегающих нефтегазовых резервуаров. В данной работе приведен анализ комплексных петрофизических данных. При этом интерпретировались коллекторские и петрофизические свойства пород мезокайнозойских отложений, взятых из пробуренных поисково-разведочных скважин и геологического материала площадей Каламаддинского нефтегазоносного района, где широко распространены отложения продуктивной толщи – нижний плиоцен.
В результате анализа и интерпретации геолого-геофизических и петрофизических материалов установлено, что к нефтегазоносным коллекторам относятся в основном трещиноватые вулканогенно-осадочные и карбонатные породы. Приведены краткие петрофизические характеристики пород разреза земной коры Каламаддинского нефтегазоносного района. На основании обобщенных данных был составлен схематический график, отражающий изменение пористости пород по разрезу. Согласно этому графику с глубиной пористость пород уменьшается, а плотность и скорость распространения ультразвуковых волн повышаются. Полученные обобщения позволяют прийти к выводу, что изменение коллекторских свойств пород в широком диапазоне по площади Каламаддин связано с литологической неоднородностью комплексов пород, разнообразием глубины их залегания и в связи с этим с различием термобарических и сложностью тектонических условий. Результаты разных петрофизических методов исследований показывают, что коллекторские свойства пород в целом ухудшаются с глубиной. Однако в отдельных случаях в глинистых и карбонатных породах коллекторские свойства могут улучшиться за счет появления вторичной пористости при относительно жестких термобарических условиях.
Кроме того, установлены зависимости между физическими параметрами и вещественным составом для отдельных разновидностей пород. Исследования проводились в атмосферных и термодинамических условиях.
Ключевые слова: горные породы, свита, пористость, глубина, скважина, плотность, петрофизика, горизонт, бурение, геофизика, нефтегазонакопление.
Сведения об авторах: Гурбанов Вагиф Шыхы оглы
Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности
vagifqurbanov@mail.ru
1010, Республика Азербайджан, г. Баку, пр. Азадлыг, 20
Гасанов Адалат Бадал оглы
Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности
adalathasanov@yahoo.com
1010, Республика Азербайджан, г. Баку, пр. Азадлыг, 20
Нариманов Нариман Рустам оглы
Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности
n.narimanov@asoiu.edu.az
1010, Республика Азербайджан, г. Баку, пр. Азадлыг, 20
Султанов Латиф Агамирза оглы
Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности
latif.sultan@mail.ru
1010, Республика Азербайджан, г. Баку, пр. Азадлыг, 20
Ганбарова Шура Али кызы
Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности
qanbarova1964@mail.ru
1010, Республика Азербайджан, г. Баку, пр. Азадлыг, 20
Список литературы: 1. Геология нефтяных и газовых месторождений Азербайджана / А.А. Али-заде, Г.А. Ахмедов, А.М. Ахмедов, А.К. Алиев, М.М. Зейналов. – М.: Недра, 1966. – 390 с.
2. Юсифзаде Х.Б. Применение современных технологий в области разведки и добычи нефтегазовых месторождений в Азербайджане // Журнал АНХ. – 2013. – № 7–8. – С. 3–13.
3. Hasanov A.B., Balakishibayli Sh.A. The influence of recent geodynamics on the physicomechanical state of the geological environment of the sedimentary cover // Evaluation of synthetic elastic parameters of reservoirs, fluid phase saturation and temperatures in the depths: materials of international workshop. – Baku, 2010. – P. 101–108.
4. Гадиров В.Г. Магматический вулканизм среднекуринской впадины Азербайджана и его роль в скоплении углеводородов [Электронный ресурс]. – URL: http://sinp.com.ua/work/679254/Magmaticheskij-vulkanizm-Srednekurinskoj-vpadiny (дата обращения: 12.01.2017).
5 Керимов К.М., Рахманов Р.Р., Хеиров М.Б. Нефтегазоносность Южно-Каспийской мегавпадины. – Баку, 2001. – 317 с.
6. Хаин В.Е. Тектоника нефтегазоносных областей Юго-Восточного погружения Большого Кавказа. – М.: Гостоптехиздат, 1958. – 224 с.
7. Справочник по литологии / под ред. Н.Б. Вассоевича. – М., 1988. – 509 с.
8. Справочник по геологии нефти и газа. – М.: Недра, 1988. – 480 с.
9. Бабазаде Б.Х., Путкарадзе Л.А. О поисках залежей газа и нефти в прибрежной морской зоне Апшеронского полуострова и Бакинского архипелага // Геология нефти и газа. – 1961. – № 10. – С. 7–11.
10. Соколов Б.А. Эволюция и нефтегазоносность осадочных бассейнов. – М.: Наука, 1980. – 243 с.
11. Успенская Н.Ю., Таусон Н.Н. Нефтегазоносные провинции и области зарубежных стран. – М.: Недра, 1972. – 283 с.
12. Али-Заде А.А., Салаев С.Г., Алиев А.И. Научная оценка перспектив нефтегазоносности Азербайджана и Южного Каспия и направление поисково-разведочных работ. – Баку: Элм, 1985. – 227 с.
13. Landolt-Bornstein tables. Physical properties of rocks, subvolume B / ed. G. Angenheister. – N.Y., 1983. DOI: 10.1007/b20009
14. Theoretical and experimental investigations of physical properties of rocks and minerals under extreme p,T-conditions. – Berlin: Academie Verlag, 1979. – 232 p.
15. Afandiyeva M.A., Guliyev I.S. Maicop Group-shale hydrocarbon complex in Azerbaijan // 75th EAGE Conference & Exhibition incorporating SPE EUROPEC. – London, 2013. – P. 06–13. DOI: 10.3997/2214-4609.20130979
16. Салманов А.М., Сулейманов А.М., Магеррамов Б.И. Палеогеология нефтегазоносных районов Азербайджана. – Баку, 2015. – 470 с.
17. Керимов К.М. Глубинное строение и нефтегазоносность депрессионных зон Азербайджана и Южного Каспия. – Баку, 2009. – 440 с.
18. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых / под ред. Н.Б. Дортман. – М.: Недра, 1976. – 527 с.
19. Воларович М.П., Баюк Е.И., Ефимова Г.А. Упругие свойства минералов при высоких давлениях. – М.: Наука, 1975. – С. 130.
20. Геологическое строение и коллекторские свойства мезокайнозойских отложений Джарлы-Саатлинского нефтегазоносного района на больших глубинах / В.Ш. Гурбанов, Н.Р. Нариманов, Л.А. Султанов, М.С. Бабаев // Известия Уральского государственного горного университета. – 2016. – № 2(42). – С. 25–27. DOI: 10.21440/2307-2091-2016-2-25-27
21. Гурбанов В.Ш., Султанов Л.А. О нефтегазоносности мезозойских отложений Азербайджана // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – 2015. – № 16. – С. 7–13. DOI: 10.15593/2224-9923/2015.16.1
22. Составление каталога коллекторских свойств мезокайнозойских отложений месторождений нефти-газа и перспективных структур Азербайджана: отчет Науч.-исслед. ин-та геофизики – 105-2009 / Фонды управления геофизики и геологии. – Баку, 2010.
23. О результатах петрофизических исследований отложений продуктивной толщи нефтегазоносных площадей Бакинского архипелага / М.С. Бабаев, Л.А. Султанов, Ш.А. Ганбарова, Т.А. Алиева // Известия высших технических учебных заведений Азербайджана. – 2014. – № . – С. 7–12.
24. Гурбанов В.Ш., Султанов Л.А., Аббасова Г.Г. Литолого-петрографические и коллекторские свойства мезокайнозойских отложений Прикаспийско-Губинского нефтегазоносного района // Геофизические новости Азербайджана. – 2014. – № 3–4. – С. 10–13.
25. Султанов Л.А., Наджаф-Куиева В.М., Аббасова Г.Г. О закономерности распределения скорости продольных волн и плотности осадочных пород Прикаспийско-Кубинской области и междуречья Куры и Габырры // ХХ Губкинские чтения: тез. докл. – М., 2013.
26. Краткая геолого-геофизическая характеристика разреза земной коры района Саатлинской сверхглубокой скважины СГ-1 / В.Ш. Гурбанов, М.С. Бабаев, Л.А. Султанов, Р.Э. Рустамова // Азербайджан геологу. – 2012. – № 16. – С. 31–37.
27. Physical properties of the mineral system of the Earth’s interior // International Monograph Project 3 CAPG. – Praha, 1985. – 564 p.
28. Lebedev T.S. Model studies of physical properties of mineral matter in high pressure – temperature experiments // Phys. Earth and Planet. Inter. – 1980. – Vol. 25. – P. 292–303. DOI:10.1016/0031-9201(80)90126-0
29. Рахманов Р.Р. Закономерности формирования и размещения зон нефтегазонакопления в мезозойских отложениях Азербайджана. – Баку: Элм, 1985. – 108 с.
30. Кожевников Д.А. Петрофизическая инвариантность гранулярных коллекторов // Геофизика. – 2001. – № 4. – С. 31–37.
31. Рачинский М.З., Чилингар Дж. Результаты геолого-разведочных работ 1990–2005 гг., геологические аспекты перспектив и количественная оценка // Журнал АНХ. – 2007. – № 1. – С. 7–15.
32 Мехтиев У.Ш., Хеиров М.Б. Литолого-петрографические особенности и коллекторские свойства пород калинской и подкирмакинской свит Апшеронской нефтегазоносной области Азербайджана. – Баку, 2007. – Ч. 1. – 238 с.
33. Оценка перспектив нефтегазоносности продуктивных толщ нижнего плиоцена мелководной зоны Апшеронского полуострова и Бакинского архипелага по комплексным данным геолого-геофизических исследований / Р.Р. Рахманов, Л.А. Султанов, В.М. Наджаф-Кулиева, Ш.А. Ганбарова // Материалы междунар. семинара, Ухта, 8–9 февраля 2013. – Ухта, 2013.
Статистическое моделирование расширяющегося тампонажного составаГалкин В.И., Куницких А.А. Получена: 28.06.2017 Принята: 10.07.2017 Опубликована: 15.09.2017 http://dx.doi.org/10.15593/2224-9923/2017.3.2
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация: Рассмотрены вопросы статистической обработки результатов лабораторных исследований расширяющегося тампонажного состава. В качестве расширяющей добавки использовался оксид кальция с ингибиторами реакции гидратации и оксид кальция с двухкальциевым ферритом. Всего испытано шесть вариантов расширяющих добавок. Исследования проводились при двух температурных режимах: 22 и 75 °С. В результате получили выборку результатов. На первом этапе математической обработки данных произведена оценка различий средних значений величин линейного расширения по критерию Стьюдента. Сравнение средних значений по отдельным вариантам показало, что максимальное влияние температуры по изучаемым показателям получено для CaО + феррохромлигносульфонат (ФХЛС) (99/1), минимальное – по CaСО3 + FeSO4 (2:1). Для учета совместного влияния концентрации расширяющей добавки и температуры на величину линейного расширения построены многомерные модели. По многомерным моделям были вычислены модельные значения линейного расширения, и далее они были сопоставлены с экспериментальными значениями. Сопоставления выполнены по двум вариантам: первый вариант – по совокупности всех данных, второй вариант – по шести моделям, построенным по разным добавкам. В результате получены два корреляционных поля, на каждом из которых выделяются три подполя (класса). С помощью линейного дискриминантного анализа выделенные классы описываются линейными дискриминантными функциями. Анализ полученных дискриминантных функций показал, что процессы формирования значений линейного расширения в классах происходят по различным механизмам, поэтому построены уточненные многомерные модели и линейные дискриминантные функции для вычисления значений линейного расширения с учетом выделенных трех классов. Выполненный анализ показал, что формирование значений линейного расширения в диапазоне 1–6 % происходит в зависимости от концентрации добавки и температуры, далее в интервале 6–10 % процесс протекает за счет синергетического эффекта совместного влияния концентрации добавки и температуры.
Ключевые слова: расширяющийся тампонажный состав, регрессионный анализ, корреляционный анализ, математическая модель, скважина, расширяющие добавки.
Сведения об авторах: Галкин Владислав Игнатьевич
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
vgalkin@pstu.ru
614990, Россия, г. Пермь, Комсомольский пр., 29
Куницких Артем Александрович
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
artem_kunitskikh@mail.ru
614990, Россия, г. Пермь, Комсомольский пр., 29
Список литературы: 1. Мазурок П.С. Влияние цементирования нефтяных и газовых скважин на экономику // Бурение и нефть. – 2015. – № 12. – С. 32–35.
2. Evaluation of cement systems for oil- and gas-well zonal isolation in a full-scale annular geometry / L. Boukhelifa, N. Moroni, S.G. James, S. Le Roy-Delage, M.J. Thiercelin, G. Lemaire // SPE Drilling and Completion. – 2005. – № 20 (1). – Р. 44–53. DOI: 10.2118/87195-PA
3. Application of engineered cementing solution to solve long-term cement integrity issues in Tunisia / K. Krusche, C.R. Johnson, N.Y. Braud, H.B. Ghazi // SPE Annual Technical Conference and Exhibition: Paper presented at the Proceedings. – San Antonio, 2006. – Р. 77–85. DOI: 10.2118/100390-MS
4. Булатов А.И. Детективная биография герметичности крепи нефтяных и газовых скважин: монография. – 3-е изд. – Краснодар: Просвещение-Юг, 2009. – 934 с.
5. Булатов А.И. Концепция качества пробуренных нефтяных и газовых скважин // Бурение и нефть. – 2015. – № 12. – С. 15–19.
6. Булатов А.И. О качестве пробуренной скважины и ее крепи // Бурение и нефть. – 2015. – № 10. – С. 10–12.
7. Булатов А.И. Что представляет собой зацементированное заколонное пространство // Бурение и нефть. – 2016. – № 6. – С. 30–34.
8. Чернышов С.Е., Крапивина Т.Н. Влияние расширяющих добавок на свойства цементного раствора-камня // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – 2010. – № 5. – С. 31–33.
9. Кожевников Е.В. Исследование свойств тампонажных растворов для крепления скважин и боковых стволов с наклонными и горизонтальными участками // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – 2015. – № 17. – С. 24–31. DOI: 10.15593/2224-9923/2015.17.3
10. Mangadlao J.D., Cao P., Advincula R.C. Smart cements and cement additives for oil and gas operations // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2015. – № 129. – Р. 63–76. DOI:10.1016/j.petrol.2015.02.009
11. Cement and concrete nanoscience and nanotechnology / L. Raki, J. Beaudoin, R. Alizadeh, J. Makar, T. Sato // Materials. – 2010. – № 3 (2). – Р. 918–942. DOI: 10.3390/ma3020918
12. Николаев Н.И., Кожевников Е.В. Повышение качества крепления скважин с горизонтальными участками // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – 2014. – № 11. – С. 29–37. DOI: 10.15593/2224-9923/2014.11.3
13. Cheung P.S. Expanding additive for cement composition: patent no. 5.942.031. – 1999. – 24 Aug.
14. Expanding cement for improved wellbore sealing: Prestress development, physical properties, and logging response / J. Thomas, S. Musso, S. Catheline, A. Chougnet-Sirapian, M. Allouche // SPE Deepwater Drilling and Completions Conference: paper presented at the Society of Petroleum Engineers. – 2014. – Р. 506–515. DOI: 10.2118/170306-MS
15. Кривошей А.В. Разработка расширяющихся тампонажных смесей для низких и умеренных температур // Нефтяное хозяйство. – 2005. – № 4. – С. 36–37.
16. Куницких А.А. Исследование модифицирующих добавок к тампонажным растворам // Нефтяное хозяйство. – 2016. – № 5. – С. 46–50.
17. Анализ качества крепления второй ступени по опытным скважинам. Разработка рецептуры расширяющегося тампонажного цемента для крепления продуктивной части скважин: отчет о НИР по договору № 63.01.150.22/17-364 / ООО «КогалымНИПИнефть». – Когалым, 2002.
18. Odler I., Colán-Subauste J. Investigations on cement expansion associated with ettringite formation // Cement and Concrete Research. – 1999. – № 29 (5). – P. 731–735. DOI: 10.1016/S0008-8846(99)00048-4
19. Effect of MgO expanding agent on early performance of oil well cement under three dimensional constraint. Zhongguo Shiyou Daxue Xuebao (Ziran Kexue Ban) / H.J. Zhu, S.D. Hua, Q.S. Wu, C.S. Zhang, T. Yang // Journal of China University of Petroleum (Edition of Natural Science). – 2013. – № 37 (6). – Р. 153–158. DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2013.06.025
20. Исследование расширяющей способности тампонажных составов на основе портландцементов / С.Е. Чернышов [и др.] // Нефтяное хозяйство. – 2013. – № 11. – C. 104–106.
21. Dulu A., Peter R. Practical improvements in CaO-swelling cements // Journal of Petroleumx Science and Engineering. – 2002. – № 36. – Р. 61–70. DOI: 10.1016/S0920-4105(02)00251-6
22. Chatterji S. Mechanism of expansion of concrete due to the presence of dead-burnt CaO and MgO // Cement and Concrete Research. – 1995. – № 25 (1). – Р. 51–56. DOI:10.1016/0008-8846(94)00111-B
23. Агзамов Ф.А., Бабков В.В., Каримов И.Н. О необходимой величине расширения тампонажных материалов // Территория нефтегаз. – 2011. – № 8. – С. 14–15.
24. Куницких А.А. Исследование и разработка расширяющих добавок для тампонажных составов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – 2015. – № 16. – С. 46–53. DOI: 10.15593/2224-9923/2015.16.5
25. Сорокин Л.А. Разработка расширяющихся тампонажных цементов для повышения качества цементирования скважин в интервале температур 60–120 °С: автореф. дис. … канд. техн. наук / Моск. гос. геологоразвед. ун-т. – М., 2005. – 20 с.
26. Куницких А.А., Чернышов С.Е., Вотинов М.В. Исследование динамики гидратации и разработка составов расширяющих добавок к тампонажным растворам // Нефтяное хозяйство. – 2015. – № 8. – С. 42–44.
27. Аветисов А.Г., Булатов А.И., Шаманов С.А. Методы прикладной математики в инженерном деле при строительстве нефтяных и газовых скважин. – М.: Недра-Бизнесцентр, 2003. – 239 с.
28. Галкин В.И., Пономарева И.Н., Репина В.А. Исследование процесса нефтеизвлечения в коллекторах различного типа пустотности с использованием многомерного статистического анализа // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – 2016. – № 19. – С. 145–154. DOI: 10.15593/2224-9923/2016.19.5
29. Андрейко С.С. Разработка математической модели метода прогнозирования газодинамических явлений по геологическим данным для условий Верхнекамского месторождения калийных солей // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – 2016. – № 21. – С. 345–353. DOI: 10.15593/2224-9923/2016.21.6
30. Черных И.А. Определение забойного давления с помощью многомерных статистических моделей (на примере пласта ТЛ–ББ Юрчукского месторождения) // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – 2016. – № 21. – С. 320–328. DOI: 10.15593/2224-9923/2016.21.3.
Способ оценки коэффициента вытеснения нефти на основе стандартных исследований кернаГладких Е.А., Хижняк Г.П., Галкин В.И., Попов Н.А. Получена: 06.06.2017 Принята: 25.07.2017 Опубликована: 15.09.2017 http://dx.doi.org/10.15593/2224-9923/2017.3.3
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация: Статья посвящена проблеме оценки коэффициента вытеснения нефти, определение которого является обязательным этапом при подсчете извлекаемых запасов, технико-экономическом обосновании коэффициента извлечения нефти и осуществлении контроля разработки месторождений. Сложность его лабораторного определения обусловлена трудоемкостью и длительностью опытов. При недостаточном для фильтрационных экспериментов количестве керна или его полном отсутствии коэффициент вытеснения оценивается либо по аналогии с соседними месторождениями, либо по аналитическим зависимостям, получение которых является актуальной задачей.
В процессе обобщения и анализа значительного объема экспериментальных данных авторами разработан способ оценки коэффициента вытеснения нефти без его лабораторного определения. Предложенный способ основан на использовании данных ранее проведенных исследований для построения статистических моделей оценки коэффициента вытеснения с использованием линейного пошагового регрессионного и дискриминантного анализа.
Для реализации способа, наряду с вязкостью нефти, требуется знание фильтрационно-емкостных параметров: пористости, проницаемости, остаточной водонасыщенности, а также объемной плотности породы, определяемых при стандартных исследованиях керна.
В работе приведены основные этапы реализации способа для визейских терригенных отложений месторождений Башкирского свода и Соликамской депрессии Пермского края, а также результаты его применения для башкирских карбонатных отложений указанных тектонических элементов. В процессе анализа исходных данных установлено наличие классов значений, для которых статистически обоснованы регрессионные уравнения, демонстрирующие высокую близость модельных и экспериментальных значений коэффициента вытеснения. По параметрам, входящим в уравнения, сделан вывод об исключительном влиянии начальной нефтенасыщенности на коэффициент вытеснения. Показано, что в коллекторах с низкими фильтрационными характеристиками коэффициент вытеснения определяется их емкостными свойствами.
Ключевые слова: коэффициент вытеснения нефти, керн, аналитическая зависимость, дискриминантный анализ, регрессионный анализ, статистическая модель, вязкость нефти, пористость, проницаемость, остаточная водонасыщенность, объемная плотность породы, стандартные исследования керна, терригенные отложения, карбонатные отложения, регрессионное уравнение.
Сведения об авторах: Гладких Евгений Александрович
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
gladkih.ea@mail.ru
614990, Россия, г. Пермь, Комсомольский пр., 29
Хижняк Григорий Петрович
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
xgp@mail.ru
614990, Россия, г. Пермь, Комсомольский пр., 29
Галкин Владислав Игнатьевич
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
vgalkin@pstu.ru
614990, Россия, г. Пермь, Комсомольский пр., 29
Попов Никита Андреевич
Филиал ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ПермНИПИнефть» в г. Перми
Nikita.Popov@pnn.lukoil.com
614066, Россия, г. Пермь, ул. Советской Армии, 29
Список литературы: 1. ОСТ 39-195–86. Нефть. Метод определения коэффициента вытеснения нефти водой в лабораторных условиях. – М.: Миннефтепром, 1986. – 19 с.
2. Результаты лабораторных исследований по полимерному вытеснению нефти / Г.П. Хижняк, Н.Ю. Балуева, В.А. Мордвинов, И.Р. Юшков // Вестник Пермского государственного технического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – 2006. – Т. 5, № 1. – С. 122–125.
3. Хижняк Г.П., Татаринов И.А., Спасибко А.В. Применение биополимера БП-92 при лабораторном определении коэффициента нефтевытеснения турнейских отложений Аптугайского месторождения // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2007. – № 1. – С. 50–54.
4. Хижняк Г.П., Лядова Н.А. Определение коэффициента нефтевытеснения различными агентами для пород-коллекторов Пермского края // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2008. – № 9. – С. 49–54.
5. Andersen M.A., Duncan B., McLin R. Core truth in formation evaluation // Oilfield Review. – 2013. – № 2. – P. 16–25.
6. Owusu P.A., De Hua L., Nagre R.D. Prognostication of water flooding performance in communicating layered reservoir // International Journal of Earth Sciences and Engineering. – 2015. – Vol. 8(5). – P. 2004–2010. DOI: 10.13140/RG.2.1.3413.7360
7. Kerans C., Lucia F.J., Senger R.K. Integrated characterization of carbonate ramp reservoirs using Permian San Andres Formation outcrop analogs // American Association of Petroleum Geologists Bulletin. – 1994. – № 78. – P. 181–216. DOI: 10.1306/BDFF905A-1718-11D7-8645000102C1865D
8. Распопов А.В., Хижняк Г.П. Обоснование коэффициента вытеснения нефти водой с привлечением результатов исследований объектов-аналогов // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2009. – № 6. – С. 39–43.
9. Хижняк Г.П. Комплексное решение проблемы оценки коэффициента вытеснения нефти в различных геолого-технологических условиях: автореф. дис. … д-ра техн. наук. – Пермь, 2012.
10. Применение обобщенных петрофизических зависимостей при подсчете балансовых и извлекаемых запасов / Б.И. Тульбович, В.Г. Михневич, В.П. Митрофанов, В.Б. Бейзман, Г.П. Хижняк // Проблемы геологии и разработки нефтяных месторождений в районах с истощающимися ресурсами: сб. науч. тр. / БашНИПИнефть. – Уфа, 1989. – Вып. 79. – С. 117–123.
11. Impact of trapping of residual oil by mobile water on recovery performance in miscible enhanced oil recovery processes / P.R. Rampersad, D.O. Ogbe, V.A. Kamath, R. Islam // SPE – Rocky Mountain Regional/Low Permeability Reservoirs Symposium and Exhibition: Proceedings of the SPE Rocky Mountain Regional/Low Permeability Reservoirs Symposium and Exhibition / Society of Petroleum Engineers (SPE), Richardson, TX, United States. – Denver, 1995. – Р. 203–213. DOI: /10.2118/29563-MS
12. Хижняк Г.П. Петрофизические исследования динамических особенностей структуры порового пространства пород-коллекторов в связи с проблемами нефтеизвлечения (на примере залежей Пермского Прикамья): автореф. дис. … канд. техн. наук. – Пермь, 2000.
13. Carbonate reservoir rock typing – the link between geology and SCAL / J.S. Gomes, M.T. Ribeiro, C.J. Strohmenger, S. Negahban, M.Z. Kalam // SPE – Proceedings of the 13th Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference, ADIPEC 2008. – 2008. – Vol. 3. – P. 1643–1656. DOI: 10.2118/118284-MS
14. Опыт применения методики оценки коэффициента нефтевытеснения при проектировании разработки нефтяных месторождений Пермского края / Г.П. Хижняк, Т.Б. Поплаухина, С.В. Галкин, А.А. Ефимов // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2009. – № 8. – С. 42–45.
15. Хижняк Г.П., Распопов А.В., Ефимов А.А. Методические подходы при обосновании коэффициента вытеснения нефти в различных геолого-физических условиях // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2009. – № 10. – С. 32–35.
16. Способ определения коэффициента вытеснения нефти башкирских карбонатных отложений Башкирского свода: заявка на пат. № 028257 РФ, кл. МПК G01N 15/08 Рос. Федерация / Галкин В.И., Гладких Е.А., Хижняк Г.П.; заявитель и патентообладатель Галкин В.И., Гладких Е.А., Хижняк Г.П. – № 2017116297; заявл. 10.05.2017.
17. Способ определения коэффициента вытеснения нефти башкирских карбонатных отложений Соликамской депрессии: заявка на пат. № 028256 РФ, кл. МПК G01N 15/08 Рос. Федерация / Галкин В.И., Гладких Е.А., Хижняк Г.П.; заявитель и патентообладатель Галкин В.И., Гладких Е.А., Хижняк Г.П. – № 2017116296; заявл. 10.05.2017.
18. Johnson N.L., Leone F.C. Statistics and experimental design. – New York; London; Sydney; Toronto, 1977. – 606 p.
19. Montgomery D.C., Peck E.A. Introduction to linear regression analysis. – New York: John Wiley & Sons, 1982. – 504 p.
20. Tiab D. Modern core analysis. Vol. 1. Theory, core laboratories. – Houston, 1993. – 200 p.
21. Statistics for petroleum engineers and geoscientists [Электронный ресурс] / J.L. Jensen, L.W. Lake, P.W.M. Corbett, D.J. Goggin; ed. L.W. Lake. – New Jersey: Prentice Hall PTR, 1997.
22. Houze O., Viturat D., Fjaere O.S. Dinamic data analysis. – Paris: Kappa Engineering, 2008. – 694 p.
23. Оценка коэффициентов извлечения нефти для месторождений Пермского края на основе статистических моделей / С.В. Галкин, Т.Б. Поплаухина, А.В. Распопов, Г.П. Хижняк // Нефтяное хозяйство. – 2009. – № 4. – С. 38–39.
24. Оценка эффективности воздействия кислотных составов на керны с использованием регрессионного анализа / В.И. Галкин, Г.П. Хижняк, А.М. Амиров, Е.А. Гладких // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – 2014. – № 13. – С. 38–48. DOI: 10.15593/2224-9923/2014.13.4
25. Галкин В.И., Пономарева И.Н., Репина В.А. Исследование процесса нефтеизвлечения в коллекторах различного типа пустотности с использованием многомерного статистического анализа // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – 2016. – Т. 15, № 19. – С. 145–154. DOI: 10.15593/2224-9923/2016.19.5
26. Гладких Е.А., Галкин В.И., Хижняк Г.П. Об оценке коэффициента вытеснения нефти визейских терригенных отложений // Современные тенденции развития науки и технологий: материалы XXIV Междунар. науч.-практ. конф., Белгород, 31 марта 2017 г. – Белгород, 2017. – № 3–2. – С. 62–66.
27. Девис Дж. Статистика и анализ геологических данных. – М.: Мир, 1977. – 353 с.
28. Чумаков Г.Н. Вероятностная оценка эффективности применения метода циклической закачки жидкости в пласт // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – 2014. – № 13. – С. 49–58. DOI: 10.15593/2224-9923/2014.13.5
29. Галкин В.И., Пономарева И.Н., Черепанов С.С. Разработка методики оценки возможностей выделения типов коллекторов по данным кривых восстановления давления по геолого-промысловым характеристикам пласта (на примере фаменской залежи Озерного месторождения) // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – 2015. – № 17. – С. 32–40. DOI: 10.15593/2224-9923/2015.17.4
30. Гладких Е.А., Галкин В.И., Хижняк Г.П. К вопросу определения коэффициента вытеснения нефти водой для визейских терригенных отложений месторождений Соликамской депрессии Пермского края // Новая наука: история становления, современное состояние, перспективы развития: сб. ст. междунар. науч.-практ. конф. – Пермь, 2017. – С. 211–213.
31. Гладких Е.А., Хижняк Г.П. Разработка модели для оценки коэффициента вытеснения нефти (на примере башкирских карбонатных отложений) // Нефтепромысловое дело. – 2017. – № 5. – С. 9–14.
Двухфазный многополюсный компенсированный асинхронный двигатель для нефтяной промышленностиБеляев Е.Ф., Цылев П.Н., Щапова И.Н. Получена: 06.06.2017 Принята: 25.07.2017 Опубликована: 15.09.2017 http://dx.doi.org/10.15593/2224-9923/2017.3.4
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация: Перевод низкопродуктивных нефтяных скважин в непрерывный, более оптимальный, режим эксплуатации возможен при применении для электропривода плунжера плунжерных насосов тихоходных асинхронных электрических двигателей. Производство таких двигателей до настоящего времени сдерживается из-за больших габаритов и низких значений важнейшего энергетического показателя – коэффициента мощности.
Предлагается использование для привода плунжера плунжерных насосов оригинальной конструкции двухфазного тихоходного компенсированного асинхронного двигателя, в которой отсутствуют фазосмещающие элементы, а магнитное поле в воздушном зазоре имеет круговую форму в диапазоне скольжений от 1 до 0.
Уменьшение числа фаз обмотки статора с трех до двух позволяет в 1,5 раза уменьшить габариты двигателя, а осуществление внутренней компенсации намагничивающих токов сетевых обмоток двигателя обеспечивает увеличение коэффициента мощности практически до единицы.
Разработана математическая модель двухфазного тихоходного компенсированного асинхронного двигателя, в основу которой положено уравнение магнитного поля и уравнения Кирхгофа для двух сетевых и двух компенсационных обмоток статора. Описывается последовательность решения уравнений и расчета векторного магнитного потенциала и рабочих характеристик двухфазного тихоходного компенсированного асинхронного двигателя.
Приводятся технические данные и результаты моделирования опытного образца двухфазного компенсированного асинхронного двигателя, на статоре которого размещается обмотка, ее токи возбуждают 10 пар полюсов. Анализ полученных результатов подтверждает возможность и целесообразность разработки и массового внедрения в нефтяной промышленности высокоэкономичных энергоэффективных двухфазных компенсированных тихоходных асинхронных двигателей.
Ключевые слова: низкопродуктивная скважина, электропривод плунжера, двухфазный асинхронный двигатель, внутренняя компенсация реактивной мощности, математическая модель двухфазного компенсированного двигателя.
Сведения об авторах: Беляев Евгений Фролович
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
irina.shchapova@gmail.com
614990, Россия, г. Пермь, Комсомольский пр., 29
Цылев Павел Николаевич
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
pcpn@pstu.ru
614990, Россия, г. Пермь, Комсомольский пр., 29
Щапова Ирина Николаевна
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
irina.shchapova@gmail.com
614990, Россия, г. Пермь, Комсомольский пр., 29
Список литературы: 1. Построение статистических моделей оценки коэффициента извлечения нефти для эксплуатационных объектов Пермского Прикамья / В.И. Галкин, С.В. Галкин, В.Л. Воеводкин, В.Г. Пермяков // Нефтяное хозяйство. – 2011. – № 2. – С. 86–88.
2. Справочная книга по добыче нефти / под. ред. Ш.К. Гиматудинова. – М.: Недра, 1974. – 704 с.
3. Справочник по электрическим машинам: в 2 т. / под общ. ред. И.П. Копылова, Б.К. Клокова. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – Т. 1. – 456 с.
4. Alves M.F., Burke P.E. Single-sided linear induction motor with magnetic material in the secondary // Conference Record of the IEEE Industry Applications Conference 1973, Eighth Annual Meeting. – Milwaukee, 1973. – P. 321–329.
5. Каталог нефтяного оборудования, средств автоматизации, приборов и спецматериалов / В.Л. Архангельский [и др.]. − М.: ВНИИОЭНГ, 1994.− Т. 2. – 216 с.
6. Нефтегазовое дело: учеб. пособие: в 6 т. / под ред. А.М. Шаммазова. Т. 3. Добыча нефти и газа / под ред. Ю.В. Зейгмана. – СПб.: Недра, 2011. – 285 с.
7. Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти: учеб. пособие для вузов. − М.: Нефть и газ, 2003. − 816 с.
8. Цылев П.Н., Щапова И.Н. Направления повышения коэффициента мощности асинхронных электроприводов механизмов предприятий нефтяной отрасли // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. − 2015. − № 16. − С. 77−85. DOI: 10.15593/2224-9923/2015.16.9
9. Цылев П.Н., Щапова И.Н., Щапов В.А. Повышение энергоэффективности асинхронных электромеханических преобразователей энергии электропривода скважинных штанговых насосов // Нефтяное хозяйство. − 2014. − № 5. − С. 110–113.
10. Чаронов В.Я. Экономичные электроприводы для станков-качалок малодебитных скважин // Нефтяное хозяйство. − 1996. − № 12. − С. 46–48.
11. Retter G.J. The dyadic analysis of partially asymmetrical machines // Archiv für Elektrotechnik. – 1978. – Vol. 60, iss. 2. – P. 69–78. DOI: 10.1007/BF01578628
12. Цылев П.Н., Щапова И.Н. Высокоэффективные тихоходные асинхронные преобразователи энергии малой мощности для нефтяной промышленности // Нефтяное хозяйство. – 2013. – № 4. – С. 62–65.
13. Page C.H. Reactive power in nonsinusoidal situations // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. – 1980. – Vol. 29, iss. 4. – P. 420–423. DOI: 10.1109/TIM.1980.4314971
14. A new definition of instantaneous active-reactive current and power in three-phase circuits, and its application / A. Nabae, A. Yoshikawa, L. Cao, T. Tanaka // Electrical Engineering in Japan (English translation of Denki Gakkai Ronbunshi). – 1997. – Vol. 121, iss. 2. – P. 83–91.
15. Кисаримов Р.А. Справочник электрика. – 4-е изд., исправл. и доп. – М.: Радиософт, 2010. – 512 с.
16. Eldhemy S.A. Theory of zero-sequence performance in induction machines without/with multiple armature reaction // Electric Machines and Power Systems. – 1989. – Vol. 17, № 4–5. – Р. 295–313. DOI: 10.1080/07313568908909434
17. Vaske P. Über die Drehfelder und Drehmomente symmetrischer Komponenten in Induktionsmaschinen // Archiv für Elektrotechnik. – 1963. – Vol. 48, iss. 2. – P. 97–117. DOI: 10.1007/BF01419338
18. Ермолин Н.П. Электрические машины: учеб. для втузов. – М.: Высшая школа, 1975. – 295 с.
19. Вольдек А.И. Электрические машины. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергия, 1974. − 839 с.
20. Копылов И.П. Электрические машины. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 360 с.
21. Кацман М.М. Электрические машины автоматических систем: учеб. для электроприборостроит. спец. техникумов / под ред. Ф.М. Юферова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1979. − 261 с.
22. Тихоходный асинхронный преобразователь энергии: пат. 2402141 Рос. Федерация / Беляев Е.Ф., Цылев П.Н., Власов Е.А. – № 2009141468/07; заявл. 09.11.09; опубл. 20.10.10, Бюл. № 29. – 9 с.
23. Повышение эффективности добычи нефти из низкодебитных скважин за счет совершенствования электрооборудования станков-качалок / Е.Ф. Беляев, Е.А. Власов, Е.М. Огарков, П.Н. Цылев // Нефтепромысловое дело. – 2010. – № 7. – С. 66–70.
24. Сергеев П.С., Виноградов Н.В., Гореинов Ф.А. Проектирование электрических машин. – М.: Энергия, 1970. – 632 с.
25. Технический каталог электродвигателей ВЭМЗ (2010 г.) [Электронный ресурс]. – URL: http://www.vemp.ru/ prod/motors.html (дата обращения: 26.03.2014).
26. Беляев Е.Ф., Шулаков Н.В. Дискретно-полевые модели электрических машин: учеб. пособие. − Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2009. – Ч. I, II. – 457 с.
27. Petrov L.P. Die Modelierung der energieverluste in asynchronmotoren unter beachtung der elektromagnetischen ubergangsprozesse // Elektrie. – 1980. – Vol. 34, № 7. – S. 375–379.
28. Нейман Л.Р., Калантаров П.Л. Теоретические основы электротехники: учебник для электротехн. и энергет. вузов и факультетов: в 3 ч. Ч. 3. Теория электромагнитного поля. – М.; Л.: Госэнергоиздат, 1959. – 232 с.
29. Vas P. Modified symmetrical components theory and its application in the theory of asymmetrical induction motors // Periodica Polytechnica, Electrical Engineering. – 1978. – Vol. 22, iss. 1. – P. 3–12.
30. Нейман Л.Р., Калантаров П.Л. Теоретические основы электротехники: учебник для электротехн. и энергет. вузов и факультетов: в 3 ч. Ч. 1. Физические основы электротехники и теория цепей постоянного тока. – М.; Л.: Госэнергоиздат, 1959. − 296 с.
31. Ching-Yin Lee, Wei-Yin Lee. Effects of nonsinusoidal voltage on the operation performance of a three-phase induction motor // IEEE Transactions on Energy Conversion. – 1999. – Vol. 14, № 2. – P. 193–201. DOI: 10.1109/60.766983
О механизме локализации очагов газодинамических явлений в почве сильвинитовых пластовБарях А.Б., Андрейко С.С., Федосеев А.К. Получена: 07.06.2017 Принята: 18.07.2017 Опубликована: 15.09.2017 http://dx.doi.org/10.15593/2224-9923/2017.3.5
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация: Рассматриваются результаты геомеханического моделирования напряженно-деформированного состояния соляных пород в условиях слоевой выемки на рудниках ОАО «Беларуськалий», где из пород почвы горных выработок происходят внезапные, достаточно мощные газодинамические явления (ГДЯ) в виде выбросов соли и газа, разрушений пород почвы, сопровождающихся газовыделениями. Там же выявляются участки, потенциально опасные по газодинамическим явлениям из почвы. Для условий Старобинского месторождения калийных солей газовые скопления в породах почвы горных выработок, как правило, приурочены к глинистым прослойкам и слоям в соляных породах, поэтому предполагается, что геомеханической предпосылкой проявления ГДЯ является раскрытие глинистых контактов, что приводит к образованию каналов миграции свободных газов и формированию техногенных газонасыщенных зон под воздействием горных работ.
Постановка задачи включает задание параметров обрушения пород кровли отрабатываемого Третьего калийного пласта, локализацию пластических деформаций во вмещающих породах, раскрытие глинистых контактов в соляной толще. При этом учитывается, что обрушенные породы кровли лавы заполняют выработанное пространство и с учетом разуплотнения формируют техногенную геосреду, которая также включается в расчетную схему математического моделирования. Для определения напряженно-деформированного состояния пород используется модель идеальной упругопластичной среды с внутренним трением. При этом глинистые прослои описываются контактными элементами Гудмана.
По результатам решения ряда модельных задач в двумерной постановке делается вывод о существенном влиянии глинистых прослоев в почве отрабатываемого пласта на возможность реализации газодинамических явлений. Установлено, что при наличии трех глинистых контактов и более в слое подстилающей каменной соли создаются условия для формирования многоярусного очага ГДЯ, образовавшегося при раскрытии газонасыщенных глинистых контактов. Отмечается периодический характер формирования очагов ГДЯ при движении фронта очистных работ.
Ключевые слова: Старобинское месторождение, калийные рудники, горные выработки, калийный пласт, газодинамические явления, внезапные выбросы соли и газа, лава, напряженно-деформированное состояние, горные породы, каменная соль, контактные элементы, математическое моделирование, критерии обрушения, пластические деформации, глинистые прослои, горные работы, метод конечных элементов, численное моделирование.
Сведения об авторах: Барях Александр Абрамович
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук
bar@mi-perm.ru
614007, Россия, г. Пермь, ул. Сибирская, 78а
Андрейко Сергей Семенович
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
ssa@mi-perm.ru
614990, Россия, г. Пермь, Комсомольский пр., 29
Федосеев Антон Кимович
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук
rm_anton@mi-perm.ru
614007, Россия, г. Пермь, ул. Сибирская, 78а
Список литературы: 1. Ковалев О.В. Борьба с газодинамическими явлениями на калийных рудниках // Безопасность труда в промышленности. – 1980. – № 6. – С. 51–53.
2. Duchrow G. The production of potash in East Germany // Glueckauf. – 1990. – Vol. 126, № 21/22. – P. 1016–1033.
3. Duchrow G. Der 100-jährige "Rhönmarsch" in die Kohlensäurefelder des Südthüringischen Kalibergbaus // Zeitschrift für Kunst und Kultur im Bergbau. – 1997. – № 49 (4). – S. 123–147.
4. Cruickshank N.M., Mahtab M.A., Wane M.T. Methods for predicting gas outburst in salt and coal mines // Metallurgical and Petroleum Engineers. – 1986. – Vol. 280, iss. part A. – P. 2079–2084.
5. Андрейко С.С., Блюм М.Ф., Земсков А.Н. Проблемы безопасности горных работ на рудниках ПО «Беларуськалий» в условиях газовыделений и газодинамических явлений // Горный журнал. – 1998. – № 11–12. – С. 88–92.
6. Чужов В.Н., Андрейко С.С. Газодинамические явления из почвы горных выработок в калийных рудниках // Горная механика. – 2001. – № 1–2. – С. 26–30.
7. Прушак В.Я., Щерба В.Я., Андрейко С.С. Анализ геологических условий возникновения газодинамических явлений на Старобинском месторождении калийных солей // Горная механика и машиностроение. – 2002. – № 1. – С. 89–94.
8. Андрейко С.С., Чистяков А.Н., Береснев С.П. Состояние и перспективы решения проблемы газодинамических явлений в калийных рудниках на Верхнекамском и Старобинском месторождениях калийных солей // Горная механика. – 2006. – № 2. – С. 66–72.
9. Андрейко С.С., Иванов О.В., Нестеров Е.А. Борьба с газодинамическими явлениями при разработке Верхнекамского и Старобинского месторождений калийных солей // Научные исследования и инновации. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2009. – Т. 3, № 4. – С. 34–37.
10. Предотвращение газодинамических явлений в почве выработанного пространства лав / В.Я. Щерба, С.С. Андрейко, С.В. Некрасов, В.Я. Прушак, В.С. Зубович // Горный журнал. – 2004. – № 2. – С. 45–48.
11. Li S., Zhang T. Catastrophic mechanism of coal and gas outbursts and their prevention and control // Mining Science and Technology (China). – 2010. – Vol. 20, iss. 2. – P. 209–214. DOI: 10.1016/S1674-5264(09)60186-1
12. María B., Aguado D., González Nicieza C. Control and prevention of gas outbursts in coal mines, Riosa-Olloniego coalfield, Spain // International Journal of Coal Geology. – 2010. – Vol. 69, iss. 4. – P. 253–266. DOI: 10.1016/j.coal.2006.05.004
13. Application of outburst risk indices in the underground coal mines by sublevel caving / J. Toraño, S. Torno, E. Alvarez, P. Riesgo // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. – 2012. – Vol. 50. – P. 94–101. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2012.01.005
14. Hazard evaluation of coal and gas outbursts in a coal-mine roadway based on logistic regression model / Z. Li, E. Wang, J. Ou, Z. Liu // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. – 2015. – Vol. 80. – P. 185–195. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2015.07.006
15. Трубецкой К.Н., Иофис М.А., Есина Е.Н. Особенности геомеханического обеспечения освоения месторождений, склонных к газодинамическим явлениям // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. – 2015. – № 3. – С. 64–71.
16. Андрейко С.С., Петровский Б.И., Андрейко Л.В. Методы прогноза и способы предотвращения газодинамических явлений из почвы горных выработок в рудниках ПО «Беларуськалий» // Горная механика. – 1998. – № 1. – С. 29–35.
17. Прушак В.Я., Щерба В.Я., Андрейко С.С. Анализ геологических условий возникновения газодинамических явлений на Старобинском месторождении калийных солей // Горная механика и машиностроение. – 2002. – № 1. – С. 89–94.
18. Механизм образования свободного газа в очагах газодинамических явлений калийных рудников / В.Я. Щерба, А.А. Тухто, С.С. Андрейко, В.С. Зубович // Горный журнал. – 2004. – № 3. – С. 64–67.
19. Кутырло В.Э. Газодинамические явления в промышленных горизонтах Старобинского месторождения калийных солей // Лiтасфера. – 2007. – № 1. – С. 140–148.
20. Определение критической величины газового давления, способного вызвать газодинамические явления при разработке сильвинитового пласта / С.С. Андрейко, Т.А. Лялина, О.В. Иванов, Е.А. Нестеров // Известия вузов. Горный журнал. – 2013. – № 5. – С. 22–28.
21. Зубов В.П., Смычник А.Д. Внезапные выбросы соли и газа на калийных рудниках и их предупреждение // Горный журнал. – 1998. – № 11–12. – С. 85–87.
22. The characteristic of in situ stress in outburst area of China / J. Han, H.W. Zhang, S. Li, W.H. Song // Original Research Article Safety Science. – 2012. – Vol. 50, iss. 4. – P. 878–884. DOI: 10.1016/j.ssci.2011.08.014
23. Stormont J.C., Daemen J.R. Laboratory study of gas permeability changes in rock salt during deformations // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. – 1992. – Geomech. abstr., 29. – Р. 325–342. DOI: 10.1016/0148-9062(92)90510-7
24. Popp T., Kern H., Schulze O. Evolution of dilatancy and permeability in rock salt during hydrostatic compaction and triaxial deformation // J. Geophys. Res. – 2001. – 106, № B3. – Р. 4061–4078. DOI: 10.1029/2000JB900381
25. Геомеханическое моделирование внезапных разрушений пород почвы горных выработок / И.А. Подлесный, С.П. Береснев, С.С. Андрейко, С.В. Некрасов, Н.А. Литвиновская // Горный журнал. – 2010. – № 8. – С. 28–30.
26. Исследования газоносности пород пласта Третьего калийного горизонта Старобинского месторождения / В.А. Тараканов, И.И. Головатый, С.П. Береснев, С.С. Андрейко, О.В. Иванов // Горный журнал. – 2010. – № 8. – С. 25–27.
27. Исследование механизма формирования опасных по газодинамическим явлениям зон в породах калийного горизонта / С.П. Береснев, В.В. Сенюк, В.И. Гончар, С.С. Андрейко, Н.А. Литвиновская // Горный журнал. – 2010. – № 8. – С. 31–33.
28. Литвиновская Н.А. Газоносность и газодинамические характеристики пород почвы при слоевой выемке Третьего калийного пласта в условиях рудников ОАО «Беларуськалий» // Стратегия и процессы освоения георесурсов: сб. науч. тр. – Пермь: Изд-во Горн. ин-та УрО РАН, 2016. – Вып. 14. – С. 255–258.
29. Кузнецов Г.Н. Механические свойства горных пород. – М.: Углетехиздат, 1947. – 180 с.
30. Zienkiewich O.C. The finite element method in engineering science. – London: Mcgraw-Hill, 1971. – 521 p.
31. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. – М.: Недра, 1987. – 221 c.
32. Baryakh A.A., Fedoseev A.K. Sinkhole formation mechanism // Journal of Mining Science. – 2011. – Vol. 47, iss. 6. – Р. 404–412. DOI: 10.1134/S1062739147040022
33. Критерии и особенности разрушения слоистой кровли камер при разработке Верхнекамского месторождения калийных солей / А.А. Барях, А.Ю. Шумихина, В.Н. Токсаров, С.Ю. Лобанов, А.В. Евсеев // Горный журнал. – 2011. – № 11. – С. 15–19.
34. Goodman R.E. The mechanical properties of joints // Advances in rock mechanics: proceedings of the Third Congress of the International Society for Rock Mechanics. – Denver, 1974. – Vol. 1, part A. – P. 127–140.
35. Groth T. Description and applicability of the BEFEM code // Appl. Rock Mech. Mining. Proc. Conf. Lulea. – London, 1981. – Р. 204–208. DOI: 10.1016/0148-9062(82)90977-9
36. Interaction of layers in salt deposit. 1. Mechanical properties of joints / A.A. Baryakh, I.N. Dudyrev, V.A. Asanov, I.L. Pan’kov // Journal of Mining Science. – 1992. – Vol. 28,
iss. 2. – Р. 145–149. DOI: 10.1007/BF00710733
37. Губанов В.А., Поляков А.Л., Щерба В.Я. Исследование характера восстановления нагрузки на почву лавы позади очистного забоя после выемки верхнего слоя в условиях третьего горизонта ПО «Беларуськалий» // Горный журнал. – 2002. – № 3–4. – С. 39–40.
38. JinFeng Ju, Jialin Xu. Structural characteristic of key strata and strata behavior of a fully mechanized longwall face with 7.0 m height chocks // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. – 2013. – Vol. 58. – P. 46–54. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2012.09.006
39. Губанов В.А. О механизме обрушения пород кровли при слоевой выемке Третьего калийного пласта // Горный журнал. – 2002. – № 3–4. – С. 50–64.
Метод решения обратной задачи Стефана для контроля состояния ледопородного ограждения при проходке шахтных стволовЛевин Л.Ю., Семин М.А., Паршаков О.С., Колесов Е.В. Получена: 25.04.2017 Принята: 18.07.2017 Опубликована: 15.09.2017 http://dx.doi.org/10.15593/2224-9923/2017.3.6
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация: Представлена математическая постановка прямой и обратной задач Стефана для горизонтального слоя породного массива с однородными и изотропными теплофизическими свойствами. В качестве гипотезы принято, что теплообмен в вертикальном направлении пренебрежимо мал по сравнению с теплообменом в горизонтальной плоскости, в начальный момент времени породный массив имеет однородную температуру, а температура на поверхностях замораживающих колонок одинакова для всех колонок и неизменна во времени. Предложен метод, позволяющий с малыми затратами вычислительных ресурсов получить аппроксимационное решение прямой задачи Стефана для случая одиночной замораживающей колонки. На основании предложенного метода построен скоростной алгоритм решения обратной задачи Стефана для случая одиночной замораживающей колонки, основанный на методе градиентного спуска. Проведен анализ влияния на решение вида используемых функций, аппроксимирующих поле температур в зоне охлаждения. Установлено, что временная зависимость радиуса фронта фазового перехода существенно зависит от выбора аппроксимационной функции, а наиболее предпочтительным является использование интегральной показательной функции, являющейся решением одномерного уравнения теплопроводности в цилиндрических координатах. В дальнейшем предложенные метод и алгоритм распространяются на случай множества замораживающих колонок, образующих круговой контур, и произвольного количества контрольных скважин. Представлены результаты расчета обратной задачи Стефана для условий шахтного ствола № 1 строящегося рудника Петриковского горно-обогатительного комбината с учетом инклинометрии скважин на основании данных геологии. Рассмотрено влияние несовместности измерений температуры несколькими контрольными скважинами на получаемое решение. Предложены варианты интерпретации несовместности измеренных в контрольных скважинах температур, проведен вероятностный анализ толщины ледопородного ограждения.
Ключевые слова: искусственное замораживание грунтов, ледопородное ограждение, замораживающая колонка, породный массив, обратная задача Стефана, шахтные стволы, уравнение теплопроводности, фазовый переход, численное моделирование, контрольная скважина, несовместность входных данных, аппроксимация, минимизация функционала, метод градиентного спуска, интегральная показательная функция.
Сведения об авторах: Левин Лев Юрьевич
Горный институт Уральского отделения Российской академии наук – филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук
aerolog_lev@mail.ru
614007, Россия, г. Пермь, ул. Сибирская, 78а
Семин Михаил Александрович
Горный институт Уральского отделения Российской академии наук – филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук
mishkasemin@gmail.com
614007, Россия, г. Пермь, ул. Сибирская, 78а
Паршаков Олег Сергеевич
Горный институт Уральского отделения Российской академии наук – филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук
olegparshakov@gmail.com
614007, Россия, г. Пермь, ул. Сибирская, 78а
Колесов Евгений Викторович
Горный институт Уральского отделения Российской академии наук – филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук
kolesovev@gmail.com
614007, Россия, г. Пермь, ул. Сибирская, 78а
Список литературы: 1. Роменский А.А. Обоснование параметров проходнического цикла и ледопородного ограждения при строительстве вертикальных стволов: дис. … канд. техн. наук. – М., 1983. – 227 с.
2. ПБ 03-428–02. Правила безопасности при строительстве подземных сооружений: утв. Постановлением Госгортехнадзора РФ от 02.11.2001 № 49. М., 2002. – 167 с.
3. Левин Л.Ю., Семин М.А., Зайцев А.В. Контроль и прогноз формирования ледопородного ограждения с использованием оптоволоконных технологий // Стратегия и процессы освоения георесурсов: сб. науч. тр. – Пермь, 2016. – С. 236–238.
4. Левин Л.Ю., Зайцев А.В., Семин М.А. Контроль теплового режима породного массива на основе применения оптоволоконных технологий мониторинга температур в скважинах // Горное эхо. – 2016. – № 1 (62). – С. 35–37.
5. Трупак Н.Г. Замораживание горных пород при проходке стволов. – М.: Углетехиздат, 1954. – 896 с.
6. Трупак Н.Г. Замораживание грунтов в подземном строительстве. – М.: Недра, 1974. – 280 с.
7. Маньковский Г.И. Специальные способы проходки горных выработок. – М.: Углетехиздат, 1958. – 454 с.
8. Долгов O.A. Методика расчета процесса замораживания горных пород при проходке стволов шахт способом замораживания на большую глубину // Замораживание горных пород при проходке стволов шахт. – М.: Изд-во Академии наук СССР, 1961. – С. 9–64.
9. Дмитриев А.П., Гончаров С.А. Термодинамические процессы в горных породах. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1990. – 360 с.
10. Бельферман М.У. Температурное поле ледопородного ограждения шахтных стволов при двухрядном расположении замораживающих колонок // Вопросы организации и механизации горнопроходческих работ / Ин-т горн. дела им. А.А. Скочинского. – М., 1976. – С. 109–116.
11. Harris J.S. Ground freezing in practice. – Thomas Telford Limited, 1995. – 290 p.
12. Andersland O.B., Ladanyi B. An introduction to frozen ground engineering. – Springer US, 1994. – 352 p.
13. Алифанов О.М. Обратные задачи теплообмена. – М.: Машиностроение, 1988. – 280 с.
14. Tikhonov A.N., Arsenin V.Y. Solution of ill-posed problems. – Washington DC: Winston & Sons, 1977. – 258 p.
15. Вабищевич П.Н., Васильева М.В., Павлова Н.В. Численное моделирование термостабилизации фильтрующих грунтов // Математическое моделирование. – 2014. – Т. 26, № 9. – С. 111–125.
16. Мусакаев Н.Г., Романюк С.Н., Бородин С.Л. Численное исследование закономерностей движения фронта фазового перехода в многолетнемерзлых породах // Известия вузов. Нефть и газ. – 2011. – № 6. – С. 122–128.
17. Бородин С.Л. Численные методы решения задачи Стефана // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. – 2015. – Т. 1, № 3. – С. 164–175.
18. Goldman N. Inverse Stefan problems. – Springer Science & Business Media, 2012. – 412 p.
19. Mikkola M., Hartikainen J. Mathematical model of soil freezing and its numerical application // International Journal for Numerical Methods in Engeneering. – 2001. – Vol. 52. – P. 543–557. DOI: 10.1002/nme.300
20. Kruschwitz J., Bluhm J. Modeling of ice formation in porous solids with regard to the description of frost damage // Computational Material Science. – 2005. – Vol. 3–4. – P. 407–417. DOI: 10.1016/j.commatsci.2004.09.025
21. Разработка исходных данных для проекта проходки стволов, в т.ч.: исходные данные по скиповому стволу: отчет о НИР № 58-12, книга 1, этап 10.1. / ОАО «Белгорхимпром». – Минск, 2013. – 192 с.
22. Анализ и обобщение результатов. Выявление закономерностей вариации теплофизических и прочностно-деформационных характеристик горных пород в вертикальном и горизонтальном направлениях на участке Петриковского горно-обогатительного комплекса. Формирование базы данных: отчет о НИР № 58-12, этап 30.2.6. / ОАО «Белгорхимпром». – Минск, 2013. – 230 с.
23. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. – М.: Наука, 1964. – 488 с.
24. Butcher J.C. Numerical methods for ordinary differential equations. – New York: John Wiley & Sons, 2008. – 440 p.
25. Maddox I.J. Elements of functional analysis. – 2nd ed. – Cambridge, 1988. – 256 p.
26. Alexiades V., Solomon A.D. Mathematical modeling of melting and freezing processes. – Washington DC: Hemisphere, 1993. – 336 p.
27. Hu H., Argyropoulos S.A. Mathematical modelling of solidification and melting: a review // Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. – 1996. – Vol. 4. – P. 371–396. DOI: 10.1088/0965-0393/4/4/004
28. Васильев Ф.П. Методы оптимизации. – М.: Факториал Пресс, 2002. – 824 c.
29. Jarny Y., Ozisik M.N., Bardon J.P. A general optimization method using adjoint equation for solving multidimensional inverse heat conduction // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 1991. – Vol. 34, № 11. – P. 2911–2919. DOI: 10.1016/0017-9310(91)90251-9
30. Ozisik M.N. Inverse heat transfer: fundamentals and applications. – CRC Press, 2000. – 352 p.
К вопросу о безопасности жизнедеятельности человека в геологически активных зонахХрамов А.В., Черный К.А., Касаткина Е.А., Молчанова С.Н. Получена: 26.05.2017 Принята: 20.07.2017 Опубликована: 15.09.2017 http://dx.doi.org/10.15593/2224-9923/2017.3.7
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация: В настоящее время к геологически активным зонам относят активные разломы литосферы, особенно земной коры, и обусловленные ими зоны повышенной проницаемости – палеодолины и подземные водотоки, карсты и геологические тела, отличные по составу и строению от вмещающих их горных пород. Имеются данные о том, что в геологически активных зонах резко возрастает смертность, обнаруживается психическая неустойчивость, чаще происходят дорожно-транспортные происшествия. Целью данной работы является оценка частоты суицидов у жителей Санкт-Петербурга, проживающих над геологически активными зонами и вне этих зон, и влияния на них геомагнитных и гравитационных возмущений.
Проанализирована динамика суицидов у жителей 446 многоэтажных домов на территории части Калининского и Василеостровского районов города Санкт-Петербурга, геологическая структура которых наиболее изучена. В период 1999–2003 гг. среди жителей этих домов отмечалось 268 самоубийств. К группе А были отнесены дома, которые находились не менее чем в 40 м от ближайшего тектонического разлома. В группу В были включены жилые здания, находящиеся над разломами или в непосредственной близости от них. В периоды геомагнитных бурь, полнолуния и новолуния число суицидов в группе А снижалось. В группе В магнитные бури и гравитационные возмущения не влияли на частоту суицидов. Отсутствует также достоверная корреляционная зависимость между динамикой суицидов и суточными значениями K-индекса геомагнитного поля, а также между динамикой суицидов и 3-часовой геомагнитной активностью в обеих группах.
Результаты исследований, представленные в настоящей работе, показывают, что объективных доказательств существенного негативного влияния тектонических разломов на проживающих над ними людей не выявлено.
Ключевые слова: суициды, тектонические разломы, геомагнитные бури, гравитационные возмущения, жилые дома, K-индекс, безопасность жизнедеятельности.
Сведения об авторах: Храмов Алексей Владимирович
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»
khralex@mail.ru
197376, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, 5
Черный Константин Анатольевич
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
chernyy_k@mail.ru
614990, Россия, г. Пермь, Комсомольский пр., 29
Касаткина Елена Алексеевна
Полярный геофизический институт Кольского научного центра Российской академии наук
chernyy_k@mail.ru
184209, Россия, Мурманская обл., г. Апатиты, ул. Ферсмана, 14
Молчанова Светлана Николаевна
Балтийский государственный технический университет «Военмех» им. Д.Ф. Устинова
snm_1@rambler.ru
190005, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. 1-я Красноармейская, 1
Список литературы: 1. Серпов В.Ю. Безопасность жизнедеятельности человека в зонах геофизических аномалий Европейской России / под ред. В.Ю. Лизунова и А.В. Храмова. – СПб.: Медицинская пресса, 2005. – 128 с.
2. Вернадский В.И. Живое вещество. – М.: Наука, 1978. – 358 с.
3. Коробова Е.М. О принципах биогеохимического районирования в свете представлений В.И. Вернадского о пространственной организованности биосферы // Вестник Томского государственного университета. – 2013. – Т. 18, вып. 3. – С. 974–977.
4. Храмов А.В., Шатохин И.Т., Шумилов О.И. Экологическое значение Курской магнитной аномалии. Выбор древним человеком мест для поселений // Вестник новых медицинских технологий. – 2001. – № 2. – С. 98.
5. Жидков М.П., Лихачева Э.А., Трифонов В.Г. Оценка положения городов относительно активных разломов на Русской равнине // Известия РАН. Серия географическая. – 1999. – № 2. – С. 51–57.
6. Рудник В.А., Мельников Е.К. Геологический фактор здоровья человека // Жизнь и безопасность. – 1998. – № 2–3. – С. 154–192.
7. Рудник В.А. Зоны геологической неоднородности земной коры и их воздействие на среду обитания // Вестник РАН. – 1996. – № 8. – С. 713–719.
8. Рыжиков Г.В., Раевская О.С. Влияние геомагнитного поля на некоторые показатели психической деятельности // Психологический журнал. – 1982. – № 6. – С. 73–75.
9. Сиващенко П.П., Лучникова О.В. Влияние аномалий естественных геологических разломов на вегетативные системы регуляции организма человека // Восстановление здоровья военнослужащих и гражданского населения в условиях чрезвычайных ситуаций: материалы всерос. науч.-практ. конф. / Воен.-мед. акад. им. СМ. Кирова. – СПб., 2006. – С. 56–57.
10. Бенькова Н.П., Долгинов Ш.Ш. Геомагнитное поле: исследование внутренних и внешних источников со спутников // Электромагнитные и плазменные процессы от Солнца до ядра Земли. – М.: Наука, 1989. – С. 233–246.
11. Трифонов В.Г., Караханян А.С. Геодинамика и история цивилизаций. – М.: Наука, 2004. – 668 с.
12. Ross Adey W. Electromagnetics in biology and medicine // Modern Radio Science. – Oxford University Press, 1993. – P. 231–247.
13. Effect of geomagnetic storms upon blood sedimentation dynamics in ischemic heart diseased patients / Y.I. Gurfinkel, V.L. Voeikov, S.E. Kondakov, P.Y. Demidion, A.Y. Dmitriev, S.Y. Ozerskii // Proceedings of the International Society for Optical Engineering. – 2000. – Vol. 4163. – P. 1–8. DOI: 10.1117/12.407652
14. Kay R. Geomagnetic storms: Association with incidence of depression as measured by hospital admission // The British Journal of Psychiatry. – 1994. – Vol. 164 (3). – P. 403–409. DOI: 10.1192/bjp.164.3.403
15. Palmer S.J., Rycroft M.J., Cermack M. Solar and geomagnetic activity, extremely low frequency magnetic and electric fields and human health at the Earth’s surface // Surveys in Geophysics. – 2006. – Vol. 27, iss. 5. – Р. 557–595. DOI: 10.1007/s10712-006-9010-7
16. Влияние магнитных бурь на динамику оседания крови больных ишемической болезнью сердца / Ю.И. Гурфинкель, В.Л. Воейков, С.Э. Кондаков [и др.] // Космическая экология и ноосфера: тез. докл. Крымского междунар. семинара, 4–9 октября 1999 г. – Партенит, 1999. – С. 6–7.
17. Lednev V.V. Possible mechanisms for the influence of weak magnetic fields on biological systems // Bioelectromagnetics. – 1991. – Vol. 12. – P. 71–76. DOI: 10.1002/bem.2250120202
18. McLeod B.R., Liboff F.R., Smith S.D. Biological systems in transition: sensitivity to extremely low-frequency fields // Electro- and Magnetobiology. – 1992. – Vol. 11(1). – P. 29–42. DOI: 10.3109/15368379209012850
19. Geophysical variables and behavior: XXIX. Impact of atmospheric conditions on occurrences of individual violence among Canadian penitentiary populations / O. Ganjavi, B. Schell, J. Cachon, F. Porporino // Percept Mot Skills.– 1985. – Vol. 61(1). – P. 259–275. DOI: 10.2466/pms.1985.61.1.259
20. Rosch P.J. Bioelectromagnetic and subtle energy medicine. – CRC Press, 2014. – 672 p.
21. Analysis of the seasonal pattern in suicide / T. Partonen, J. Haukka, H. Nevanlinna, J. Lonnqvist // Journal of Affective Disorders. – 2004. – Vol. 81 (2). – P. 133–139. DOI: 10.1016/S0165-0327(03)00137-X
22. Сравнительный анализ гелиогеофизических и социально-экономических факторов в их воздействии на уровень суицидов и смертности от сердечно-сосудистых заболеваний / Е.А. Касаткина, О.И. Шумилов, А.В. Еникеев, А.В. Храмов // Экология человека. – 2008. – № 5. – С. 52–56.
23. Естественные и техногенные низкочастотные магнитные поля как факторы, потенциально опасные для здоровья / Н.Г. Птицына, Дж. Виллорези, Л.И. Дорман, Н. Юччи, М.И. Тясто // Успехи физических наук. – 1998. – Т. 168, № 7. – С. 767–791.
24. Серпов В.Ю. Влияние естественных магнитных полей на безопасность жизнедеятельности человека в зонах геофизических аномалий Европейской части России: автореф. дис. ... д-ра мед. наук. – СПб., 2007. – 34 c.
25. Евдокимов В.И. Комплексная оценка санитарного неблагополучия территорий Курской магнитной аномалии // Здравоохранение Российской Федерации. – 2003. – № 3. – С. 20–28.
26. Влияние космической погоды на заболевания сердечно-сосудистой системы человека в субавроральных широтах / С.Н. Самсонов, Н.Г. Клейменова, О.В. Козырева, П.Г. Петрова // Геофизические процессы и биосфера. – 2013. – Т. 12, № 4. – С. 46–59.
27. Шумилов О.И., Касаткина Е.А., Распопов О.М. Гелиомагнитная активность и уровень экстремальных ситуаций в полярной шапке // Биофизика. – 1998. – Т. 43. – С. 721–726.
28. Natural and man-made influences on suicides in northwestern Russia / O.I. Shumilov, E.A. Kasatkina, T.B. Novikova, M.-L. Sutinen, A.V. Chramov, A.V. Enykeev // Natural Hazards. – 2014. – Vol. 73(2) – P. 439–448. DOI: 10.1007/s11069-014-1078-7
29. Berk M., Dodd S., Henry M. Do ambient electromagnetic fields affect behaviour? A demonstration of the relationship between geomagnetic storm activity and suicide // Bioelectromagnetics. – 2006. – Vol. 27, № 1.– P. 151–155. DOI: 10.1002/bem.20190
30. Gordon С., Berk M. The effect of geomagnetic storms on Suicide // South African Psychiatry Review. – 2003. – Vol. 6. № 3. – P. 24–27.
Новое уравнение для определения избыточного давления взрыва топливовоздушных смесейАлексеев С.Г., Авдеев А.С., Барбин Н.М. Получена: 29.05.2017 Принята: 18.07.2017 Опубликована: 15.09.2017 http://dx.doi.org/10.15593/2224-9923/2017.3.8
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация: Проблемы оценки последствий взрывов топливовоздушных смесей и их предупреждения являются злободневными и имеют практический интерес. Эти взрывы представляют реальную опасность при переработке, транспортировке и хранении топлив на различных промышленных и гражданских объектах. Прогнозирование возможных последствий взрывов топливовоздушных смесей является основным элементом в разработке защитных мероприятий. В настоящее время различными ведомствами и организациями разработаны и утверждены разные расчётные методики. Ранее авторами была проведена верификация методов Госатомнадзора (РБ Г-05-039-96), Ростехнадзора (РД 03-409-01, ПБ 09-540-03, Методика оценки последствий аварийных взрывов топливо-воздушных смесей, Общие правила взрывобезопасности для взрывоопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств), МЧС России (ГОСТ Р 12.3.047-98, ГОСТ Р 12.3.047-2012, СП 12.13130.2009), Нидерландской организации прикладных научных исследований (TNT, ME-TNO), Дорофеева, Бейкера–Стрелоу и Бейкера–Стрелоу–Танга для прогнозирования последствий взрывов топливовоздушных смесей на примере реальных взрывов. Установлено, что режим детонации лучше всего описывает метод Дорофеева, а режим дефлаграции мультиэнергетический метод Нидерландской организации прикладных научных исследований (ME-TNO). Таким образом, создание синтез-метода, в котором сочетались бы подходы этих методик, является перспективным направлением. Из метода ME-TNO был вычленен режим детонации и заменен методикой Дорофеева. Данный прием позволил предложить новое уравнение для прогнозирования давления взрыва топливовоздушных смесей, которое описывается формулой. В результате проведенного исследования предложено новое уравнение для расчета избыточного давления взрыва, которое более точно прогнозирует последствия взрывов топливовоздушных смесей на объектах нефтегазовой, нефтехимической и химической отраслей промышленности.
Ключевые слова: TNO, Дорофеев, Ростехнадзор, Госатомнадзор, МЧС России, BS, BST, избыточное давление взрыва, приведенное расстояние, параметр Сахса, детонация, дефлаграция, взрыв топливовоздушной смеси, мультиэнергетический метод TNO, прогнозирование.
Сведения об авторах: Алексеев Сергей Геннадьевич
Научно-инженерный центр «Надежность и ресурс больших систем и машин» Уральского отделения Российской академии наук
3608113@mail.ru
620049, Россия, г. Екатеринбург, ул. Студенческая, 54а
Авдеев Александр Станиславович
Научно-инженерный центр «Надежность и ресурс больших систем и машин» Уральского отделения Российской академии наук
3608113@mail.ru
620049, Россия, г. Екатеринбург, ул. Студенческая, 54а
Барбин Николай Михайлович
Уральский институт государственной противопожарной службы МЧС России
NMBarbin@mail.ru
620062, Россия, г. Екатеринбург, ул. Мира, 22
Список литературы: 1. Бесчастнов М.В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение. – М.: Химия, 1991. – 432 с.
2. Акинин Н.И., Булхов Н.Н., Гериш В.А. Статистический анализ причин аварий и травматизма на опасных производственных объектах // Пожаровзрывобезопасность. – 2010. – Т. 19, № 10. – С. 53–55.
3. Акинин Н.И., Бабайцев И.В. Техносферная безопасность. Основы прогнозирования взрывоопасности парогазовых смесей. – Долгопрудный: Интеллект, 2016. – 248 с.
4. Eckhoff R.K. Explosion hazards in the process industries. – Houston: Gulf Publishing Co., 2005. – 468 p.
5. Nolan D.P. Handbook of fire & explosion protection engineering principles for oil, gas, chemical, & related facilities. – Westwood: Noyes Publications, 1996. –305 p.
6. Casal J. Evolution of the effects and consequences of major accidents in industrial plants. – Amsterdam: Elsevier, 2008. – 379 p.
7. Guidelines for vapor cloud explosion, pressure vessel burst. – New York: John Wiley & Sons, Inc.: AICE, 2010. – 456 p.
8. Assael M.J., Kakosimos K.E. Fires, explosions, and toxic gas dispersions. Effects calculation and risk analysis. – Boca Raton: CRC Press, 2010. – 345 p.
9. Crowl D.A. Understanding explosions. – N.Y.: AICE, 2003. – 221 p.
10. Guidelines for evaluating the characteristics of vapor cloud explosion, flash fire, and BLRVEs. – N.Y.: AICE, 1994. – 401 p.
11. Методы оценки взрыво-опасности топливовоздушных смесей на примере керосина марки РТ. I. РБ Г-05-039-96 / С.Г. Алексеев, А.С. Авдеев, Н.М. Барбин, С.А. Тимашев, Е.С. Гурьев // Пожаровзрыво-безопасность. – 2010. – Т. 19. – № 5. – С. 37–47.
12. Методы оценки взрыво-опасности топливовоздушных смесей на примере керосина марки РТ. II. РД 03-409-01 / С.Г. Алексеев, А.С. Авдеев, Н.М. Барбин, С.А. Тимашев, Е.С. Гурьев // Пожаровзрывобезопасность. – 2011. – Т. 20, № 1. – С. 21–27.
13. Методы оценки взрывоопасности топливовоздушных смесей на примере керосина марки РТ. III. СП 12.13130.2009 / С.Г. Алексеев, А.С. Авдеев, Н.М. Барбин, С.А. Тимашев, Е.С. Гурьев // Пожаро-взрывобезопасность. – 2012. – Т. 21, № 1. – С. 33–38.
14. Методы оценки взрывоопасности топливовоздушных смесей на примере керосина марки РТ. IV. ГОСТ Р 12.3.047-98 / С.Г. Алексеев, А.С. Авдеев, Н.М. Барбин, С.А. Тимашев, Е.С. Гурьев // Пожаровзрывобезопасность. – 2012. – Т. 21, № 6. – С. 34–37.
15. Методы оценки взрыво-опасности топливовоздушных смесей на примере керосина марки РТ. V. ПБ 09-540-03 / С.Г. Алексеев, А.С. Авдеев, Н.М. Барбин, С.А. Тимашев, Е.С. Гурьев // Пожаровзрывобезопасность. – 2012. – Т. 21, № 8. – С. 32-35.
16. Методы оценки взрывоопасности топливовоздушных смесей на примере керосина марки РТ. VI. TNO-методы (часть 1) / С.Г. Алексеев, А.С. Авдеев, Н.М. Барбин, С.А. Тимашев, Е.С. Гурьев // Пожаровзрывобезопасность. – 2013. – Т. 22. – № 7. – С. 22–29.
17. Методы оценки взрывоопасности топливовоздушных смесей на примере керосина марки РТ. VII. BST-методы / С.Г. Алексеев, А.С. Авдеев, Н.М. Барбин, Е.С. Гурьев // Пожаровзрывобезопасность. – 2013. – Т. 22. – № 12. – С. 23–30.
18. Методы оценки взрывоопасности топливо-воздушных смесей на примере керосина марки РТ. VIII. Сравнение методов Дорофеева, РД 03-409-01 и BST2 / С.Г. Алексеев, А.С. Авдеев, Н.М. Барбин, Е.С. Гурьев // Пожаровзрывобезопасность. – 2015. – Т. 24, № 3. – С. 6–12.
19. Сравнительный анализ методик прогнозирования последствий взрывов газопаровоздушных смесей / С.Г. Алексеев, Е.С. Гурьев, А.С. Авдеев, Н.М. Барбин // Проблемы анализа риска. – 2013. – Т. 10, № 4. – С. 12–19.
20. Алексеев С.Г., Гурьев Е.С., Барбин Н.М. Еще раз о сравнении методик прогнозирования последствий взрывов топливно-воздушных смесей // Проблемы анализа риска. – 2015. – Т. 12, № 2. – С. 56–70.
21. Сравнительный анализ методик прогнозирования VCE на примере взрыва во Фликсборо / С.Г. Алексеев, А.С. Авдеев, Н.М. Барбин, Е.Ю. Полищук // Пожаровзрывобезопасность. – 2015. – Т. 24, № 5. – С. 24–35.
22. Верификация методик прогнозирования последствий на примере реального взрыва изопентана / С.Г. Алексеев, Е.С. Гурьев, Н.М. Барбин, Л.О. Животинская // Техносферная безопасность. – 2015. – № 2 (7). – С. 22–23.
23. Сравнительный анализ методов прогнозирования на примерах реальных взрывов / С.Г. Алексеев, А.С. Авдеев, В.Н. Литвинов, Н.Н. Грачева, Н.Б. Руденко, И.В. Орищенко, Н.М. Барбин // Пожаровзрывобезопасность. – 2016. – Т. 25, № 7. – С. 16–26. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.07.16-26.
24. Dorofeev S.B. Blast effect of confined and unconfined explosions // Proc. 20-th ISSW “Shock Waves” / by ed. B. Sturtevant, J. Shepherd, and H. Hornung. – Singapore: Scientific Publishing Co., 1996. – Vol. 1. – P. 77–86.
25. Dorofeev S.B. A flame speed correlation for unconfined gaseous explosions // Process Safety Progress. – 2007. – Vol. 26, № 2. – P. 140–149. DOI: 10.1002/prs.10176.
26. Dorofeev S.B. Evaluation of safety distances related to unconfined hydrogen explosions // International Journal of Hydrogen Energy. – 2007. – Vol. 32, № 13. – P. 2118–2124. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2007.04.003.
27. РД 03-409-01. Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей (утв. Постановлением Госгортехнадзора РФ от 26.06.2001 № 25) [Электронный ресурс]. – URL: КонсультантПлюс.
28. Руководство по безопасности «Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей». – М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2015. – Серия 27. Вып. 9. – 44 с.
29. Methods for the calculation of physical effects. “Yellow book” / by ed. C.J.H. van den Bosch, R.A.P.M. Weterings. – Hague: Gevaarlijke Stoffen, 2005. – 870 p.
30. Расчет параметров взрыва газопаро-воздушных смесей: свидетельство РФ о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2016663043 (дата поступления заявки 17.10.2016, дата регистрации в госреестре 28.11.2016) / С.Г. Алексеев, Н.М. Барбин, С.А. Авдеев, С.В. Субачев // Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных микросхем: Бюллетень ФИПС. – 2016. – № 12.
Параметры профилактической дегазации пород почвы горных выработок при слоевой отработке третьего калийного пласта на рудниках ОАО «Беларуськалий»Андрейко С.С., Лукьянец Е.В., Литвиновская Н.А., Нестеров Е.А., Бобров Д.А., Поляков А.Л., Лутович Е.А. Получена: 02.06.2017 Принята: 28.07.2017 Опубликована: 15.09.2017 http://dx.doi.org/10.15593/2224-9923/2017.3.9
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация: Приведены результаты исследований, целью которых являлась разработка параметров профилактической дегазации пород почвы горных выработок при слоевой отработке Третьего калийного пласта в условиях рудников ОАО «Беларуськалий». Разработка параметров профилактической дегазации пород почвы горных выработок производилась на основе результатов шахтных экспериментальных исследований газоносности, газодинамических характеристик пород почвы и экспериментальных исследований динамики изменения во времени давления свободных газов в породах почвы горных выработок в различных горнотехнических условиях слоевой отработки Третьего калийного пласта. Методикой шахтных экспериментальных исследований предусматривалась количественная оценка следующих показателей: газоносность пород почвы горных выработок по свободным газам; начальная скорость газовыделения из пород почвы; давление свободных газов в породах почвы. Исследования динамики изменения во времени давления свободных газов в породах почвы подготовительных выработок проводились в выемочных столбах лав, отрабатывающих слои 2, 2–3, 3 Третьего пласта с помощью замерных станций (пакеров), оборудованных для замера давления свободных газов в измерительных камерах цифровыми манометрами. На основании результатов шахтных экспериментальных исследований установлены закономерности формирования очагов газодинамических явлений в породах почвы горных выработок при различных горнотехнических условиях слоевой отработки Третьего калийного пласта. С учетом установленных закономерностей формирования очагов газодинамических явлений в породах почвы горных выработок разработаны параметры профилактического дегазационного бурения скважин в почву подготовительных выработок для лав, отрабатывающих слои 2, 2–3, 3 Третьего калийного пласта в различных геологических и горнотехнических условиях. Параметры профилактического дегазационного бурения для различных технологических схем отработки Третьего пласта включают: перечень выработок в выемочном столбе лавы, в которых должно применяться профилактическое дегазационное бурение; диаметр, глубину и расстояние между дегазационными скважинами. Внедрение схем профилактического бурения дегазационных скважин в почву подготовительных выработок лав, отрабатывающих слои 2, 2–3, 3 Третьего калийного пласта, позволяет повысить безопасность ведения горных работ на рудниках ОАО «Беларуськалий».
Ключевые слова: калийный рудник, газодинамические явления, способы предотвращения, горная выработка, почва, Третий калийный пласт, штрек, слоевая отработка, лава, опорное давление, замерная станция, герметизатор, газоносность, начальная скорость газовыделения, давление газа, цифровой манометр, скважина, технологические схемы отработки, профилактическая дегазация.
Сведения об авторах: Андрейко Сергей Семенович
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
ssa@mi-perm.ru
614990, Россия, г. Пермь, Комсомольский пр., 29
Лукьянец Елена Владимировна
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
LukyanecEV@yandex.ru
614990, Россия, г. Пермь, Комсомольский пр., 29
Литвиновская Наталья Александровна
Горный институт Уральского отделения Российской академии наук – филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук
nlitvinovskya@mail.ru
614007, Россия, г. Пермь, ул. Сибирская, 78а
Нестеров Егор Анатольевич
Горный институт Уральского отделения Российской академии наук – филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук
mine_egor@mail.ru
614007, Россия, г. Пермь, ул. Сибирская, 78а
Бобров Дмитрий Александрович
Горный институт Уральского отделения Российской академии наук – филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук
camdobr@yandex.ru
614007, Россия, г. Пермь, ул. Сибирская, 78а
Поляков Андрей Леонидович
Институт горного дела
sigd@list.ru
223707, Республика Беларусь, г. Солигорск, ул. Козлова, 69
Лутович Евгений Анатольевич
Институт горного дела
sigd@list.ru
223707, Республика Беларусь, г. Солигорск, ул. Козлова, 69
Список литературы: 1. Журавков M.A., Невельсон И.С., Андрейко С.С. Актуальные научные и инженерно-технические задачи геомеханики блочно-слоистых массивов месторождений соляных пород Беларуси // Маркшейдерский вестник. – 1996. – № 3. – С. 17–25.
2. Журавков M.A. Динамические срывы по структурным нарушениям в условиях блочно-слоистого массива горных пород. Проблемы, гипотезы, модели // Материалы, технологии, инструмент. – 1997. – № 2. – С. 76–87.
3. Журавков М.А., Андрейко С.С. Основные концепции системы регионального мониторинга для районов ведения крупномасштабных горных работ // Известия вузов. Горный журнал. – 1997. – № 9–10. – С. 24–31.
4. Андрейко С.С., Блюм М.Ф., Земсков А.Н. Проблемы безопасности горных работ на рудниках ПО «Беларуськалий» в условиях газовыделений и газодинамических явлений // Горный журнал. – 1998. – № 11–12. – С. 88–92.
5. Калугин П.А., Андрейко С.С. Исследование механизма образования источников свободного газа очагов газодинамических явлений в калийных рудниках Старобинского месторождения // Горная механика. – 2000. – № 1–2. – С. 21–29.
6. Чужов В.Н., Андрейко С.С. Газодинамические явления из почвы горных выработок в калийных рудниках // Горная механика. – 2001. – № 1–2. – С. 26–30.
7. Прушак В.Я., Щерба В.Я., Андрейко С.С. Анализ геологических условий возникновения газодинамических явлений на Старобинском месторождении калийных солей // Горная механика и машиностроение. – 2002. – № 1. – С. 89–94.
8. Механизм образования свободного газа в очагах газодинамических явлений калийных рудников / В.Я. Щерба, А.А. Тухто, С.С Андрейко, В.С. Зубович // Горный журнал. – 2004. – № 3. – С. 64–67.
9. Андрейко С.С. Статистические критерии и результаты оценки закономерностей распределения газодинамических явлений на калийных месторождениях // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. – 2003. – № 4. – С. 45–56.
10. Андрейко С.С., Чистяков А.Н., Береснев С.П. Состояние и перспективы решения проблемы газодинамических явлений в калийных рудниках на Верхнекамском и Старобинском месторождениях калийных солей // Горная механика. – 2006. – № 2. – С. 66–72.
11. Геомеханическое моделирование внезапных разрушений пород почвы горных выработок / И.А. Подлесный, С.П. Береснев, С.С. Андрейко, С.В. Некрасов, Н.А. Литвиновская // Горный журнал. – 2010. – № 8. – С. 28–30.
12. Исследования газоносности пород пласта Третьего калийного горизонта Старобинского месторождения / В.А. Тараканов, И.И. Головатый, С.П. Береснев, С.С. Андрейко, О.В. Иванов // Горный журнал. – 2010. – № 8. – С. 25–27.
13. Определение критической величины газового давления, способного вызвать газодинамические явления при разработке сильвинитового пласта / С.С. Андрейко, Т.А. Лялина, О.В. Иванов, Е.А. Нестеров // Известия вузов. Горный журнал. – 2013. – № 5. – С. 22–28.
14. Исследование механизма формирования опасных по газодинамическим явлениям зон в породах калийного горизонта / С.П. Береснев, В.В. Сенюк, В.И. Гончар, С.С. Андрейко, Н.А. Литвиновская // Горный журнал. – 2010. – № 8. – С. 31–33.
15. Андрейко С.С., Иванов О.В., Нестеров Е.А. Борьба с газодинамическими явлениями при разработке Верхнекамского и Старобинского месторождений калийных солей // Научные исследования и инновации. – 2009. – Т. 3, № 4. – С. 34–37.
16. Андрейко С.С., Петровский Б.И., Андрейко Л.В. Методы прогноза и способы предотвращения газодинамических явлений из почвы горных выработок в рудниках ПО «Беларуськалий» // Горная механика. – 1998. – № 1. – С. 29–35.
17. Щерба В.Я., Тухто А.А., Андрейко С.С. Региональные способы управления выбросоопасностью в зонах расположения мульд и комбинированных геологических нарушений // Горная механика. – 2002. – № 1. – С. 89–94.
18. Предотвращение газодинамических явлений в почве выработанного пространства лав / В.Я. Щерба, С.С. Андрейко, С.В. Некрасов, В.Я. Прушак, В.С. Зубович // Горный журнал. – 2004. – № 2. – С. 45–48.
19. Щерба В.Я., Тухто А.А., Андрейко С.С. Региональные способы управления выбросоопасностью в зонах расположения мульд и комбинированных геологических нарушений // Горная механика. – 2002. – № 1. – С. 89–94.
20. Мальцев В.М., Андрейко С.С., Береснев С.П. Расчет параметров цилиндрического вруба для инициирования выброса соли и газа с учетом величины коэффициента разрыхления взрываемой породы // Горная механика. – 2006. – № 3. – С. 56–59.
21. Параметры буровзрывного инициирования выбросов соли и газа при пересечении выбросоопасных геологических нарушений / О.И. Марков, С.П. Береснев, Ю.Б. Петровский, В.М. Мальцев // Горный журнал. – 2010. – № 8. – С. 75–77.
22. Трубецкой К.Н., Иофис М.А., Есина Е.Н. Особенности геомеханического обеспечения освоения месторождений, склонных к газодинамическим явлениям // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. – 2015. – № 3. – С. 64–71.
23. Obert L. In situ determination of stress in rock // Mining Engineer. – 1964. – № 3 (August). – P. 51–58.
24. Eckart D. Beitrag zur bekampfung plotzlicher AUSBRUCHE von salz und gas // Bergakademie. – 1965. – № 17. – S. 759–760.
25. Dreyer W. Planung und inbetriebnahme der nordamerikanischen kaligrube cane greek der texas gulf sulphur im staate Utah // Bergbauwiss. – 1969. – Vol. 16, № 12. – S. 441–446.
26. Meriaux M., Gannat E. Connaissances actuelles sur la potasse en France // An. Mines. – 1980. – № 7–8. – P. 167–176.
27. Anon K. Potash mining in the Werra District // Phos. & Potas. – 1973. – № 64 (Mar./Apr.). – P. 37–40.
28. Duchrow G. The production of potash in East Germany // Glueckauf. – 1990. – Vol. 126, № 21/22. – P. 1016–1033.
29. Duchrow G. Der 100-jährige “Rhönmarsch” in die Kohlensäurefelder des Südthüringischen Kalibergbaus // Zeitschrift für Kunst und Kultur im Bergbau. – 1997. – № 49(4). – S. 123–147.
30. Cruickshank N.M., Mahtab M.A., Wane M.T. Methods for predicting gas outburst in salt and coal mines // Transactions of the American Institute of Mining, Metallurgical and Petroleum Engineers. – 1986. – Vol. 280, iss. part A. – P. 2079–2084.
31. Kupfer D.H. Shear zones inside gulf coast salt stocks help to delineate spines of movement // AAPG Bulletin (American Association of Petroleum Geologists). – 1976. – Bull. 60. – P. 1434–1447.
32. Kupfer D.H. Anomalous features in five island salt stocks, Louisiana // Gulf Coast Association of Geological Societies Transactions. – 1990. – Vol. 40. – P. 425–437.
33. Kokorsch R. Die technische Entwicklung in den Bergwerksbetrieben der Kali und Salz AG // Kali und Steinsaltz. – 1991. – Band 10, Heft 11. – S. 352–358.
34. Siemann M.G., Ellendorff B. The composition of gases in fluid inclusions of late Permian (Zechstein) marine evaporites in Northern Germany // Chemical Geology. – 2001. – Vol. 173. – P. 31–44. DOI: 10.1016/S0009-2541(00)00266-7
35. Potter, J., Siemann M.G., Tsypukov M. Large-scale carbon isotope fractionation in evaporites and the generation of extremely 13C-enriched methane // Geology. – 2004. – Vol. 32. – P. 533–536. DOI: 10.1130/G20323.1
36. Hedlund F.H. The extreme carbon dioxide outburst at the Menzengraben potash mine, 7 July 1953 // Safety Science. – 2012. – Vol. 50. – P. 537–553. DOI: 10.1016/j.ssci.2011.10.004
37. Zapp J., Lindloff U. Verbesserung der Konkurrenzfähigkeit des Werkes Werra: Projekt zur Gewinnung und Verarbeitung von Sylvinit // Kali und Steinsalz. – 2003. – Heft 1. – S. 34–41.
38. Siemann M.G. Herkunft und Migration mineralgebundener Gase der Zechstein 2 Schichten in Zielits // Kali und Steinsalz. – 2007. – Heft 3. – S. 26–41.
39. Литвиновская Н.А. Газоносность и газодинамические характеристики пород почвы при слоевой выемке Третьего калийного пласта в условиях рудников ОАО «Беларуськалий» // Стратегия и процессы освоения георесурсов: сб. науч. тр. / Горн. ин-т УрО РАН. – Пермь, 2016. – Вып. 14. – С. 255–258.
Результаты моделирования процесса проветривания рудника при расположении воздушной завесы в воздухоподающем и вентиляционном стволахНиколаев А.В., Алыменко Н.И., Каменских А.А., Фет Ш.К., Николаев В.А. Получена: 07.06.2017 Принята: 19.07.2017 Опубликована: 15.09.2017 http://dx.doi.org/10.15593/2224-9923/2017.3.10
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация: В существующих шахтных калориферных установках (ШКУ), предназначенных для нагрева воздуха, подаваемого в воздухоподающие стволы в холодное время года, используется калориферный канал. Часть воздуха из ШКУ подается по калориферному каналу, а часть подсасывается через надшахтное здание за счет общешахтной депрессии, создаваемой шахтной главной вентиляторной установкой (ГВУ). При этом возникает проблема смешения этих двух потоков воздуха, вследствие чего нарушается тепловой режим в стволах, что может привести к нарушению правил безопасности, в частности к нарушению герметизации межтюбинговых уплотнений. Также на подземных горнодобывающих предприятиях особо остро стоит вопрос энергосбережения при проветривании. Одной из причин снижения энергоэффективности процесса подачи воздуха в рудник является наличие внешних утечек, возникающих при проветривании по всасывающему способу.
В статье приведено предлагаемое решение обеих задач посредством применения воздушной завесы. При осуществлении воздухоподготовки в холодное время года предлагается воздушную завесу размещать в воздухоподающем стволе выше места сопряжения калориферного канала со стволом для препятствия инфильтрации (подсоса) воздуха через надшахтное здание. Воздушную завесу в вентиляционном стволе в настоящей статье предлагается использовать для снижения внешних утечек воздуха с целью повышения энергоэффективности работы ГВУ. В ходе математического моделирования процесса проветривания и подготовки воздуха (в программном пакете SolidWorks Flow Simulation) установлено, что применение воздушной завесы в воздухоподающем стволе позволит повысить эффективность работы ШКУ, а в вентиляционном стволе – снизить затраты электроэнергии на проветривание.
Ключевые слова: воздушная завеса, главная вентиляторная установка, воздухоподающий ствол, вентиляционный ствол, внешние утечки воздуха, шахтная калориферная установка.
Сведения об авторах: Николаев Александр Викторович
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
nikolaev0811@mail.ru
614990, Россия, г. Пермь, Комсомольский пр., 29
Алыменко Николай Иванович
Горный институт Уральского отделения Российской академии наук – филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук
nik.alymenko@yandex.ru
614007, Россия, г. Пермь, ул. Сибирская, 78а
Каменских Антон Алексеевич
Горный институт Уральского отделения Российской академии наук – филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук
anton.kamenskikh@mi-perm.ru
614007, Россия, г. Пермь, ул. Сибирская, 78а
Фет Штефан Карлович
Высшая инженерная школа (Высшая школа технических наук) им. Георга Агриколы
stefan.voeth@thga.de
44787, Германия, г. Бохум, Хернер Штрабе, 45
Николаев Виктор Александрович
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
nikolaev.va.pstu@mail.ru
614990, Россия, г. Пермь, Комсомольский пр., 29
Список литературы: 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых». Серия 03. Вып. 78. / Науч.-техн. центр исследований проблем промышленной безопасности. – М., 2014. – 276 с.
2. Результаты математического моделирования смешивания холодного и теплого потоков воздуха в воздухоподающем стволе рудника / Н.И. Алыменко, А.В. Николаев, А.А. Каменских, А.И. Петров // Горное оборудование и электромеханика. – 2014. – № 12. – С. 31–33.
3. Результаты исследования системы вентиляции рудника БКПРУ-2 в холодное время года / Н.И. Алыменко, А.В. Николаев, А.А. Каменских, А.П. Тронин // Вестник Пермского университета. Геология. – 2011. – №. 3. – С. 89–96.
4. Numerical modeling of heat and mass transfer during hot and cool air mixing in air supply shaft in underground mine / N.I. Alymenko, A.A. Kamenskikh, A.V. Nikolaev, A.I. Petrov // Eurasian Mining. – 2016. – № 2. – P. 45–47. DOI: 10.17580/em.2016.02.11
5. Николаев А.В. Управление тепловыми депрессиями в системах вентиляции калийных рудников: автореф. дис. … канд. техн. наук. – Пермь, 2012. – 20 с.
6. Старков Л.И., Земсков А.Н., Кондрашев П.И. Развитие механизированной разработки калийных руд. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2007. – 522 с.
7. Bruce W.E. Natural draft: its measurement and modeling in underground mine ventilation systems / Dept. of Labor, Mine Safety and Health Administration. – US, 1986. – 34 p.
8. Linden P.F. The fluid mechanics of natural ventilation // Annual Review of Fluid Mechanics. – 1999. – Vol. 31. – P. 201–238. DOI: 10.1146/annurev.fluid.31.1.201
9. Comprehensive and integrated mine ventilation consultation model / Jianwei Cheng, Yan Wu, Haiming Xu, Jin Liu, Yekang Yang, Huangjun Deng, Yi Wang // Tunneling and Underground Space Technology. – 2015. – Vol. 45. – P. 166–180. DOI: 10.1016/j.tust.2014.09.004
10. Van Ulden A.P., Holtslag A.M. Estimation of atmospheric boundary layer parameters for diffusion applications // J. Clim. Appl. Meteorol. – 1985. – Vol. 24. – P. 1196–1207. DOI: 10.1175/1520-0450(1985)024<1196:EOABLP>2.0.CO;2
11. Alymenko N.I., Nikolaev A.V. Influence of mutual alignment of mine shafts on thermal drop of ventilation pressure between the shafts // Journal of Mining Science – 2011. – Vol. 47, № 5. – Р. 636–642. DOI: 10.1134/S1062739147050121
12. Lyal’kina G. B., Nikolaev A.V. Natural draught and its direction in a mine at the preset confidence coefficient // Journal of Mining Science. – 2015. – Vol. 51, № 2. – Р. 342–346. DOI: 10.1134/S1062739115020180
13. Gendler S. G. The justification of new technique ventilation at contraction of working with two exits in soil surface // Eurasian Mining. – 2016. – № 2. – Р. 41–44. DOI: 10.17580/em.2016.02.10
14. Krainov A.V., Pashkov E.N., Ponomaryov A.V. Conjugate heat transfer in the interaction of the viscous liquid with technological elements of energy systems in conditions of their internal contour moving // Advanced Materials Research. – 2014. – 1040. – Р. 876–880. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.1040.876
15. Каменских А.А. Разработка методов контроля и снижения поверхностных утечек воздуха на рудниках: автореф. дис. … канд. техн. наук / Горн. ин-т УрО РАН. – Пермь, 2011. – 19 с.
16. Внешние утечки воздуха на калийных рудниках ВКМКС / Н.И. Алыменко, А.А. Каменских, А.В. Николаев, В.А. Николаев, А.И. Петров // Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горношахтного и нефтепромыслового оборудования. – 2016. – № 1. – С. 194–201.
17. Способ проветривания подземного горнодобывающего предприятия: пат. 2601342 Рос. Федерация, МПК Е21F1/08; Е21F3/00 / Николаев А.В., Алыменко Н.И., Николаев В.А., Каменских А.А.; заявл. 22.09.2015; опубл. 10.11.2016, Бюл. № 31. – 12 с.
18. Повышение эффективности процесса воздухоподготовки за счет использования воздушной завесы в воздухоподающем стволе / А.В. Николаев, Н.И. Алыменко, А.А. Каменских, В.А. Николаев, А.И. Петров // Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горношахтного и нефтепромыслового оборудования. – 2016. – № 1. – С. 209–213.
19. The results of air treatment process modeling at the location of the air curtain in the air suppliers and ventilation shafts / A. Nikolaev, N. Alymenko, A. Kamenskih, V. Nikolaev // E3S Web of Conferences. – 2017. – Vol. 15: The 1st Scientific Practical Conference «International Innovative Mining Symposium (in memory of Prof. Vladimir Pronoza). – P. 7. DOI: 10.1051/e3sconf/20171502004
20. Устройство для создания воздушной завесы: пат. 136490 Рос. Федерация, МПК E21F 1/16, F24F 9/00 / Алыменко Н.И., Каменских А.А.; заявл. 08.08.2013; опубл. 10.01.2014, Бюл. № 1. – 2 с.
21. Эльтерман В.М. Воздушные завесы. – М.: Машиностроение, 1966. – 164 с.
22. Татарчук Г.Т. Уточненная методика расчета воздушных завес // Отопление и вентиляция промышленных и сельскохозяйственных зданий. – М., 1966. – № 16. – С. 66–72.
23. Mac Farlane D. Ventilation Engineering. – Belfast, 1965. – 324 p.
24. Сычев А.Т. К расчету воздушных завес // Водоснабжение и санитарная техника. – 1974. – № 2. – С. 22–24.
25. Шепелев И.А. Основы расчета воздушных завес, приточных струй и пористых фильтров. – М.: Стройиздат, 1950. – 150 с.
26. Тимухин С.А., Белов С.В. Определение оптимальной скорости воздуха в каналах главных вентиляторных установок // Известия вузов. Горный журнал. – 1981. – № 7. – С. 89–91.
27. Состояние проветривания шахт Урала / К.Н. Коренной, Г.М. Мокрецов, Н.Н. Коренной, И.С. Панов, С.И. Юдин, В.В. Токмаков // Известия вузов. Горный журнал. – 2006. – № 4. – С. 47–50.
28. Мохирев Н.Н., Радько В.В. Инженерные расчеты вентиляции шахт. Строительство. Реконструкция. Эксплуатация. – М.: Недра-Бизнесцентр, 2007. – 324 с.
29. SolidWorks 2007/2008. Компьютерное моделирование в инженерной практике / А.А. Алямовский, А.А. Собачкин, Е.В. Одинцов [и др.]. – СПб.: БХВ-Петербург, 2008. – 1040 с.
30. Васильев Е.М., Николаев А.В., Королев Н.А. Система управления электроприводом нагнетательных вентиляторов и сетевого насоса для поддержания теплового режима в шахтных стволах // Горное оборудование и электромеханика. – 2015. – № 1 (110). – С. 20–24.
31. Алыменко Н.И. Исследование работы вентиляторных установок главного проветривания и разработка мероприятий по повышению эффективности их эксплуатации применительно к условиям калийных рудников: дис. … канд. тех. наук. – Л., 1982. – 229 с.
|
|