Недропользование

Тщательно исследована история работы одной из скважин, эксплуатирующих карбонатные отложения в Пермском крае. В течение рассматриваемого периода на скважине проводилось два геолого-технических мероприятия: щелевая гидропескоструйная перфорация (ЩГПП) и кислотная обработка. Выполнен анализ результатов щелевой гидропескоструйной перфорации и кислотной обработки, проведена оценка изменения прироста коэффициента продуктивности после геолого-технических мероприятий от значений пластовых и забойных давлений. В результате промысловых исследований отмечено, что дополнительная добыча нефти в ходе применения геолого-технических мероприятий может существенно снижаться при уменьшении забойных и пластовых давлений. Установлено, что при проведении ЩГПП с кислотной обработкой прирост добычи нефти за счет ЩГПП составил около 65 %, за счет кислотной обработки - 35 %. Отмечено, что щелевая перфорация помогает щадящим способом увеличить дебит скважины и снизить затраты пластовой энергии на движение флюидов в призабойной зоне скважины. После проведенной на скважине спустя два года кислотной обработки увеличение добычи нефти за счет воздействия кислотой составило 15 %, за счет роста забойного давления и увеличения трещинной проницаемости - 85 %. Выявлено полное исключение затрат пластовой энергии на преодоление дополнительных фильтрационных сопротивлений сразу после проведения геолого-технических мероприятий. Поскольку залежь, эксплуатируемая рассматриваемой скважиной, имеет развитую трещиноватость, то и значения проницаемости призабойной зоны пласта, затрат пластовой энергии будут существенно зависеть от уровней пластовых и забойных давлений. Для повышения эффективности проведения геолого-технических работ на месторождениях с развитой естественной трещиноватостью рекомендуется поддерживать забойные давления выше бокового горного давления.

Одной из важных задач эффективной эксплуатации скважин нефтяных месторождений является предотвращение кольматации призабойной зоны пласта в процессе проведения различных геолого-технических мероприятий. В качестве одного из перспективных средств предотвращения падения продуктивности пласта предложена технология с использованием забойных клапанов-отсекателей. Сущность технологии заключается в применении глубинного комплекса защиты пласта, который герметично монтируется в скважине, разделяя продуктивный пласт и зону размещения насосного оборудования. Проведенный анализ показал, что известные варианты компоновок с клапанами-отсекателями (системы с гидравлическим, механическим, электрическим приводом) не позволяют проводить исследования по контролю за разработкой эксплуатируемого объекта. Соответственно, ни одна из компоновок к настоящему времени не принята для промышленного использования. В статье предложен новый механический комплекс защиты пласта (включающий в том числе и клапан-отсекатель забоя), обеспечивающий герметичное разобщение продуктивного пласта и области закачки жидкости глушения при наличии перепада давления до 10 МПа. В основу конструкции клапана-отсекателя положен принцип шарового крана, в закрытом положении шар прижимается к седлу давлением, что создает сопротивление его открытию. С целью достижения высокой наработки оборудования особое внимание при проектировании уделялось обеспечению работы устройства при наличии скважинных осложнений. Для решения данной проблемы в состав оборудования включен специальный шламоуловитель, устанавливаемый между полым толкателем и насосной установкой, внутри которого размещаются обратный клапан и перфорированный патрубок. Выполнены расчеты заполнения шламоуловителя в зависимости от различного числа остановок и при различных концентрациях мехпримесей. В результате расчетов сделаны выводы о выполнении условий прочности для заданных геометрических размеров для пар материалов сталь-полиамид и сталь-Zedex. Предлагаемая конструкция устройства гарантирует надежное разобщение подпакерного и надпакерного пространств, предотвращая попадание жидкости глушения в призабойную зону пласта. Универсальное исполнение оборудования расширяет область его применения и возможность его эксплуатации в компоновке с любой насосной установкой в зависимости от скважинных условий.

Предложен статистический подход при прогнозировании газодинамической опасности в калийных рудниках, который позволяет существенно снизить зависимость конечных результатов прогнозирования от субъективных факторов путем введения в модель строго определенных информативных критериев. Получение наиболее адекватных действительности моделей прогнозирования возможно только с помощью комплексного подхода, отображающего факторы генерации, миграции, аккумуляции и сохранения в течение длительного геологического времени газовых скоплений и очагов газодинамических явлений в соляном породном массиве. При разработке математической модели метода прогнозирования газодинамических явлений по геологическим данным использовалась параметрическая математическая модель метода прогнозирования, основанная на дискриминантном анализе, которая является мощным статистическим методом и по глубине анализа данных и ценности получаемых результатов относится к самым эффективным методам статистического анализа. В случае соблюдения условий нормальности распределения многомерных данных и равенства ковариационных матриц параметрическая модель приводит к оптимальным результатам при прогнозировании. При невыполнении указанных ограничений применение в модели робастных оценок позволяет компенсировать рост вероятности ошибочного прогноза. Выполнен статистический анализ геологической информации в местах развития газодинамических явлений (ГДЯ) в калийных рудниках. Сформированы обучающие выборки, разработана математическая модель метода прогноза зон, опасных по ГДЯ, на основе многомерного дискриминантного анализа с использованием классических и робастных статистических процедур. Получены решающие правила для прогнозирования по геологическим данным зон, опасных по ГДЯ, для условий Верхнекамского месторождения калийных солей. Построены прогнозные карты зон, опасных по газодинамическим явлениям, для условий шахтного поля строящегося Усть-Яйвинского рудника ПАО «Уралкалий» и Половодовского участка Верхнекамского месторождения калийных солей. Дана оценка адекватности метода прогнозирования практике ведения горных работ на калийных пластах, опасных по ГДЯ, в условиях шахтных полей калийных рудников ПАО «Уралкалий».

Рост объемов добычи мрамора требует внедрения на горных предприятиях нового высокопроизводительного оборудования. В связи с этим целесообразно рассмотреть возможность использования при разработке месторождений мрамора карьерных фрезерных комбайнов. Для повышения эффективности их эксплуатации необходимо разработать методику оперативного определения основных параметров комбайнов с учетом условий, существующих на предприятиях, добывающих мрамор. Опыт показывает, что при выборе модели комбайна расчет его параметров может осуществляться с использованием регрессионных зависимостей. В результате обработки исходной информации о технических характеристиках карьерных комбайнов получены зависимости, определяющие связь между шириной фрезерования, мощностью их двигателя и эксплуатационной массой. На крупнейшем в России Коелгинском месторождении мрамора в 2014-2015 гг. были проведены хронометражные наблюдения за работой карьерного фрезерного комбайна Wirtgen 2500SM при различных режимах и условиях эксплуатации. В ходе исследований скорость комбайна изменялась от 7 до 9 м/мин, а глубина фрезерования от 0,1 до 0,15 м. Комбайн осуществлял работу по схеме с разворотом в конце участка и по челноковой схеме. Погрузка горной массы производилась в автосамосвалы грузоподъемностью 25-30 т. Обработка результатов наблюдений позволила получить зависимости для оперативного определения производительности комбайна при разработке месторождения мрамора. Построена номограмма для определения мощности двигателя, эксплуатационной массы и производительности комбайнов с различной шириной фрезерования. Полученные в ходе исследований зависимости можно использовать как при выборе комбайна для конкретного месторождения, так и при прогнозировании мощности двигателя, эксплуатационной массы и производительности перспективных моделей карьерных комбайнов.

Применение материалов на основе природных калийных солей является известным способом создания качественной, вплоть до лечебной, воздушной среды помещений, которая модифицируется ввиду влияния аэрозольных частиц сильвинита, карналлита и галита. Облицовка или декорирование ограждающих поверхностей стен, пола или потолка специальных наземных комплексов - спелеоклиматических камер - позволяют обогатить воздух помещения высокодисперсным соляным аэрозолем и аэроионами легкой группы подвижности. Взаимосвязь распределения аэрозольных частиц с концентрацией легких аэроионов в сильвинитовых спелеоклиматических камерах предлагается проследить, рассматривая ионизационно-рекомбинационное уравнение образования и исчезновения легких аэроионов. Путем экстраполяции определены основные параметры высокодисперсного соляного аэрозоля размером менее 0,3 мкм исходя из экспериментально определенных параметров распределения аэрозольных частиц по размерам (более 0,3 мкм), принимая во внимание возможные решения уравнения аэроионного баланса и применив модель суперпозиции нескольких логарифмически нормальных распределений. На примере горных пород Верхнекамского калийного месторождения представлены основные параметры размерного распределения аэрозольных частиц в сильвинитовых спелеоклиматических камерах с поверхностями разных конструкций, выполненных из пиленых сильвинитовых блоков природного сильвинита и из панелей и прессованной соляной плитки с высоким содержанием хлористого калия, входящего в состав калийных солей. Полученные результаты подтверждают высокую эффективность применения сильвинитовых строительных материалов для создания высококачественной лечебной или оздоровительной воздушной среды, насыщенной высокодисперсным соляным аэрозолем, и позволяют оптимально выбирать специальные строительные отделочные и декоративные материалы на основе сильвинита в зависимости от требуемых параметров аэрозольного распределения с целью формирования качественного воздуха помещений.