Разработка Пермского Политеха снизит затраты электроэнергии при проветривании нефтяной шахты / ©Getty images
В нефтяной отрасли существует проблема, связанная с трудноизвлекаемой и очень вязкой нефтью. Для ее добычи применяется уникальная технология, при которой в нефтяной пласт из подземных участков закачивается перегретый пар. Это создает тяжелые условия для работы горняков и требует больших энергетических и финансовых затрат на вентиляцию. Ученые Пермского Политеха разработали эффективный способ проветривания шахты.
В исследовании также принял участие доктор технических наук, профессор, ученый в области горного дела, директор Института угля СО РАН Владимир Клишин. Результаты разработки были опубликованы в журнале IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 2021.
Сегодня для добычи высоковязкой нефти применяют уникальный «термошахтный» способ. Пар закачивается в пласт при температуре 200 градусов, где он конденсируется и в виде воды вместе с горным маслом по уклону течет в нефтесборник. Затем от смеси отделяется вода, а нефть по трубам уходит на первичную обработку. Температура воздуха в добычном участке значительно превышает установленное правилами значение, из-за чего в рабочей зоне возникает проблема ухудшения санитарно-гигиенических условий труда.
Для решения проблемы используют увеличение скорости движения воздуха за счет повышения производительности главной вентиляторной установки и охлаждение воздуха с помощью холодильных установок, расположенных на поверхности. Воздух также охлаждают непосредственно перед подачей его в рабочую зону.
В первом случае возникают неоправданные затраты электроэнергии на работу центральной вентиляции — одного из главных энергопотребителей нефтешахты. Кроме того, существуют ограничения по предельной максимальной скорости движения воздуха в горных выработках. Разработка политехников значительно отличается от уже имеющихся способов.
«Метод предполагает отделение разогретого нефтяного пласта от рабочей зоны при помощи теплоизоляционной перегородки. Испаритель системы кондиционирования будет охлаждать воздух в рабочей зоне, а из конденсатора нагретый воздух будет «выбрасываться» за теплоизоляционную перегородку и далее через скважину на поверхность. В этом случае образуются два участка: с нагретым и охлажденным потоками воздуха, вызвав тем самым естественную тягу, способствующую проветриванию», — сообщил профессор кафедры горной электромеханики Александр Николаев.
С целью снижения объемного расхода воздуха предусмотрена управляемая в автоматизированном режиме шлюзовая заслонка. Так, возникшая естественная тяга способствует поступлению воздуха в добычный участок, снижая нагрузку на главную вентиляторную установку, в результате чего значительно уменьшаются затраты электроэнергии на проветривание нефтяной шахты.
Разработанная технология была представлена в организацию, осуществляющую добычу нефти термошахтным способом. Ожидается презентация предложенного решения на научно-техническом совете ведущего нефтедобывающего предприятия. Технология получила свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ «Симулятор управления промышленным проветриванием подземных горных предприятий».