CC BY
88
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. А с т р о в а Г.Г. Мшанки борщовского и чортковского горизонтов Подолии. - М.: Изд-во АН СССР, 1964. - 52 с.
2. Т р о и ц к а я Т.Д. Девонские мшанки Казахстана. - М.: Недра, 1968. - 237 с.
3. М е з е н ц е в а О.П. Трепостомиды пограничных силурийско-девонских отложений Алтая и Салаира. - В кн.: Глобальная корреляция нижнедевонских карбонатных и кла-стических разрезов: Материалы международной конференции. - Ташкент: Изд-во SealMag Press, 2008. С. 74 - 78.
4. Middle-Upper Devonian and Lower Carboniferous biostratigraphy of Kuznetsk Basin. -Novosibirsk: Publishing House of SB RAS, 2011. - 98 p.
5. М и р о н о в а Н.В., С т е п а н о в С.А., Ч е р е п н и н а С.К., Я р о ш и н с к а я
A.М. Девонские отложения северной части Сибирячихинской синклинали (Горный Алтай). - В кн.: Материалы по региональной геологии Сибири. - Новосибирск: Изд-во СНИИГГИМСа, 1974. С. 90 - 98.
6. М о д з а л е в с к а я Е.А., Н е х о р о ш е в
B.П. Раннедевонские мшанки Верхнего Приамурья // Ежегодник ВПО. 1965. Т. 17.
C. 115 - 131.
7. Н е х о р о ш е в а Л.В. Девонские мшанки Приамурья // Тихоокеанская геология. 1994. № 2. С. 63 - 75.
8. Стратиграфический словарь СССР. Новые стратиграфические подразделения палеозоя СССР. - Л.: Недра, 1991. - 555 с.
9. Н е х о р о ш е в а Л.В. Мшанки из та-рейского нижнедевонского разреза (Цен-
тральный Таймыр). - В кн.: Ученые записки. Палеонтология и биостратиграфия. Вып. 24. - Л.: Изд-во НИИГА, 1968. С. 45 -62.
10. Стратиграфический словарь СССР. Кембрий, ордовик, силур, девон. - Л.: Недра, 1975. - 622 с.
11. А с т р о в а Г. Г., Я р о ш и н с к а я А. М. Раннедевонские и эйфельские мшанки Са-лаира и Горного Алтая // Новые материалы по стратиграфии и палеонтологии нижнего и среднего палеозоя Западной Сибири. -Томск: изд. ТГУ, 1968. С. 47 - 62.
12. М е з е н ц е в а О.П. Мшанки (Bryozoa) эмсского яруса западной части Алтае -Саянской складчатой области. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2012. - 108 с.
13. H u Z h a o - x u n. Additional material of Bryozoa from the Yukiang formation of early Middle Devonian in Henghsien, Kwahgsi // Acta Paleont. Sinica. 1965. Vol. 13. P. 232 - 240.
14. E r n s t A. Cryptostome (ptilodictyine and rhabdomesine) Bryozoa from the Lower Devonian of NW Spain // Palaeontographica: Palaeozoology - Stratigraphy, 2011. Vol. 293. Issues 4-6. P. 147 - 183.
15. Пржидольские мшанки СССР / В.И. Пушкин, Л.В. Нехорошева, Г.В. Копаевич, А.М. Ярошинская. - М.: Наука, 1990. - 125 с.
16. E r n s t A. Petaloporella (Cryptostomata, Bryozoa) from the Lower Devonia of central Bohemia // Bulletin of Geosciences, 2009. Vol. 84. № 4. Pp. 767 - 770.
© 2015 г. О.П. Мезенцева, Ю.В. Удодов Поступила 12 мая 2015 г.
УДК 622.817.47+622.822.22
М.Г. Коряга
Сибирский государственный индустриальный университет
МНОГОЦЕЛЕВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОЛТЮБИНГОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ДЕГАЗАЦИИ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА, МОНИТОРИНГА И БОРЬБЫ С ПОЖАРАМИ
Требования, применяемые к шахтам современного технического уровня, непрерывно изменяются в сторону ужесточения с увеличением глубины горных работ.
Мониторинг за выделением и миграцией метана в выработанном пространстве выемочных столбов и возникающими очагами эндогенных пожаров включает непрерывный
\ 3 чг -—V
\ 9_У / 5 У
Рис. 1. Дегазация выработанного пространства с помощью перфорированных труб, заведенных в выработанное пространство: 1 - выработанное пространство; 2 - очистной забой; 3 - конвейерный штрек; 4 - вентиляционный штрек; 5 - перемычка; 6 - погашенный штрек; 7 - фланговый охранный целик; 8 - дегазационный газопровод; 9 - скважины подземной дегазации;
10 - дегазационная скважина с поверхности
комплекс работ. Для этого применяются буровая техника и набор контрольно-измерительной и газо-аналитической аппаратуры.
Требования по контролю за составом и температурой атмосферы в пространстве за очистным забоем и в изолированном пространстве отработанных выемочных полей [1] предусмотрены действующим нормативными документами.
После изоляции выработанного пространства мониторинг атмосферы и температуры в нем ведется через скважины, контрольные трубки в перемычках, а также по выявленным газовым и температурным аномалиям в приповерхностном слое.
Совмещение процессов дегазации и непрерывного мониторинга возможно в сети скважин подземной дегазации и на устьях скважин, пробуренных с поверхности в выработанное пространство (рис. 1). По полученным данным определяется концентрация метановоздушной смеси (МВС) и наличие в ней продуктов окисления угля. Такой способ дает только факт наличия или отсутствия пожара в зоне работы дегазационной сети или скважины. Определение точного положения очага возгорания сопряжено с рядом трудностей. При наличии большого количества скважин подземной дегазации, пробуренных в выработанное пространство через охранный целик, производят замеры через отдельные скважины. Для этого скважины с определенным шагом отключают от дегазационной сети, производят забор проб атмосферы и контроль температуры
выработанного пространства. Такой способ позволяет достаточно точно определить местоположение очага пожара.
Для тушения пожара с поверхности бурят скважины и производят закачку антипироге-нов или азота до нормализации состава проб атмосферы в выработанном пространстве.
Недостатком такого способа являются затраты на бурение скважин через охранный целик, время на поиск очага возгорания и бурение скважин с поверхности.
Приступить к тушению посредством закачки азота с поверхности по сети дегазационного трубопровода до аварийного участка на практике не позволяют требования действующих инструкций по работе сети дегазации шахты. В случае остановки системы дегазации очистные работы останавливаются.
Для исключения затрат на подземное бурение существует типовая схема дегазации выработанного пространства с перфорированным дегазационным газопроводом, оставляемым в выработанном пространстве и охраняемым кострами [2]. Перфорируемая часть газопровода подключается на фланге к дегазационному газопроводу, в котором создается разряжение не менее 4,0 кПа (рис. 2).
Достоинством этой схемы является постоянный отбор выделяющегося метана как из выработанного пространства, так и в кутке лавы на вентиляционном штреке; возможность контроля атмосферы выработанного пространства путем отбора газовых проб из газопровода. Но схема имеет ряд существенных недос-
5
6
10
Рис. 2. Дегазация выработанного пространства помощью перфорированных труб, оставленных в выработанном
пространстве [2]:
1 - выработанное пространство; 2 - очистной забой; 3 - конвейерный штрек; 4 - вентиляционный штрек; 5 - фланговый охранный целик; 6 - фланговая выработка; 7 - перфорированный дегазационный газопровод; 8 - дегазационный газопровод; 9 - перемычка; 10 - костры
татков: возможность определения только факта наличия или отсутствия пожара в зоне работы перфорированной трубы по газоаналитическим пробам и температуре; неравномерность отбора газа по длине перфорированной трубы из-за изменения аэродинамического сопротивления при увеличении длины газопровода, заиливание отверстий перфорации угольным шламом и, как следствие, - неуправляемость процессом дегазации.
Недостатки схемы, приведенной на рис. 2, предлагается исключить разработанным для внедрения способом, предусматривающим замену оставленной в выработанном пространстве полностью перфорированной трубы на трубу, перфорированную в заданных интервалах посредством применения технологии колтюбинга, разработанной для нефтяных и газовых скважин.
Колтюбинг - одно из самых динамично развивающихся в мире направлений газонефтепромыслового оборудования, включает в себя производство специальных металлических колонн гибких труб, проектирование наземного и внутрискважинного оборудования и, наконец, приборное обеспечение и программы обработки информации [3 - 7].
Технология колтюбинга основана на использовании гибких непрерывных труб, которые заменяют традиционные сборные бурильные трубы при работах внутри скважин. Такие трубы позволяют вести направленное бурение в боковых и горизонтальных стволах скважин,
не требуя операций по сборке и разборке бурильной колонны.
Колтюбинг включает в себя совокупность колонны гибких труб (КГТ), комплекс наземного оборудования, состоящего из колтюбин-гового агрегата (обеспечивающего спуск и подъем колонны КГТ), комплекса оборудования такого как: буровой насос, компрессоры для нагнетания инертного газа, генератор инертного газа, нагреватель технологической жидкости, устьевое дроссельное устройство и устьевое оборудование, содержащее, в частности, противовыбросовое оборудование, различные насадки, породо-разрушающий инструмент, пакеры, режущий инструмент, от-клонители и забойные двигатели.
Порядок работы колтюбингового агрегата состоит из ряда операций: вращения барабана КГТ с разматыванием трубы и подачей ее устьевым дроссельным устройством в скважину до необходимой глубины; подачи промывочной жидкости на забойный двигатель или другое скважинное оборудование; подъем оборудования из скважины путем намотки КГТ на барабан. Все процессы управляются с пульта оператора колтюбингового агрегата. Скорость спускоподъемных операций КГТ может достигать 1 м/с.
На рис. 3 в качестве примера показана такая установка на шасси автомобильного типа КрАЗ-63221. Установка является относительно
9
Рис. 3. Колтюбинговая установка Уран-20 [8]
небольшой в модельном ряду колтюбинговых агрегатов. Емкость барабана гибких труб составляет до 3600 м при диаметре трубы 33,5 мм.
Изменение области применения колтюбин-га для условий шахты, разумеется, потребует внести конструктивные изменения в компоновку колтюбингового оборудования: установить барабан с гибкой трубой, привод и насос на колесное шасси дизельного самоходного вагона или металлические салазки; привести электрическое оборудование в соответствие с требованиями, предъявляемыми к рудничному электрооборудованию повышенной надежности (РП) против взрыва; адаптировать соединения насоса к применяющимся в шахте водоводам.
Принципиальная схема интеграции технологии колтюбинга в схему с оставленной в выработанном пространстве полностью перфорированной трубой с заменой на трубу, перфорированную в заданных интервалах, показана на рис. 4, где 1 - выработанный выемочный столб с охранным целиком уклона 2, погашенным вентиляционным штреком 3, погашенной монтажной камерой 4 и демонтажной камерой 5. За перемычкой 6 располагается подземный колтюбинговый агрегат 8 и оставленная в выработанном пространстве труба 9; также на рис. 4 показаны охранный целик 10 и вентиляционный штрек 7 подготавливаемого выемочного столба.
На «узле Б» показана принципиальная компоновка подземного колтюбингового агрегата с барабаном для намотки КГТ с приводом и пультом управления 8 с трубой 9 диам. 150 -200 мм, оставленной на почве погашенного конвейерного штрека отработанного выемочного столба и выведенной за перемычку, гибкой непрерывной трубой КГТ 11, механизма укладки витков трубы КГТ 12, станины барабана 13 и оборудований для работы в оставленной в завале трубы 14.
Достоинством предлагаемой интеграции технологии колтюбинга в схему с оставленной
в выработанном пространстве полностью перфорированной трубой, с заменой на трубу, перфорированную в заданных интервалах, является перечень работ обеспечивающих:
- непрерывный мониторинг температуры в оставленной в выработанном пространстве трубе по всей ее длине;
- перфорацию трубы в заданном интервале для забора газо-аналитических проб;
- дегазацию выработанного пространства через отверстия перфорации в заданном интервале;
- нагнетание газообразных и жидких реагентов для тушения пожара в интервале, выявленном в процессе непрерывного мониторинга.
Проведение работ в оставленной в выработанном пространстве трубе обеспечивается широким перечнем серийно выпускаемого нефтегазового скважинного оборудования.
Перфорация металлических и полимерных труб возможна гидравлической [9], гидромеханической и гидропескоструйной перфорацией [10].
Контроль температуры трубы по всей протяженности и прокачиваемого через нее газа обеспечивается системой волоконно-оптического контроля распределенного измерения температуры [11, 12] или по-интервально с помощью электрических термометров, сопротивление которых позволяет регистрировать температуру по всему пути движения термометра [13].
Отбор проб газа производится в интервалах перфорации зондами пробоотборниками [14] или путем прокачки газа по трубе КГТ.
Закачивание в трубу жидких и газообразных реагентов в изолированный интервал перфорации возможно посредством установки съемного пакера [15].
Выводы. Применение интеграции технологии колтюбинга в схему с оставленной в выработанном пространстве полностью перфорированной трубой с заменой на трубу, перфорированную в заданных интервалах, позволит избавиться от таких недостатков схемы как:
- невозможность определения местоположения пожара в зоне работы перфорированной трубы;
- неравномерность отбора газа по длине перфорированной трубы из-за изменения аэродинамического сопротивления при увеличении длины газопровода;
- заиливание отверстий перфорации угольным шламом и, как следствие, не управляемость процессом дегазации.
Узел Б
А - А
А
г-г-ттгтГпт
Узел Б
43
Рис. 4. Принципиальная схема применения колтюбинговой установки в условиях шахты
Схема имеет ряд достоинств:
- непрерывный мониторинг температуры в оставленной в выработанном пространстве трубе по всей ее длине;
- перфорация трубы в заданном интервале для забора газо-аналитических проб;
- дегазация выработанного пространства через отверстия перфорации в заданном интервале;
- нагнетание газообразных и жидких реагентов для тушения пожара в интервале, выявленном в процессе непрерывного мониторинга;
- обеспеченность работ серийно производимым скважинным нефтегазовым оборудованием.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Инструкция по предупреждению и тушению подземных эндогенных пожаров в шахтах Кузбасса / ФГУП РосНИИГД и др. - Кемерово : Б.И., 2007. - 77 с.
2.
3.
5.
6.
Инструкция по дегазации угольных шахт. Серия 05. Вып. 22. - М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2012. - 250 с.
Молчанов А.Г. В России время колтюбинга еще не наступило: [Электронный ресурс]: Первый Буровой Портал. -Режим доступа свободный: http://first-drilling. com .ua/article/article_item/548 (Дата обращения: 11.05.15).
Подземный ремонт и бурение скважин с применением гибких труб / С. М. Вайншток, А.Г. Молчанов, В.И. Некрасов, В.И. Чернобровкин. - М: Изд-во Академии горных наук, 1999. - 224 с. Колтюбинговые технологии : [Электронный ресурс] : ФрактДжет-Волга. Направление деятельности. - Режим доступа свободный : http://fj-volga.com/koltyubingovie-technologii (Дата обращения: 11.05.15). Очистка скважин с помощью колтюбинга и проблема с песчаными пробками: [Электронный ресурс]: Научно-практический журнал «Время колтюбинга». Прошлое и
9
9
будущее нефтесервиса. - Режим доступа свободный :
http: //www.cttimes.org/technology/perspektiv у/ (Дата обращения: 11.05.15).
7. Работы без применения буровой : [Электронный ресурс] : Научно-практический журнал «Время колтюбинга». Наши публикации о технологиях. - Режим доступа свободный:
http: //www.cttimes .org/te chnology/nashi -publikatsii-otehnologiyah/ (Дата обращения: 11.05.15).
8. Колтюбинговая установка Уран-20 : [Электронный ресурс] : Транспортное оборудование. - Режим доступа свободный: http: //www.rgmural. ru/transport/uran20.html (Дата обращения: 11.05.15).
9. Гидравлический малогабаритный перфоратор для боковых стволов ПМГ 75, ПМГ 86: [Электронный ресурс] : ООО «Нефте-ПромЦентр». Продукция. Перфораторы. -Режим доступа свободный: http://www.neftepromcentr.ru/perforatory.htm (Дата обращения: 11.05.15).
10. Соловкин О.Е. Пути совершенствования щадящей перфорации скважин: [Электронный ресурс]: Специализированный журнал «Бурение и нефть». - Режим доступа свободный: http://burneft.ru/archive /issues/2010-05/15 (Дата обращения: 11.05.15).
11. «Downhole Temperatures from Optical Fiber», Oilfield Review Winter 2008/2009: 20, no. 4.
12. Оптоволоконные системы измерения температуры и давления нефтегазовых скважин: [Электронный ресурс]: Технопарк Новосибирского Академгородка АКАДЕМ-ПАРК. - Режим доступа свободный: http: //www.academpark.com/residents/2 8/pro ducts/7605/ (Дата обращения: 11.05.15).
13. Приборы для глубинных замеров температуры в скважинах: [Электронный ресурс] : Архив рубрики «Температурный режим бурящихся скважин». - Режим доступа свободный:
http ://teplozond.ru/category/temperaturnyj -rezhim-buryashhixsya-snvazhin (Дата обращения: 11.05.15).
14. Зонды для отбора проб воды и газа: [Электронный ресурс]: AGT system and service. Зонды (RG). - Режим доступа свободный : http: //www.agtsys .ru/products/zondy-dlyaotboraprobvodygaza (Дата обращения: 11.05.15).
15. Пакеры и компоновки: [Электронный ресурс]: ООО НПФ «Пакер». Каталог оборудования. - Режим доступа свободный: http://npf-paker.ru/katalog/ (Дата обращения: 11.05.15).
© 2015 г. М.Г. Коряга Поступила 12 мая 2015 г.
