123

 

ISSN 0536-1028 (Print)              ISSN 2686-9853 (Online)  
УДК 622.272 DOI: 10.21440/0536-1028-2021-8-5-14


Download

 

 

Актуальность темы. В настоящее время при переходе от открытых горных работ к подземным на железорудных месторождениях наибольшее распространение получил вариант системы разработки подэтажного обрушения с торцовым выпуском руды. Данная технология имеет существенные недостатки – низкие показатели извлечения руды из недр и увеличенные эксплуатационные затраты на подготовительно-нарезные и очистные работы. Разработка альтернативной технологии отработки подкарьерного этажа, обеспечивающей повышение показателей извлечения и интенсивности выпуска руды из блока и снижение себестоимости основных технологических процессов в условиях наличия внутреннего отвала на дне карьера, используемого в качестве породной подушки, является актуальной научно-технической задачей.
Цель работы. Исследование влияния горнотехнических факторов на технико-экономические показатели отличных друг от друга технологий отработки подкарьерного этажа под породной подушкой в условиях железорудных месторождений.
Методы исследований. В работе использован комплексный метод исследований, включающий изыскание и конструирование рационального варианта технологии, экономико-математическое моделирование и технико-экономическое сравнение.
Анализ результатов. Установлены зависимости основных технико-экономических показателей (потери и разубоживание, удельный объем подготовительно-нарезных работ, производительность труда и удельные эксплуатационные затраты по технологическим процессам) от высоты подкарьерного этажа в интервале от 40 до 100 м и производственной мощности шахты в интервале от 0,8 до 2,4 млн т руды в год. Определено, что эксплуатационные затраты на добычу руды имеют минимальное значение при высоте подкарьерного этажа 80 м и производственной мощности 1,6 млн т руды в год, которые и являются оптимальными для предприятия в переходный период.
Выводы. Обоснована технология этажно-камерной выемки с последующей отработкой междукамерного целика системой этажного принудительного обрушения, обеспечивающая большую эффективность по сравнению с традиционным вариантом подэтажного обрушения.

Ключевые слова: железорудное месторождение; переходная зона; породная подушка; система разработки; горнотехнические факторы; показатели извлечения; технико-экономические показатели.

Исследования выполнены в рамках государственного задания № 075-00581-19-00. Тема № 0405- 2019-0005.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Соколов И. В., Смирнов А. А., Антипин Ю. Г., Никитин И. В. Научные аспекты выбора
геотехнологической стратегии освоения переходных зон при комбинированной разработке рудных
месторождений // Проблемы недропользования. 2020. № 1(24). С. 11–17. DOI 10.25635/2313-
1586.2020.01.011
2. Каплунов Д. Р., Лейзерович С. Г., Томаев В. К., Сидорчук В. В. О дальнейшем развитии
горных работ в бассейне КМА // Горный журнал. 2011. № 10. С. 44–49.
3. Калмыков В. Н., Гавришев С. Е., Бурмистров К. В., Гоготин А. А., Петрова О. В., Томилина Н. Г.
Обоснование рациональных вариантов перехода с открытого на подземный способ разработки
месторождения «Малый Куйбас» // ГИАБ. 2013. № 4. С. 132–139.
4. Голик В. И., Полухин О. Н. Использование минерально-сырьевой базы КМА в условиях
экологизации общества // Проблемы региональной экологии. 2013. № 4. С. 45–49.
5. Саканцев Г. Г. Внутреннее отвалообразование на глубоких рудных карьерах. Екатеринбург:
УрО РАН, 2008. 225 с.
6. Соколов И. В., Смирнов А. А., Антипин Ю. Г., Никитин И. В., Тишков М. В. Обоснование
толщины предохранительной подушки при отработке подкарьерных запасов трубки «Удачная»
системами с обрушением // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых.
2018. № 2. С. 52–62. DOI: 10.15372/FTPRPI20180207
7. Лобанов Е. А., Еременко А. А. Разработка подкарьерных рудных запасов месторождения
Олений ручей // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2021. № 4(146).
С. 86–95. DOI: 10.26730/1999-4125-2021-4-86-95
8. Неверов С. А., Конурин А. И., Шапошник Ю. Н. Безопасность очистных работ при подэтажной
выемке с обрушением в тектонически напряженных массивах // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2021. Т. 2.
№ 3. С. 311–321. DOI: 10.33764/2618-981X-2021-2-3-311-321
9. Шамиев Ж. Б., Алибаев А. П. Технология комбинированной разработки подкарьерных
запасов системой подэтажного обрушения с секционной отбойкой и торцевым выпуском руды через
щель // Современные проблемы механики сплошных сред. 2010. № 12. С. 62–70.
10. Соколов И. В., Смирнов А. А., Антипин Ю. Г., Никитин И. В., Барановский К. В. Подземная
геотехнология при комбинированной разработке мощного железорудного месторождения //
Известия вузов. Горный журнал. 2014. № 7. С. 25–32.
11. Мажитов А. М. Оценка степени техногенного преобразования участка недр при разработке
месторождения с обрушением руды и вмещающих пород в восходящем порядке // Горная
промышленность. 2021. № 4. С. 113–118. DOI: 10.30686/1609-9192-2021-4-113-118
12. Lovitt M. Evolution of sublevel caving – safety improvement through technology // The AusIMM
Bulletin. 2016. April. P. 82–85
13. Quinteiro C. Design of a new layout for sublevel caving at depth // Proceedings of the Fourth
International Symposium on Block and Sublevel Caving, Australian Centre for Geomechanics, Perth.
2018. P. 433–442. URL: https://doi.org/10.36487/ACG_rep/1815_33_Quinteiro
14. Mijalkovski S., Despodov Z., Mirakovski D., Adjiski V. Methodology for optimization of
coefficient for ore recovery in sublevel caving mining method // Podzemni Radovi. 2017. No. 30. P. 19–27.
DOI: 10.5937/podrad1730019S
15. Савич И. Н., Мустафин В. И. Перспективы применения и обоснование проектных решений
при этажном и подэтажном торцевом выпуске руды // ГИАБ. 2015. № S1. С. 419–429.
16. Pourrahimian Y., Askari Nasab H., Tannant D. A multi-step approach for block-cave production
scheduling optimization // International Journal of Mining Science and Technology. 2013. Vol. 23.
P. 739–750. DOI: 10.1016/j.ijmst.2013.08.019
17. Afum B. O., Ben-Awuah E. A review of models and algorithms for surface-underground mining
options and transitions optimization: some lessons learnt and the way forward // Mining. 2021. Vol. 1.
P. 112–134. https://doi.org/10.3390/mining1010008
18. MacNeil J. A. L., Dimitrakopoulos R. G. A stochastic optimization formulation for the transition
from open pit to underground mining // Optimization and Engineering. 2017. No. 18. Р. 793–813. DOI:
10.1007/s11081-017-9361-6
19. Whittle D., Brazil M., Grossman P., Rubinstein H., Thomas D. Combined optimisation of an
open-pit mine outline and the transition depth to underground mining // European Journal of Operational
Research. 2018. Vol. 268(2). P. 624–634. DOI: 10.1016/j.ejor.2018.02.005
20. King B., Goycoolea М., Newman A. Optimizing the open pit-to-underground mining transition //
European Journal of Operational Research. 2017. Vol. 257. No. 1. P. 297–309.
21. Dagdelen K., Traore I. Open pit transition depth determination through global analysis of open
pit and underground mine production scheduling // Advances in Applied Strategic Mine Planning. 2018.
P. 287–296. DOI: 10.1007/978-3-319-69320-0_19
22. Soltani A., Osanloo M. Semi-symmetrical production scheduling of an orebody for optimizing
the depth of transitioning from open pit to block caving. Resources Policy. 2020. Vol. 68. DOI: 10.1016/j.
resourpol.2020.101700

УДК 622.245.1 DOI: 10.21440/0536-1028-2021-8-15-23


Download

 

Целью работы является определение результатов воздействия льда на эксплуатационную колонну из полимерного материала и примыкающие массивы пород при наиболее вероятном типе расчетной модели, учитывающем асимметрию нагрузки, создаваемой при обратном замерзании воды в заколонном пространстве. Решение обозначенной проблемы позволяет определить возможность использования
труб из полимерных материалов в условиях распространения многолетнемерзлых пород. 
Актуальность задачи обусловлена наличием известных фактов замерзания воды в заколонном пространстве в условиях эксплуатации труб при низких температурах. В результате замерзания воды на практике отмечаются значительные деформации и повреждения колонн и стыков труб, создающие аварийные ситуации, которые могут нарушить технологические процессы.
Методология исследований. Используется методика расчета эксплуатационной колонны из полимерного материала, размещенной в массиве породы, методом конечных элементов. Предлагаемая методика отличается возможностью учета асимметрии действующей на трубу
нагрузки и использованием большого количества параметров при формировании расчетной модели. Методика позволяет включать в расчетную схему трубу, лед и примыкающие массивы пород, учитывая их свойства.
Результаты исследований устанавливают степень влияния неравномерного загружения трубы на ее деформации, прочность и устойчивость. Приводится сравнение результатов расчета трубы в условиях симметричного и асимметричного обжатия льдом. Рассматриваются результаты использования нелинейной модели породы. Выявлено значительное влияние состава пород в районе скважины. Определены условия, при которых трубы из полимерных материалов способны воспринимать нагрузку при обратном промерзании при асимметричном размещении трубы в скважине.

Ключевые слова: обжатие льдом; обратное промерзание; многолетнемерзые породы; скважина; эксплуатационная колонна; асимметрия нагрузки.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Иванов А. Г., Солодов И. Н. Выбор материала обсадных труб для оборудования
эксплуатационных скважин подземного выщелачивания // Горный журнал. 2018. № 7. С. 81–85.
DOI: 10.17580/gzh.2018.07.16
2. Стовманенко А. Ю., Анушенков А. Н. Перспективы применения трубопроводов из
полимерных материалов при транспортировании литых закладочных смесей // Известия УГГУ. 2016.
Вып. 4(44). С. 68–71. DOI: 10.21440/23072091-2016-4-68-71
3. Хрулев А. С. Скважинная гидротехнология – проблемы и решения // Вестник Российской
академии естественных наук. 2013. № 5. С. 51–54.
4. Макарьев Л. Б., Царук И.И. Минерально-сырьевая база урана южной окраины Сибирской
платформы // Уран: геология, ресурсы, производство: матер. Четвертого междунар. симпозиума,
28–30 ноября 2017 г. М.: ВИМС, 2017. С. 60–61.
5. Wang F., Song Z., Cheng X., Ma. H. Patterns and features of global uranium resources and production //
Earth and Environmental Science: IOP Conf. Ser.: Institute of Physics Publishing. 2017. Vol. 94. P. 1–7.
6. World distribution of uranium deposits (UDEPO) with uranium deposit classification. IAEA,
Vienna, 2009. Printed by the International Atomic Energy Agency in Austria. 2009. 126 p.
7. Magnin F., Etzelmuller B., Westermann S., Isaksen K., Hilger P., Hermanns R. Permafrost
distribution in steep rock slopes in Norway: measurements, statistical modelling and implications for
geomorphological processes // Earth Surface Dynamics. 2019. No. 7. P. 1019–1040. URL: https://doi.
org/10.5194/esurf-7-1019-2019
8. Westermann S., Ostby T. I., Gisnas K., Schuler T. V., Etzelmüller B. A ground temperature map of
the North Atlantic permafrost region based on remote sensing and reanalysis data // The Cryosphere. 2015.
Vol. 9. P. 1303–1319.
9. Obu J., Westermann S., Bartsch A., Berdnikov N., Christiansen H., Dashtseren A., Delaloye R.,
Elberling B., Etzelmuller B., Kholodov A., Khomutov A., Kaab A., Leibman M., Lewkowicz A., Panda S.,
Romanovsky V., Way R., Westergaard-Nielsen A., Wu T., Yamkhin J., Zou D. Northern Hemisphere
permafrost map based on TTOP modelling for 2000–2016 at 1 km2 scale // Earth-Science Reviews. 2019.
No. 193. P. 299–316. URL: https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2019.04.023
10. Tao J., Koster R., Reichle R., Forman B., Xue Y., Chen R., Moghaddam M. Permafrost variability
over the Northern Hemisphere based on the MERRA-2 reanalysis // The Cryosphere. 2019. No. 13.
P. 2087–2110. URL: https://doi.org/10.5194/tc-13-2087-2019
11. Радин А. И. Особенности эксплуатации технологических скважин СПВ в криолитозоне // Новые
идеи в науках о Земле: матер. XIV Междунар. науч.-практ. конф. М.: РГГУ. Т. 4. 2019. С. 293–294.
12. Зверев Г. В., Тарасов А. Ю. Расчет и анализ воздействия многолетнемерзлых пород на
крепление скважины № 338 Ванкорского месторождения во время эксплуатации // Вестник
Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология.
Нефтегазовое и горное дело. 2013. № 8. С. 41–51.
13. Арсентьев Ю. А., Назаров А. П., Забайкин Ю. В., Иванов А. Г. О расчете эксплуатационных
колонн из полимерных материалов для условий многолетнемерзлых пород // Актуальные проблемы
и перспективы развития экономики: российский и зарубежный опыт. 2019. № 21. С. 27–32.
14. Кузнецов В. Г. Техника и технология повышения долговечности крепи скважин в
криолитозоне (проблемы и решения): автореф. дис. … д-ра техн. наук. Тюмень, 2004. 50 c.
15. Леонов Е. Г., Зайцев О. Ю. Расчет содержания фаз и давления при замерзании водосодержащих
сред в заколонном и межколонном пространствах скважин при промерзании // Строительство
нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2005. № 1. С. 10–16.
16. Стетюха В. А., Железняк И. И. Методика расчета на устойчивость эксплуатационной
колонны из полимерного материала в многолетнемерзлых породах // Записки Горного института.
2020. Т. 241. С. 22–28. DOI: 10.31897/PMI.2020.1.22
17. Khademi Zahedi R., Shishesaz M. Application of a finite element method to stress distribution
in burried patch repaired polyethylene gas pipes // Underground Space. 2019. Vol. 4(1). P. 48–58. URL:
https://doi.org/10.1016/j.undsp.2018.05.001
18. Kamarainen J. Studies in ice mechanics. Helsinki: Helsinki University of Technology, 1993. 182 p.
19. Бычковский Н. Н., Гурьянов Ю. А. Ледовые строительные площадки, дороги и переправы.
Саратов: СГТУ, 2005. 260 с.
20. Рудов С. Е., Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Куницкая О. А., Григорьева О. И. Математическое
моделирование процесса уплотнения мерзлого почвогрунта под воздействием лесных машин и
трелевочных систем // Системы. Методы. Технологии. 2018. № 3(39) . С. 73–78. DOI: 10.18324/2077-
5415-2018-3-73-78

 

УДК 550.837 DOI: 10.21440/0536-1028-2021-8-34-44


Download

 

Введение. Рассмотрены вопросы теории и интерпретации импульсных индукционных зондирований с измерением становления магнитного поля, создаваемого вертикальным магнитным диполем над слоистой средой или S-плоскостью.
Методы проведения исследования. Для исследования нестационарного режима становления поля применен спектральный метод расчета с численным синус-преобразованием Фурье плотности спектральной функции. Для случая однородного проводящего полупространства, когда верхнее полупространство непроводящее, показано, что частотные и временные характеристики магнитного поля с увеличением глубины точки наблюдений изменяются подобным образом, убывая в равной степени.
Результаты исследования. Применение импульсного режима изменения тока источника в ближней зоне, соответствующей низким частотам или большим временам становления поля, которые представляют основной интерес при исследовании проводящих свойств геологического разреза, не имеет каких-либо преимуществ перед гармоническим режимом. Анализ поведения поля с источником в виде вертикального магнитного диполя позволяет сформулировать его предельные частотные и временные случаи. По характеру кривой становления магнитного поля установлено, что величины экстремумов магнитной индукции не зависят от удельного электрического сопротивления среды, но их временное положение определяется расстоянием до диполя и удельным сопротивлением среды. Для известного разноса при дистанционных зондированиях зависимость времени, соответствующего экстремуму магнитного поля, от удельного сопротивления среды служит способом его оценки.
Выводы. В работе проведены расчеты кажущегося удельного сопротивления для типичных слоистых разрезов двухслойных и трехслойных сред. Показано соответствие получаемых результатов по временной и гармонической характеристикам магнитного поля диполя при исследовании неоднородных слоистых геоэлектрических разрезов.

Ключевые слова: нестационарное электромагнитное поле; дистанционные индуктивные
зондирования; вертикальный магнитный диполь; кажущееся электрическое сопротивление.

 

Библиографический список

1. Вешев А. В. Электропрофилирование на постоянном и переменном токе. М.: Наука,
1980. 391 с.
2. Гасаненко Л. Б. Поле вертикального гармонического магнитного диполя над поверхностью
многослойной структуры // Ученые записки ЛГУ. Вопросы геофизики. 1959. № 278. С. 164–173.
3. Заборовский А. И. Переменные электромагнитные поля в электроразведке. М.: МГУ, 1960. 186 с.
4. Краев А. П. Основы геоэлектрики. Л.: Недра, 1965. 587 с.
5. Жданов М. С. Электромагнитная теория и методы. М.: Научный мир, 2012. 640 с.
6. Светов Б. С. Основы геоэлектрики. М.: ЛКИ, 2008. 656 с.
7. Кауфман A. A., Морозова Г. М. Теоретические основы метода зондирований становлением
поля в ближней зоне. Новосибирск: Наука, 1970. 122 с.
8. Могилатов В. С. Импульсная геоэлектрика. Новосибирск: РИЦ НГУ, 2014. 181 с.
9. Рабинович Б. И., Могилатов В. С. Становление поля погруженного вертикального
магнитного диполя // Геология и геофизика. 1981. № 3. С. 88–100.
10. Сидоров В. А. Импульсная индуктивная электроразведка. М.: Недра, 1985. 192 с.
11. Обухов Г. Г. О некоторых свойствах нестационарных электромагнитных полей в земле и их
применении в электроразведке. 1968. № 9. С. 62–71.
12. Bhattacharyya B. K. Electromagnetic fields of a transient magnetic dipole on the earth’s surface //
Geophysics. 1959. Vol. 24. No. 1. P. 89–108.
13. Christensen N. B. Imaging of transient electromagnetic soundings using a scaled Frechet derivative //
Inverse methods interdisciplinary elements of methodology, сomputation and application. Lecture notes in
Earth sciences. Berlin: Heidelberg: Springerverlag, 1996. Vol. 20. P. 205–214.
14. Pracser E. Fast computing of transient electromagnetic field on the surface of a layered halfspace //
Geofizikai Kozlemenyek. 1992. Vol. 37. No. 2–3. P. 159–176.
15. Wait J. R. Electromagnetic response of a thin layer // Electronics Letters. 1986. Vol. 22. No. 17.
P. 898–899.
16. Шейнман С. М. Об установлении электромагнитных полей в Земле // Прикладная геофизика.
1947. Вып. 3. С. 3–55.
17. Ваньян Л. Л. Основы электромагнитных зондирований. М.: Недра, 1965. 109 с.
18. Ратушняк А. Н., Теплухин В. К. Теоретические и экспериментальные основы индукционных
методов исследований скважин. Екатеринбург: УрО РАН, 2017. 127 с.
19. Арзамасцев Е. В., Астафьев П. Ф., Байдиков С. В., Коноплин А. Д., Ратушняк А. Н. Индукционные
зондирования слоистых структур // Известия вузов. Горный журнал. 2020. № 4. С. 21–31.

 

УДК 551.2.05 DOI: 10.21440/0536-1028-2021-8-24-33


Download

 

Введение. Шельф арктических морей и Дальнего Востока обладает реальным и значительным резервом для выявления новых нефтегазовых месторождений и освоения ранее открытых в Баренцевом, Карском и Охотском морях. Проекты на континентальном шельфе имеют особую значимость для России, поскольку они напрямую связаны с комплексным развитием страны и повышением качества жизни населения. В статье рассмотрены природные и техногенные опасности, выявленные при поисково-разведочном бурении скважин и обустройстве морских месторождений в условиях замерзающих морей и высокой сейсмичности земной коры. Описываются технологии выявления и предупреждения возникающих рисков и технические решения, обеспечивающие промышленную безопасность.
Целью исследования является получение достоверной информации о состоянии окружающей среды и недр на континентальном шельфе арктических и субарктических морей для обеспечения безопасного ведения работ при освоении морских нефтегазовых месторождений. Методика проведения исследований заключалась в комплексном анализе существующих на российском шельфе природных опасностей: мелкозалегающий метановый газ, газогидраты, ледовые нагрузки; а также техногенных опасностей: открытое фонтанирование морских скважин, вскрытие газовых линз при бурении скважин и растепление многолетнемерзлых пород. Исследованы результаты инженерно-геологических изысканий, данные морской электроразведки, геофизических исследований скважин, бурения и истории разработки морских месторождений.
Результаты. Показано, что существует проблема безопасного ведения работ на шельфе, которая может быть успешно решена путем применения современных технологий выявления и предупреждения природных и техногенных опасностей. Впервые по результатам геофизических исследований скважин на месторождениях Обской и Тазовской губ выявлено наличие мелкозалегающего газа в верхней части разреза.
Выводы. Сделан вывод о том, что для безопасного освоения морских нефтегазовых месторождений следует проводить комплексное изучение природно-климатических условий района работ, инженерно-геологические изыскания, анализ данных морских геофизических работ и исследований глубоких скважин. Это позволит выявлять опасные природные геологические процессы и обеспечивать предупреждение техногенного воздействия на хрупкую природную среду при освоении нефтегазовых ресурсов шельфа морей.

Ключевые слова: шельф; бурение; морские месторождения; обустройство месторождения; техногенная опасность; природная опасность; нефтегазовые ресурсы; газовые гидраты; мелкозалегающий газ; многолетнемерзлые породы.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Кортелева Ю. В. О перспективах реализации шельфовых проектов в России // ColloquiumJournal.
2021. № 13(100). С. 37–38.
2. Мельников П. Н., Варламов А. И., Скворцов М. Б., Агаджанянц И. Г., Кравченко М. Н.,
Грушевская О. В. Развитие ресурсной базы нефти и газа Арктики и континентального шельфа //
RAO CIS Offshore: сб. тр. 15-й Междунар. конф. по освоению ресурсов нефти и газа Российской
Арктики и континентального шельфа. СПб: 2021. С. 218.
3. Дзюбло А. Д. Геолого-геофизические исследования и модели природных резервуаров
Баренцево-Карского региона с целью наращивания ресурсной базы углеводородов: дис. … д-ра
геол.-минер. наук. Москва, 2009. 266 с.
4. Дзюбло А. Д., Алексеева К. В., Перекрестов В. Е., Сян Хуа. Природные и техногенные риски
при освоении нефтегазовых месторождений на шельфе арктических морей // Безопасность труда в
промышленности. 2020. № 4. С. 74–81. DOI: 10.24000/0409-2961-2020-4-74-81
5. Богоявленский В. И., Кишанков А. В. Опасные газонасыщенные объекты на акваториях
Мирового океана: Берингово море // Бурение и нефть. 2018. № 9. С. 4–12.
6. Suryanarayana P. V., Bogdanovic M., Pathy K. T., Paimin M. R. Assessing the impact of shallow
gas hydrate dissociation on structural integrity in deepwater wells // International Petroleum Technology
Conference, Virtual. March 2021. DOI: https://doi.org/ 10.2523/IPTC-21464-MS
7. Sun B., Zhang Z. Challenges and countermeasures for the drilling and completion of deepwater
wells in the South China Sea // Petroleum Drilling Techniques. 2015. No. 43(4). P. 1–7. DOI: 10.11911/
syztjs.201504001
8. Богоявленский В. И., Мажаров А. В., Пушкарев В. А., Богоявленский И. В. Выбросы газа
из криолитозоны полуострова Ямал. Предварительные результаты экспедиции 8 июля 2015 г. //
Бурение и нефть. 2015. № 7-8. С. 8–13.
9. Магомедгаджиева М. А. Особенности проектирования обустройства кустовых площадок
в сложных геокриологических условиях // Проектирование и разработка нефтегазовых
месторождений. 2017. № 2. С. 4–18.
10. Жданеев О. В., Фролов К. Н., Коныгин А. Е., Гехаев М. Р. Разведочное бурение на
Арктическом и Дальневосточном шельфе России // Арктика: экология и экономика. 2020. № 3(39).
С. 112–125.
11. Богатырева Е. В. Проблемы повышения безопасности при освоении месторождений на
арктическом шельфе // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2004. № 5. С. 9–13.
12. Петренко В. Е., Мирзоев Д. А., Богатырева Е. В. Проблемы изучения факторов морской
окружающей среды и создания нефтегазопромысловых инженерных сооружений для освоения
континентального шельфа Арктики // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на
море. 2020. № 1(325). С. 51–54.
13. Дзюбло А. Д., Савинова М. С. Опасные природные процессы и риски при освоении морских
месторождений с применением подводной системы добычи углеводородов // Известия вузов.
Горный журнал. 2020. № 8. С. 5–13.
14. Khalifeh M., Saasen A. Introduction to permanent plug and abandonment of wells. Stavanger:
Springer International Publishing, 2020. 273 p. DOI: 10.1007/978-3-030-39970-2
15. White J., Berry G. Emergency response planning for subsea hydrocarbon release using advanced
engineering analysis // Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference. Abu Dhabi, UAE,
November 10–13. 2014. DOI: https://doi.org/10.2118/172123-MS

УДК 622.44 DOI: 10.21440/0536-1028-2021-8-45-54


Download

 

Актуальность. В статье установлена целесообразность использования осевых вентиляторных установок большой быстроходности по аэродинамическим схемам с одним рабочим колесом для аппаратов воздушного охлаждения газа.
Цель и методы работы. С использованием математического анализа основных закономерностей осевых турбомашин получены уравнения для коэффициента полезного действия вентиляторной установки и вентилятора в зависимости от кинематических параметров потока и геометрических параметров вентиляторной установки.
Результаты. На базе теории оптимизации получены формулы для максимальных значений коэффициента полезного действия вентилятора и вентиляторной установки различной удельной быстроходности в зависимости от коэффициента расходной скорости и относительного
диаметра втулки рабочего колеса. Предложена методика построения аэродинамических схем осевых вентиляторных установок для аппаратов воздушного охлаждения газа типа «К» с предельными максимальными значениями коэффициента полезного действия для заданных значений удельной быстроходности, относительного диаметра втулки рабочего колеса, аэродинамического качества профилей рабочего колеса, коэффициента аэродинамического сопротивления проточной части, коэффициента расходной скорости. Показана возможность создания вентиляторнойустановки с быстроходностью более 400 и экономичностью не менее 0,86.

Ключевые слова: вентиляторная установка; проточная часть; входные элементы; выходные элементы; коэффициент полезного действия; удельная быстроходность; коэффициент аэродинамического качества; коэффициент аэродинамического сопротивления.

 

Библиографический список

1. Абакумов А. М., Мигачев А. В., Степашкин И. П. Исследование системы управления
аппаратом воздушного охлаждения природного газа // Известия вузов. Электромеханика. 2016.
№ 6. С. 130–134.
2. Рубцова И. Е., Мочалкин Д. С., Крюков О. В. Основные направления и задачи энергосбережения
при реконструкции КС. Энергосбережение и автоматизация электрооборудования компрессорных
станций: монография / под ред. О. В. Крюкова. Т. 3. Н. Новгород: Вектор ТиС, 2012. 572 с.
3. Abakumov А. М., Stepashkin I. P. Research of the adaptive automatic control system at the natural
gas air-cooling unit // IEEE Xplorе. 2017. DOI: 10.1109/ ICIEAM.2017.8076297
4. Хворов Г. А., Юмашев М. В. Анализ энергосберегающих технологий по материалам
охлаждения газа на основе аппаратов воздушного охлаждения в транспорте газа ПАО «Газпром» //
Территория «НЕФТЕГАЗ». 2016. № 9. С. 127–132.
5. Калинин А. Ф., Фомин А. В. Оценка эффективности режимов работы АВО // Труды РГУ
нефти и газа имени И. М. Губкина. 2011. № 4(265). С. 131–139.
6. Torshizi S. A. М., Benisi А., Durali M. Multilevel optimization of the splitter blade profile in the
impeller of a centrifugal compressor // Scientia Iranica. 2017. No. 24. P. 707–714.
7. Брусиловский И. В. Аэродинамический расчет осевых вентиляторов. М.: Машиностроение,
1986. 288 с.
8. Mao Y. F. Numerical study of correlation between the surge of centrifugal compressor and the
piping system. PhD in Engineering diss. Xi’an Jiaotong University, Xi'an. 2016.
9. Wu D., Yin K., Yin Q., Zhang X., Cheng J., Ge D., Zhang P. Reverse circulation drilling method
based on a supersonic nozzle for dust control // Applied Sciences (Switzerland). 2017. Vol. 7. No. 1.
P. 5–20. URL: https://doi.org/10.3390/app7010005
10. Лифанов А. В., Матеров А. Ю., Макаров В. Н., Серков С. А., Макаров Н. В. Перспективные
направления повышения комплексной эффективности аппаратов воздушного охлаждения // Нефть.
Газ. Новации. 2020. № 4(233). С. 14–17.
11. Лойцанский Л. Г. Механика жидкости и газа. М.: Дрофа, 2003. 840 с.
12. Мигачев А. В., Потемкин В. А., Степашкин И. П. Параметрическая идентификация аппарата
воздушного охлаждения газа как объекта управления // Актуальные исследования гуманитарных,
естественных, общественных наук: матер. VIII Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. уч.
Новосибирск: ЦРСНИ, 2016. С. 23–28.
13. Абакумов А. М., Мигачев А. В., Потемкин В. А., Степашкин И. П. Оценка энергетической
эффективности использования системы автоматического управления температурой газа на
компрессорных станциях // Проблемы энергетического обеспечения нефтегазового комплекса: сб.
тр. Междунар. науч.-практ. конф. Ашировские чтения. Т. II. Самара: СамГТУ, 2016. С. 292–295.
14. Способ повышения давления и экономичности лопастных турбомашин: пат. 2482337 Рос.
Федерация. М. кл. F 04 D 29/28; заявл. 29.11.2011; опубл. 20.05.2013. Бюл. № 14.
15. Макаров В. Н., Боярских Г. А., Валиев Н. Г., Макаров Н. В., Дылдин Г. П. Критерии подобия
природной соразмерности турбомашин // Известия вузов. Горный журнал. 2020. № 8. С. 81–89.