Статья опубликована в журнале «Безопасность труда в промышленности». Исследования выполнены при поддержке Министерства науки и высшего образования России.
При шахтной добыче вязкой, густой нефти применяют метод паротеплового воздействия, когда в горные породы закачивают водяной пар. Под действием высокой температуры (150-200°C) нефть становится более текучей и легче поднимается на поверхность. Однако в 40% случаев это вызывает перегрев рабочей зоны нефтешахты сверх допустимых норм, что требует применения систем охлаждения для избегания чрезвычайных ситуаций. Параллельно в процессе закачки пара могут выделяться углеводородные газы, которые смешиваются с плохо вентилируемым воздухом. К ним относится и метан, высокие концентрации которого вызывают кислородное голодание.
– В настоящее время для проветривания и контроля температуры применяют различные системы охлаждения, в частности, промышленные кондиционеры, но у них есть две ключевые проблемы: они дороги в эксплуатации и недостаточно эффективны. В связи с этим возникла необходимость в разработке более экономичного и надежного способа проветривания, – рассказывает Станислав Куимов, главный специалист АО «ВНИИ Галургии».
Ученые Пермского Политеха и АО «ВНИИ Галургии» разработали модель теплоизоляционной перегородки из композитных панелей и предложили с ее помощью разделить пространство нефтяной шахты на рабочую и нерабочую зону. Пока в одной находятся горнорабочие, в другой отводится горячий воздух от нефтяного пласта. Она отделяет источник тепла от рабочей зоны, что позволяет снизить температуру и уменьшить риск перегрева.
– Мы создали виртуальную копию участка нефтедобычи и смоделировали, как и с какой температурой воздух будет перемещаться при условии, что рабочее пространство разделено перегородкой. Результаты подтвердили, что летом температура зоне горнорабочих не будет превышать +23°C, что соответствует установленным требованиям (до +26°C). В результате исследования выяснилось, что зимой нагретый воздух будет рециркулировать, что исключит необходимость дополнительного подогрева, а соответственно, лишних энергозатрат, и позволит поддерживать температуру до +17°C. При этом минимум нормы подаваемого тепла – от +2°C. Разработанное решение также способствует снижению концентрации опасных газов в рабочей зоне, – комментирует Александр Николаев, профессор кафедры «Горная электромеханика» ПНИПУ, доктор технических наук.
Расчеты показали, что в теплый период температура в рабочей зоне остается в норме, а зимой теплый воздух можно повторно использовать для подогрева холодного потока, экономя ресурсы. Новый метод не требует перестройки всей системы вентиляции и уже готов к внедрению. Это повысит безопасность и комфорт условий труда в нефтяных шахтах, а также поможет предотвратить несчастные случаи, и снизить риски профессиональных заболеваний среди работников добывающей отрасли.
Разработка полезна в нефтегазовой, горнодобывающей промышленности, геотермальной энергетике и других сферах, требующих чуткого контроля воздухораспределения на производстве.