Том 16, № 3 (2017)

Статьи
Физические характеристики и фильтрационно-емкостные свойства перспективных нефтегазоносных горизонтов в низах продуктивной толщи на сухопутных площадях Азербайджана (на примере месторождения Каламаддин)
Гурбанов В.Ш., Гасанов А.Б., Нариманов Н.Р., Султанов Л.А., Ганбарова Ш.А.

Аннотация

В последние годы в Республике Азербайджан осуществляется передислокация буровых разведочных работ из восточных районов в менее изученные центральные и западные. При этом особую важность обретают обобщение имеющегося геолого-геофизического материала, оценка перспективности отдельных литолого-стратиграфических комплексов и прогнозирование глубокозалегающих нефтегазовых резервуаров. В данной работе приведен анализ комплексных петрофизических данных. При этом интерпретировались коллекторские и петрофизические свойства пород мезокайнозойских отложений, взятых из пробуренных поисково-разведочных скважин и геологического материала площадей Каламаддинского нефтегазоносного района, где широко распространены отложения продуктивной толщи - нижний плиоцен. В результате анализа и интерпретации геолого-геофизических и петрофизических материалов установлено, что к нефтегазоносным коллекторам относятся в основном трещиноватые вулканогенно-осадочные и карбонатные породы. Приведены краткие петрофизические характеристики пород разреза земной коры Каламаддинского нефтегазоносного района. На основании обобщенных данных был составлен схематический график, отражающий изменение пористости пород по разрезу. Согласно этому графику с глубиной пористость пород уменьшается, а плотность и скорость распространения ультразвуковых волн повышаются. Полученные обобщения позволяют прийти к выводу, что изменение коллекторских свойств пород в широком диапазоне по площади Каламаддин связано с литологической неоднородностью комплексов пород, разнообразием глубины их залегания и в связи с этим с различием термобарических и сложностью тектонических условий. Результаты разных петрофизических методов исследований показывают, что коллекторские свойства пород в целом ухудшаются с глубиной. Однако в отдельных случаях в глинистых и карбонатных породах коллекторские свойства могут улучшиться за счет появления вторичной пористости при относительно жестких термобарических условиях. Кроме того, установлены зависимости между физическими параметрами и вещественным составом для отдельных разновидностей пород. Исследования проводились в атмосферных и термодинамических условиях.

Недропользование. 2017;16(3):204-214
views
СТАТИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСШИРЯЮЩЕГОСЯ ТАМПОНАЖНОГО СОСТАВА
Галкин В.И., Куницких А.А.

Аннотация

Рассмотрены вопросы статистической обработки результатов лабораторных исследований расширяющегося тампонажного состава. В качестве расширяющей добавки использовался оксид кальция с ингибиторами реакции гидратации и оксид кальция с двухкальциевым ферритом. Всего испытано шесть вариантов расширяющих добавок. Исследования проводились при двух температурных режимах: 22 и 75 °С. В результате получили выборку результатов. На первом этапе математической обработки данных произведена оценка различий средних значений величин линейного расширения по критерию Стьюдента. Сравнение средних значений по отдельным вариантам показало, что максимальное влияние температуры по изучаемым показателям получено для CaО + феррохромлигносульфонат (ФХЛС) (99/1), минимальное - по CaСО3 + FeSO4 (2:1). Для учета совместного влияния концентрации расширяющей добавки и температуры на величину линейного расширения построены многомерные модели. По многомерным моделям были вычислены модельные значения линейного расширения, и далее они были сопоставлены с экспериментальными значениями. Сопоставления выполнены по двум вариантам: первый вариант - по совокупности всех данных, второй вариант - по шести моделям, построенным по разным добавкам. В результате получены два корреляционных поля, на каждом из которых выделяются три подполя (класса). С помощью линейного дискриминантного анализа выделенные классы описываются линейными дискриминантными функциями. Анализ полученных дискриминантных функций показал, что процессы формирования значений линейного расширения в классах происходят по различным механизмам, поэтому построены уточненные многомерные модели и линейные дискриминантные функции для вычисления значений линейного расширенияс учетом выделенных трех классов. Выполненный анализ показал, что формирование значений линейного расширения в диапазоне 1-6 % происходит в зависимости от концентрации добавки и температуры, далее в интервале 6-10 % процесс протекает за счет синергетического эффекта совместного влияния концентрации добавки и температуры.

Недропользование. 2017;16(3):215-224
views
Способ оценки коэффициента вытеснения нефти на основе стандартных исследований керна
Гладких Е.А., Хижняк Г.П., Галкин В.И., Попов Н.А.

Аннотация

Статья посвящена проблеме оценки коэффициента вытеснения нефти, определение которого является обязательным этапом при подсчете извлекаемых запасов, технико-экономическом обосновании коэффициента извлечения нефти и осуществлении контроля разработки месторождений. Сложность его лабораторного определения обусловлена трудоемкостью и длительностью опытов. При недостаточном для фильтрационных экспериментов количестве керна или его полном отсутствии коэффициент вытеснения оценивается либо по аналогии с соседними месторождениями, либо по аналитическим зависимостям, получение которых является актуальной задачей. В процессе обобщения и анализа значительного объема экспериментальных данных авторами разработан способ оценки коэффициента вытеснения нефти без его лабораторного определения. Предложенный способ основан на использовании данных ранее проведенных исследований для построения статистических моделей оценки коэффициента вытеснения с использованием линейного пошагового регрессионного и дискриминантного анализа. Для реализации способа, наряду с вязкостью нефти, требуется знание фильтрационно-емкостных параметров: пористости, проницаемости, остаточной водонасыщенности, а также объемной плотности породы, определяемых при стандартных исследованиях керна. В работе приведены основные этапы реализации способа для визейских терригенных отложений месторождений Башкирского свода и Соликамской депрессии Пермского края, а также результаты его применения для башкирских карбонатных отложений указанных тектонических элементов. В процессе анализа исходных данных установлено наличие классов значений, для которых статистически обоснованы регрессионные уравнения, демонстрирующие высокую близость модельных и экспериментальных значений коэффициента вытеснения. По параметрам, входящим в уравнения, сделан вывод об исключительном влиянии начальной нефтенасыщенности на коэффициент вытеснения. Показано, что в коллекторах с низкими фильтрационными характеристиками коэффициент вытеснения определяется их емкостными свойствами.

Недропользование. 2017;16(3):225-237
views
Двухфазный многополюсный компенсированный асинхронный двигатель для нефтяной промышленности
Беляев Е.Ф., Цылев П.Н., Щапова И.Н.

Аннотация

Перевод низкопродуктивных нефтяных скважин в непрерывный, более оптимальный, режим эксплуатации возможен при применении для электропривода плунжера плунжерных насосов тихоходных асинхронных электрических двигателей. Производство таких двигателей до настоящего времени сдерживается из-за больших габаритов и низких значений важнейшего энергетического показателя - коэффициента мощности. Предлагается использование для привода плунжера плунжерных насосов оригинальной конструкции двухфазного тихоходного компенсированного асинхронного двигателя, в которой отсутствуют фазосмещающие элементы, а магнитное поле в воздушном зазоре имеет круговую форму в диапазоне скольжений от 1 до 0. Уменьшение числа фаз обмотки статора с трех до двух позволяет в 1,5 раза уменьшить габариты двигателя, а осуществление внутренней компенсации намагничивающих токов сетевых обмоток двигателя обеспечивает увеличение коэффициента мощности практически до единицы. Разработана математическая модель двухфазного тихоходного компенсированного асинхронного двигателя, в основу которой положено уравнение магнитного поля и уравнения Кирхгофа для двух сетевых и двух компенсационных обмоток статора. Описывается последовательность решения уравнений и расчета векторного магнитного потенциала и рабочих характеристик двухфазного тихоходного компенсированного асинхронного двигателя. Приводятся технические данные и результаты моделирования опытного образца двухфазного компенсированного асинхронного двигателя, на статоре которого размещается обмотка, ее токи возбуждают 10 пар полюсов. Анализ полученных результатов подтверждает возможность и целесообразность разработки и массового внедрения в нефтяной промышленности высокоэкономичных энергоэффективных двухфазных компенсированных тихоходных асинхронных двигателей.

Недропользование. 2017;16(3):238-246
views
О МЕХАНИЗМЕ ЛОКАЛИЗАЦИИ ОЧАГОВ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В ПОЧВЕ СИЛЬВИНИТОВЫХ ПЛАСТОВ
Барях А.А., Андрейко С.С., Федосеев А.К.

Аннотация

Рассматриваются результаты геомеханического моделирования напряженно-деформированного состояния соляных пород в условиях слоевой выемки на рудниках ОАО «Беларуськалий», где из пород почвы горных выработок происходят внезапные, достаточно мощные газодинамические явления (ГДЯ) в виде выбросов соли и газа, разрушений пород почвы, сопровождающихся газовыделениями. Там же выявляются участки, потенциально опасные по газодинамическим явлениям из почвы. Для условий Старобинского месторождения калийных солей газовые скопления в породах почвы горных выработок, как правило, приурочены к глинистым прослойкам и слоям в соляных породах, поэтому предполагается, что геомеханической предпосылкой проявления ГДЯ является раскрытие глинистых контактов, что приводит к образованию каналов миграции свободных газов и формированию техногенных газонасыщенных зон под воздействием горных работ. Постановка задачи включает задание параметров обрушения пород кровли отрабатываемого Третьего калийного пласта, локализацию пластических деформаций во вмещающих породах, раскрытие глинистых контактов в соляной толще. При этом учитывается, что обрушенные породы кровли лавы заполняют выработанное пространство и с учетом разуплотнения формируют техногенную геосреду, которая также включается в расчетную схему математического моделирования. Для определения напряженно-деформированного состояния пород используется модель идеальной упругопластичной среды с внутренним трением. При этом глинистые прослои описываются контактными элементами Гудмана. По результатам решения ряда модельных задач в двумерной постановке делается вывод о существенном влиянии глинистых прослоев в почве отрабатываемого пласта на возможность реализации газодинамических явлений. Установлено, что при наличии трех глинистых контактов и более в слое подстилающей каменной соли создаются условия для формирования многоярусного очага ГДЯ, образовавшегося при раскрытии газонасыщенных глинистых контактов. Отмечается периодический характер формирования очагов ГДЯ при движении фронта очистных работ.

Недропользование. 2017;16(3):247-254
views
МЕТОД РЕШЕНИЯ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ СТЕФАНА ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ЛЕДОПОРОДНОГО ОГРАЖДЕНИЯ ПРИ ПРОХОДКЕ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ
Левин Л.Ю., Семин М.А., Паршаков О.С., Колесов Е.В.

Аннотация

Представлена математическая постановка прямой и обратной задач Стефана для горизонтального слоя породного массива с однородными и изотропными теплофизическими свойствами. В качестве гипотезы принято, что теплообмен в вертикальном направлении пренебрежимо мал по сравнению с теплообменом в горизонтальной плоскости, в начальный момент времени породный массив имеет однородную температуру, а температура на поверхностях замораживающих колонок одинакова для всех колонок и неизменна во времени. Предложен метод, позволяющий с малыми затратами вычислительных ресурсов получить аппроксимационное решение прямой задачи Стефана для случая одиночной замораживающей колонки. На основании предложенного метода построен скоростной алгоритм решения обратной задачи Стефана для случая одиночной замораживающей колонки, основанный на методе градиентного спуска. Проведен анализ влияния на решение вида используемых функций, аппроксимирующих поле температур в зоне охлаждения. Установлено, что временная зависимость радиуса фронта фазового перехода существенно зависит от выбора аппроксимационной функции, а наиболее предпочтительным является использование интегральной показательной функции, являющейся решением одномерного уравнения теплопроводности в цилиндрических координатах. В дальнейшем предложенные метод и алгоритм распространяются на случай множества замораживающих колонок, образующих круговой контур, и произвольного количества контрольных скважин. Представлены результаты расчета обратной задачи Стефана для условий шахтного ствола № 1 строящегося рудника Петриковского горно-обогатительного комбината с учетом инклинометрии скважин на основании данных геологии. Рассмотрено влияние несовместности измерений температуры несколькими контрольными скважинами на получаемое решение. Предложены варианты интерпретации несовместности измеренных в контрольных скважинах температур, проведен вероятностный анализ толщины ледопородного ограждения.

Недропользование. 2017;16(3):255-267
views
К вопросу о безопасности жизнедеятельности человека в геологически активных зонах
Храмов А.В., Черный К.А., Касаткина Е.А., Молчанова С.Н.

Аннотация

В настоящее время к геологически активным зонам относят активные разломы литосферы, особенно земной коры, и обусловленные ими зоны повышенной проницаемости - палеодолины и подземные водотоки, карсты и геологические тела, отличные по составу и строению от вмещающих их горных пород. Имеются данные о том, что в геологически активных зонах резко возрастает смертность, обнаруживается психическая неустойчивость, чаще происходят дорожно-транспортные происшествия. Целью данной работы является оценка частоты суицидов у жителей Санкт-Петербурга, проживающих над геологически активными зонами и вне этих зон, и влияния на них геомагнитных и гравитационных возмущений. Проанализирована динамика суицидов у жителей 446 многоэтажных домов на территории части Калининского и Василеостровского районов города Санкт-Петербурга, геологическая структура которых наиболее изучена. В период 1999-2003 гг. среди жителей этих домов отмечалось 268 самоубийств. К группе А были отнесены дома, которые находились не менее чем в 40 м от ближайшего тектонического разлома. В группу В были включены жилые здания, находящиеся над разломами или в непосредственной близости от них. В периоды геомагнитных бурь, полнолуния и новолуния число суицидов в группе А снижалось. В группе В магнитные бури и гравитационные возмущения не влияли на частоту суицидов. Отсутствует также достоверная корреляционная зависимость между динамикой суицидов и суточными значениями K -индекса геомагнитного поля, а также между динамикой суицидов и 3-часовой геомагнитной активностью в обеих группах. Результаты исследований, представленные в настоящей работе, показывают, что объективных доказательств существенного негативного влияния тектонических разломов на проживающих над ними людей не выявлено.

Недропользование. 2017;16(3):268-273
views
НОВОЕ УРАВНЕНИЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ ВЗРЫВА ТОПЛИВОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ
Алексеев С.Г., Авдеев А.С., Барбин Н.М.

Аннотация

Проблемы оценки последствий взрывов топливовоздушных смесей и их предупреждения являются злободневными и имеют практический интерес. Эти взрывы представляют реальную опасность при переработке, транспортировке и хранении топлив на различных промышленных и гражданских объектах. Прогнозирование возможных последствий взрывов топливовоздушных смесей является основным элементом в разработке защитных мероприятий. В настоящее время различными ведомствами и организациями разработаны и утверждены разные расчётные методики. Ранее авторами была проведена верификация методов Госатомнадзора (РБ Г-05-039-96), Ростехнадзора (РД 03-409-01, ПБ 09-540-03, Методика оценки последствий аварийных взрывов топливо-воздушных смесей, Общие правила взрывобезопасности для взрывоопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств), МЧС России (ГОСТ Р 12.3.047-98, ГОСТ Р 12.3.047-2012, СП 12.13130.2009), Нидерландской организации прикладных научных исследований (TNT, ME-TNO), Дорофеева, Бейкера-Стрелоу и Бейкера-Стрелоу-Танга для прогнозирования последствий взрывов топливовоздушных смесей на примере реальных взрывов. Установлено, что режим детонации лучше всего описывает метод Дорофеева, а режим дефлаграции мультиэнергетический метод Нидерландской организации прикладных научных исследований (ME-TNO). Таким образом, создание синтез-метода, в котором сочетались бы подходы этих методик, является перспективным направлением. Из метода ME-TNO был вычленен режим детонации и заменен методикой Дорофеева. Данный прием позволил предложить новое уравнение для прогнозирования давления взрыва топливовоздушных смесей, которое описывается следующей формулой: где P 0 - атмосферное давление; Rx - приведенное расстояние (параметр Сахса); a , b , c , d , e , f , g , h - эмпирические константы, зависящие от класса взрывного превращения. В результате проведенного исследования предложено новое уравнение для расчета избыточного давления взрыва, которое более точно прогнозирует последствия взрывов топливовоздушных смесей на объектах нефтегазовой, нефтехимической и химической отраслей промышленности.

Недропользование. 2017;16(3):274-279
views
ПАРАМЕТРЫ ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЙ ДЕГАЗАЦИИ ПОРОД ПОЧВЫ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ПРИ СЛОЕВОЙ ОТРАБОТКЕ ТРЕТЬЕГО КАЛИЙНОГО ПЛАСТА НА РУДНИКАХ ОАО «БЕЛАРУСЬКАЛИЙ»
Андрейко С.С., Лукьянец Е.В., Литвиновская Н.А., Нестеров Е.А., Бобров Д.А., Поляков А.Л., Лутович Е.А.

Аннотация

Приведены результаты исследований, целью которых являлась разработка параметров профилактической дегазации пород почвы горных выработок при слоевой отработке Третьего калийного пласта в условиях рудников ОАО «Беларуськалий». Разработка параметров профилактической дегазации пород почвы горных выработок производилась на основе результатов шахтных экспериментальных исследований газоносности, газодинамических характеристик пород почвы и экспериментальных исследований динамики изменения во времени давления свободных газов в породах почвы горных выработок в различных горнотехнических условиях слоевой отработки Третьего калийного пласта. Методикой шахтных экспериментальных исследований предусматривалась количественная оценка следующих показателей: газоносность пород почвы горных выработок по свободным газам; начальная скорость газовыделения из пород почвы; давление свободных газов в породах почвы. Исследования динамики изменения во времени давления свободных газов в породах почвы подготовительных выработок проводились в выемочных столбах лав, отрабатывающих слои 2, 2-3, 3 Третьего пласта с помощью замерных станций (пакеров), оборудованных для замера давления свободных газов в измерительных камерах цифровыми манометрами. На основании результатов шахтных экспериментальных исследований установлены закономерности формирования очагов газодинамических явлений в породах почвы горных выработок при различных горнотехнических условиях слоевой отработки Третьего калийного пласта. С учетом установленных закономерностей формирования очагов газодинамических явлений в породах почвы горных выработок разработаны параметры профилактического дегазационного бурения скважин в почву подготовительных выработок для лав, отрабатывающих слои 2, 2-3, 3 Третьего калийного пласта в различных геологических и горнотехнических условиях. Параметры профилактического дегазационного бурения для различных технологических схем отработки Третьего пласта включают: перечень выработок в выемочном столбе лавы, в которых должно применяться профилактическое дегазационное бурение; диаметр, глубину и расстояние между дегазационными скважинами. Внедрение схем профилактического бурения дегазационных скважин в почву подготовительных выработок лав, отрабатывающих слои 2, 2-3, 3 Третьего калийного пласта, позволяет повысить безопасность ведения горных работ на рудниках ОАО «Беларуськалий».

Недропользование. 2017;16(3):280-290
views
РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПРОВЕТРИВАНИЯ РУДНИКА ПРИ РАСПОЛОЖЕНИИ ВОЗДУШНОЙ ЗАВЕСЫ В ВОЗДУХОПОДАЮЩЕМ И ВЕНТИЛЯЦИОННОМ СТВОЛАХ
Николаев А.В., Алыменко Н.И., Каменских А.А., Фет Ш.К., Николаев В.А.

Аннотация

В существующих шахтных калориферных установках (ШКУ), предназначенных для нагрева воздуха, подаваемого в воздухоподающие стволы в холодное время года, используется калориферный канал. Часть воздуха из ШКУ подается по калориферному каналу, а часть подсасывается через надшахтное здание за счет общешахтной депрессии, создаваемой шахтной главной вентиляторной установкой (ГВУ). При этом возникает проблема смешения этих двух потоков воздуха, вследствие чего нарушается тепловой режим в стволах, что может привести к нарушению правил безопасности, в частности к нарушению герметизации межтюбинговых уплотнений. Также на подземных горнодобывающих предприятиях особо остро стоит вопрос энергосбережения при проветривании. Одной из причин снижения энергоэффективности процесса подачи воздуха в рудник является наличие внешних утечек, возникающих при проветривании по всасывающему способу. В статье приведено предлагаемое решение обеих задач посредством применения воздушной завесы. При осуществлении воздухоподготовки в холодное время года предлагается воздушную завесу размещать в воздухоподающем стволе выше места сопряжения калориферного канала со стволом для препятствия инфильтрации (подсоса) воздуха через надшахтное здание. Воздушную завесу в вентиляционном стволе в настоящей статье предлагается использовать для снижения внешних утечек воздуха с целью повышения энергоэффективности работы ГВУ. В ходе математического моделирования процесса проветривания и подготовки воздуха (в программном пакете SolidWorks Flow Simulation) установлено, что применение воздушной завесы в воздухоподающем стволе позволит повысить эффективность работы ШКУ, а в вентиляционном стволе - снизить затраты электроэнергии на проветривание.

Недропользование. 2017;16(3):291-300
views

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах