Результаты экспериментальных исследований теплового режима нефтяных шахт при термическом способе добычи нефти

Показано, что термическое воздействие на нефтяной пласт, осуществляемое для интенсификации добычи нефти, приводит к превышению значений температуры воздуха в горных выработках, определяемых правилами безопасности, что ограничивает время работы людей и снижает производительность труда. В статье описана методика проведения натурных исследований и представлены результаты измерений термодинамических параметров воздушной среды горных выработок 12 уклонных блоков нефтяных шахт. Определены источники теплоты в горных выработках: транспортируемая нефть, разогретый нефтяной пласт, паропроводы, вмещающие породы, прорывы пара. Получены максимальные значения температуры воздуха, влажности воздуха, средней температуры стенок выработки и средняя температура транспортируемой нефтесодержащей жидкости для уклонных блоков, дифференцируемых по времени эксплуатации. Осуществлен корреляционный анализ статистической зависимости между средней температурой воздуха и температурой поверхности горного массива, удельным приращением энтальпии воздуха в буровой галерее и временем разработки блока; установлена доля скрытых тепловыделений в зависимости от времени разработки блока. Предложена методика для определения значения приращения температуры воздуха в буровой галерее t и приращение влагосодержания d для каждого этапа разработки.

Ключевые слова: тепловой режим, нефтепровод, вентиляция, вентиляционная скважина, температура воздуха, климатические параметры, термический способ добычи, термодинамические параметры, нагрев воздуха, энтальпия воздуха.
Как процитировать:

Гендлер С. Г., Фазылов И. Р., Абашин А. Н. Результаты экспериментальных исследований теплового режима нефтяных шахт при термическом способе добычи нефти // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6—1. — С. 248—262. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_0_248.

Благодарности:

Исследование выполнено за счет субсидии на выполнение государственного задания в сфере научной деятельности на 2021 год №FSRW-2020-001.

Номер: 6
Год: 2022
Номера страниц: 248-262
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.4
DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_0_248
Дата поступления: 14.01.2022
Дата получения рецензии: 30.05.2022
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.05.2022
Информация об авторах:

Гендлер Семен Григорьевич — докт. техн. наук, профессор кафедры безопасности производств, https://orcid.org/0000-0002-7721-7246, Санкт-Петербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия В. О., д. 2, Россия, e-mail: gendler_ SG@pers.spmi.ru;
Фазылов Ильдар Робертович — аспирант 2 года обучения, https://orcid.org/0000-00017975-9471, Санкт-Петербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия В. О., д. 2, Россия, e-mail: Fazylov_IR@pers.spmi.ru;
Абашин Александр Николаевич — начальник управления промышленной безопасности, ПАО «Лукойл», 101000, Москва, бульвар Сретенский, д. 11, Россия, e-mail: Aleksandr.Abashin@lukoil.com.

 

Контактное лицо:

Фазылов Ильдар Робертович, e-mail: Fazylov_IR@pers.spmi.ru.

Список литературы:

1. Коноплев Ю. П., Алабушин А. А., Гуляев В. Э. Опыт и перспективы развития термошахтной разработки Ярегского месторождения высоковязкой нефти // Высоковязкие нефти и природные битумы: проблемы и повышение эффективности разведки и разработки месторождений: Материалы международной научно-практической конференции. — 2012. — С. 74–77.

2. Пранович А. А., Власенко В. И. Комплексный подход к освоению Ярегского нефтетитанового месторождения // Горный журнал. — 2007. — № 3. — С. 69–70.

3. Калинина А. А., Калинин Е. П. Геолого-экономическая оценка комплексного использования Ярегской тяжелой нефти // Известия Коми научного центра УрО РАН. — 2013. — № 3 (15). — С. 110–117.

4. Герасимов И. В. Большое будущее Яреги. О комплексном развитии Ярегского нефтетитанового месторождения // Регион. — 2012. — № 9. — С. 7–10.

5. Левин Л. Ю., Кормщиков Д. С. Особенности добычи высоковязкой нефти на примере Ярегского месторождения // Научные исследования и инновации. — 2010. — Т.4. — № 2. — С. 33–36.

6. Гендлер С. Г., Фазылов И. Р. Оценка эффективности использования закрытой системы сбора нефти для нормализации микроклимата в эксплуатационных галереях нефтяных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 9. — С. 65–78. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_9_0_65.

7. Гуляев В. Э., Коноплев Ю. П., Герасимов И. В. Анализ технологических показателей систем термошахтной разработки Ярегского нефтяного месторождения // Проблемы разработки и эксплуатации месторождений высоковязких нефтей и битумов: Материалы межрегиональной научно-технической конференции. — Ухта: УГТУ, 2011. — С. 1218.

8. Дуркин С. М., Морозюк О. А., Рузин Л. М. Новые термошахтные технологии и оценка их эффективности путём численного моделирования // Нефть. Газ. Новации. — 2013. — № 4. — С. 45–51.

9. Левин Л. Ю., Кормщиков Д. С. Особенности добычи высоковязкой нефти на примере Ярегского месторождения // Научные исследования и инновации. — 2010. — Т.4. –№ 2. — С. 33–36.

10. Прищепа О. М., Халимов Э. М. Трудноизвлекаемая нефть: потенциал, состояние и возможности освоения // Нефтегазовая вертикаль. — 2011. — № 5. — С. 24–29.

11. Зайцев А. В., Семин М. А., Клюкин Ю. А. Исследование критериев нормирования микроклиматических условий в горных выработках // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № 12. — С. 151–156.

12. Зайцев А. В. Разработка способов нормализации микроклиматических условий в горных выработках глубоких рудников: Автореф. дис. … канд. техн. наук, 2013. — 19 с.

13. Казаков Б. П., Левин Л. Ю., Шалимов А. В., Зайцев А. В. Разработка энергосберегающих технологий обеспечения комфортных микроклиматических условий при ведении горных работ // Записки Горного института. — 2017. — Т. 223. — С.116–124. DOI: 10.18454/PMI.2017.1.116.

14. Рудаков М. Л., Коробицына М. А. О возможности нормализации температуры воздуха в буровых галереях нефтяных шахт // Безопасность труда в промышленности. — 2019. — № 8.– С. 66—71. DOI: 10.24000/0409-2961-2019-8-66—71.

15. Лобынцев А. К., Фомин С. И. Оценка степени влияния горнотехнических факторов на норматив готовых к выемке запасов при проектировании открытой разработки сложноструктурных рудных месторождений // Рациональное освоение недр. — 2021. — № 5. — С. 40–43. DOI: 10.26121/RON.2021.52.15.004.

16. Sadykov M. I., Blinov P. A., Nutskova M. V. Use of the water-swellable polymers (WSP) for wellbore stabilization in intensely fractured rock intervals // E3S Web of Conferences. 2021, vol. 266, p. 01013. DOI: 10.1051/e3sconf/202126601013.

17. Клюкин Ю. А., Семин М. А., Зайцев А. В. Экспериментальное исследование микроклиматических условий и факторов их формирования в нефтяной шахте // Вестник ПНИПУ: Геология. Нефтегазовое и горное дело. — 2018. — Т. 18. — № 1. — С. 63–75.

18. Komolov V., Belikov A., Demenkov P. Research on Load-Bearing Constructions Behavior During Pit Excavation Under «Slurry Wall» Protection // Lecture Notes in Civil Engineering. 2022, no. 180, pp. 313–323. DOI: 10.1007/978—3-030—83917—8_29.

19. Palaev A. G., Shammazov I. A., Dzhemilev E. R. Research of the impact of ultrasonic and thermal effects on oil to reduce its viscosity // Journal of Physics: Conference Series. 2020, vol. 1679 (5), 052073. DOI: 10.1088/1742—6596/1679/5/052073.

20. Babyr N., Babyr K. To improve the contact adaptability of mechanical roof support // E3S Web of Conferences. 2021, no. 266, pp. 1–6. DOI: 10.1051/e3sconf/202126603015.

21. Магомет Р. Д., Серегин А. С. Повышение эффективности дренирования метана // Горный журнал. — 2017. — № 7. — С. 92–95. DOI: 10.17580/gzh.2017.07.18.

22. Семин М. А., Гришин Е. Л., Левин Л. Ю., Зайцев А. В. Автоматизированное управление вентиляцией шахт и рудников. Проблемы, современный опыт, направления совершенствования // Записки Горного института. — 2020. — Т. 246. — С. 623–632. DOI: 10.31897/ PMI.2020.6.4

23. Круглов Ю. В. Варианты применения закрытой системы сбора нефти, работающей в автоматическом режиме, в нефтяных шахтах // Стратегия и процессы освоения георесурсов. — 2017. — №15. — С. 329–332.

24. Alabyev V. R., Rudakov M. L., Korobitcyna M. A. Peculiarities of heat-mass-exchange processes in faces developing steep coal seams // International Journal of Pure and Applied Mathematics. 2017, no. 114, pp. 349–400. DOI: 10.24000/0409-2961-2019-8-66—7.

25. Круглов Ю. В. Разработка закрытой системы сбора нефти, работающей в автоматическом режиме, для условий нефтяных шахт Ярегского месторождения.// Стратегия и процессы освоения георесурсов. — 2016. — № 14. — С. 294–297.

26. Исаевич А. Г., Трушкова Н. А., Шалимов А. В. Регулирование теплового режима атмосферы рабочих зон при термошахтной отработке пластов неглубокого залегания // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2012. — №1. — С.97–100.

27. Алабьев В. Р., Новиков В. В., Пашинян Л. А., Бажина Т. П. Нормализация теплового режима протяженных тупиковых выработок при высоких температурах пород на основе шахтных передвижных кондиционеров // Записки Горного института. — 2019. — № 237. — C. 251–258. DOI: 10.31897/PMI.2019.3.251.

28. Дядькин Ю. Д. Методика теплового расчета шахт и рудников в сложных условиях. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — Н.: Наука, 1973. — С. 92–100.

29. Казаков Б. П., Шалимов А. В., Зайцев А. В. Влияние процессов испарения и конденсации влаги на тепловой режим глубоких рудников // Горный журнал. — 2016. — № 3. — С. 73–76. DOI: 10.17580/gzh.2016.03.15.

30. Клюкин Ю. А., Семин М. А., Левин Л. Ю. Исследование влияния способа транспортировки нефтесодержащей жидкости на микроклиматические условия в нефтяной шахте // Материалы X Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых».– Пермь, 2017. — С. 371–373.

31. Клюкин Ю. А., Семин А. В., Зайцев А. В. Экспериментальное исследование микроклиматических условий и факторов их формирования в нефтяной шахте // Вестник ПНИПУ: Геология. Нефтегазовое и горное дело. — 2018. — Т. 18. — № 1. — С. 63–75.

32. Smirniakov V. V., Smirniakova V. V. Improving safety of mining operations by up-grading the methods of gas presence monitoring in the sheth grooves // Journal of Industrial Pollution Control. 2017, vol. 33, no. 1, pp. 856–563.

33. Pretorius J. G., Mathews M. J., Mare P., Kleingeld M., Rensburg J. Implementing a DIKW model on a deep mine cooling system. //. International Journal of Mining Science and Technology. 2019, vol. 29, no. 2, pp. 319–326. DOI: 10.1016/j.ijmst.2018.07.004.

34. Qing Zheng, Ying Ke, Hongfu Wang. Design and evaluation of cooling workwear for miners in hot underground mines using PCMs with different temperatures // International Journal of Occupational Safety and Ergonomics. 2020, vol. 26, pp. 1–11. DOI: 10.1080/10803548.2020.1730618.

35. Баловцев С. В. Оценка схем вентиляции с учетом горно-геологических и горнотехнологических условий отработки угольных пластов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 6. — С. 173–183. DOI: 10.25018/0236-14932019-06—0-173—183.

36. Patankar S. V. Numerical heat transfer and fluid flow. CRC press. 2018. DOI: doi. org/10.1201/9781482234213.

37. Rouabhi A., Jahangir E., Tounsi H. Modeling heat and mass transfer during ground freezing taking into account the salinity of the saturating fluid // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2018, vol. 120, pp. 523–533. DOI: 10.1016/j. ijheatmasstransfer.2017.12.065.

38. Brazhe A. S. Based measures of entropy and complexity for two-dimensional patterns // Physical Review E. 2018, vol. 97, no. 6, article 061301. DOI: 10.1103/PhysRevE. 97.061301.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.