Способ ученых Пермского Политеха обеспечит более безопасную и эффективную добычу вязкой нефти

Статья опубликована в научно-техническом журнале «Горный информационно-аналитический бюллетень». Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Основной производственной единицей в шахте является уклонный блок, состоящий из буровой галереи, уклона, ходка и насосной станции. Для вентиляции галереи воздух подается по ходку и удаляется по уклону в общую вентиляционную систему. Нефть поступает в галерею, далее стекается по канавкам в насосную станцию, где с помощью насосов транспортируется на поверхность для дальнейшей отправки и переработки.

Нефтесодержащая жидкость, нагретые поверхности пласта и прорывающийся пар значительно повышают температуру воздуха в буровой галерее. Из-за чего температура в рабочем блоке достигает 40 градусов, а влажность – 95 процентов. Для безопасного ведения работ в шахте необходимо обеспечить нормативные значения параметров микроклимата.

Идея нового способа проветривания, предложенного учеными ПНИПУ, состоит в раздельном проветривании двух рабочих зон буровой галереи – горячей зоны (безлюдной) и остальной рабочей части, более холодной. Такое разделение может быть выполнено с помощью продольной воздухонепроницаемой и теплоизолирующей перегородки на протяжении всей буровой галереи. При данном способе вентиляции сброс горячего воздуха будет производиться не в общую вентиляционную систему нефтешахты, а по вертикальной вентиляционной скважине на поверхность.

«Тем самым поступающий в уклон свежий воздух разделяется на два потока: один с помощью вентиляционного оборудования идет между продольной перегородкой и разогретым пластом, а второй поступает в рабочую зону буровой галереи. Перегородка устанавливается как можно ближе к горячей стенке галереи для максимального уменьшения влияния нагретой зоны нефтяного пласта на тепловую обстановку галереи», – объясняет профессор кафедры «Горная электромеханика» Александр Николаев.

Ученые отмечают, что при нагреве воздух становится более легким, поэтому при его удалении через вертикальную вентиляционную скважину на поверхность возникает естественная тяга, что позволяет снизить затраты электроэнергии на проветривание.

Проведение натурного эксперимента, особенно в условиях работающей шахты, сильно затруднительно. Поэтому для оценки работоспособности и эффективности предложенного способа политехники провели численный эксперимент, сочетающий математическое моделирование вентиляционных процессов и его реализацию численными методами в компьютерных программах. Результаты численного моделирования позволили оценить функциональность рассматриваемого технического решения и свидетельствуют о том, что данный нестандартный способ проветривания буровой галереи нефтешахты действительно работоспособен и высоко эффективен. 

ПНИПУ

877 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше