Система проветривания уклонного блока нефтешаты

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для экономичного проветривания уклонных блоков на месторождениях высоковязкой нефти и природного битума, разрабатываемых термошахтным способом. Технический результат заключается в снижении энергозатрат на проветривание уклонного блока нефтешахты за счет снижения энергопотерь на разогрев продуктивного нефтяного пласта. Система проветривания уклонного блока нефтешахты, включающая датчики расхода воздуха и температуры, связанные с микропроцессорным блоком, воздухоподающую и воздуховыдающую выработки с воздушными тамбурами, а также источник перегретого пара, снабжена тепловым насосом, включающим змеевик-конденсатор, расположенный в канале конденсатора воздухоподающей выработки, также змеевик-испаритель, размещенный в канале испарителя воздуховыдающей выработки. Указанные змеевики соединены с компрессором, перекачивающим теплоноситель, и с управляемым дросселем, а вентиляционные окна обоих каналов снабжены управляемыми жалюзи. Микропроцессорный блок выполнен с возможностью управления расходом перегретого пара, поступающего в продуктивный нефтяной пласт, режимом работы теплового насоса и объемным расходом воздуха, поступающим в уклонный блок в зависимости от показаний датчика расхода воздуха, размещенного в воздухоподающей выработке по ходу потока воздуха, а также датчиков температуры воздуха, расположенных в воздуховыдающей выработке и буровой галерее. 4 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для экономичного проветривания уклонных блоков на месторождениях высоковязкой нефти и природного битума, подземная добыча которых производится шахтным способом с тепловыми методами воздействия на пласт (термошахтный способ).

В нефтешахтах применяется термошахтный способ добычи высоковязкой нефти, при котором в нефтяной пласт закачивается перегретый пар. В результате этого вязкость нефти снижается и нефть выдается из добывающих скважин, расположенных в буровой галерее уклонного блока. Проблема заключается в том, что от стен буровой галереи излучается тепло (температура воздуха в буровой галерее может достигать 70°C). Нагретый воздух выдается в исходящие выработки нефтешахты. Вследствие этого в данных выработках нарушается санитарно-гигиенические условия труда горнорабочих.

В случае, если охлаждать воздух, поступающий в буровую галерею, температура воздуха в ней будет снижаться, что приведет к снижению температуры пласта и соответственно к снижению эффективности нагрева нефти и перерасходу пара, т.е. к увеличению энергопотерь на разогрев продуктивного нефтяного пласта. При этом охлаждение воздуха, исходящего из буровой галереи, будет нецелесообразным с экономической точки зрения.

Известна система проветривания уклонного блока нефтешахты, в которой воздух, поступающий в уклонный блок и нагретый в буровой галерее, удаляется по вентиляционной скважине на поверхность за счет действия естественной тяги (тепловой депрессии) и работы вентилятора (дефлектора). Прохождению нагретого воздуха в исходящие выработки препятствует воздушный тамбур с перемычками (Николаев А.В., Файнбург Г.З. Об энерго- и ресурсосберегающем проветривании подземных горных выработок нефтешахт // Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2015. №14. С. 92-98 http://vestnik.pstu.ru/qeo/archives/?id=&folder_id=4397).

Недостаток известной системы заключается в том, что вследствие установки воздушного тамбура с перемычками исходящие выработки не проветриваются, в результате чего создается опасная ситуация для находящихся там горнорабочих.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является система проветривания нефтешахты (RU №2582145, опубл. 20.04.2016 г.), в которой одна часть воздушного потока, поступающего в уклонный блок, поступает в буровую галерею и потом удаляется по вентиляционной скважине на поверхность, а другая часть воздушного потока за счет работы вентилятора местного проветривания поступает в исходящие выработки нефтешахты.

Однако для проветривания уклонного блока требуется определенный объем воздуха, который в дальнейшем будет поступать в исходящие выработки. В известной системе объем воздуха, необходимый для проветривания, увеличивается в 2 раза, т.к. поступающий в буровую галерею воздух удаляется по вентиляционной скважине на поверхность. В том же объеме необходимо подавать его и в исходящие выработки. В этом случае в 2 раза увеличиваются затраты электроэнергии, расходуемой на проветривание уклонного блока и нефтешахты в целом.

Основной недостаток системы-прототипа заключается в том, что поступающий воздух, имеющий температуру, равную температуре горных пород (7-10°C), попадая в буровую галерею, будет охлаждать стенки горного массива буровой галереи. Это приведет к увеличению объема пара, требуемого для разогрева продуктивного нефтяного пласта, что увеличит энергопотери при его подготовке. Кроме того, на проветривание уклонного блока потребуется в 2 раза большее количество свежего воздуха, т.е. увеличатся энергозатраты на проветривание уклонного блока нефтешахты в целом.

Технический результат выражается в снижении энергозатрат на проветривание уклонного блока нефтешахты за счет снижения энергопотерь на разогрев продуктивного нефтяного пласта.

Сущность изобретения заключается в том, что система проветривания уклонного блока нефтешахты, включающая датчики расхода воздуха и температуры, связанные с микропроцессорным блоком, воздухоподающую и воздуховыдающую выработки с воздушными тамбурами, а также источник перегретого пара, согласно изобретению снабжена тепловым насосом, включающим змеевик-конденсатор, расположенный в канале конденсатора воздухоподающей выработки, также змеевик-испаритель, размещенный в канале испарителя воздуховыдающей выработки. Указанные змеевики соединены с компрессором, перекачивающим теплоноситель, и с управляемым дросселем, а вентиляционные окна обоих каналов снабжены управляемыми жалюзи.

Микропроцессорный блок выполнен с возможностью управления расходом перегретого пара, поступающего в продуктивный нефтяной пласт, режимом работы теплового насоса и объемным расходом воздуха, поступающим в уклонный блок в зависимости от показаний датчика расхода воздуха, размещенного в воздухоподающей выработке по ходу потока воздуха, а также датчиков температуры воздуха, расположенных в воздуховыдающей выработке и буровой галерее.

Заявляемая система проветривания уклонного блока нефтешахты обеспечивает снижение энергопотерь на разогрев продуктивного нефтяного пласта за счет того, что поступающий в канал конденсатора воздух, имеющий температуру 7-10°C, нагревается при протекании через змеевик-конденсатор, охлаждая в нем теплоноситель. За счет того, что в буровую галерею поступает нагретый воздух, степень охлаждения стенок продуктивного пласта будет снижаться, и для его нагрева, т.е. для подготовки нефти, содержащейся в пласте, потребуются меньшие энергозатраты.

Исходящий из буровой галереи нагретый воздух поступает в канал испарителя, где проходит через змеевик-испаритель. В змеевике-испарителе циркулирует теплоноситель, охлажденный в змеевике-конденсаторе. Исходящий из канала испарителя воздух охлаждается и подается в исходящие горные выработки.

При этом на нагрев пласта потребуется меньшее количество перегретого пара, а за счет того, что воздух, поступающий из буровой галереи, будет охлаждаться, не потребуется установка высокозатратной системы кондиционирования и/или дополнительного объема воздуха, т.е. увеличения энергозатрат на проветривание.

Микропроцессорный блок по показаниям датчиков осуществляет регулирование процесса подачи перегретого пара, режимом теплового насоса и расходом воздуха, подаваемого для проветривания уклонного блока нефтешахты.

Изобретение проиллюстрировано следующими чертежами.

На фиг. 1 показана схема уклонного блока нефтешахты с заявляемой системой проветривания, вид сверху, на фиг. 2 - канал конденсатора теплового насоса, на фиг. 3 - канал испарителя теплового насоса, фиг.4 - схема работы микропроцессорного блока.

1 - свежий воздух;

2 - воздухоподающая выработка уклонного блока;

3 - воздушный тамбур в воздухоподающей выработке 2;

4 - перемычка воздушного тамбура 3, расположенная со стороны набегающего потока воздуха;

5 - перемычка воздушного тамбура 3, расположенная со стороны исходящей струи воздуха;

6 - двери в перемычках 4, 5;

7 - канал конденсатора теплового насоса;

8 - вентиляционное окно;

9 - змеевик-конденсатор теплового насоса;

10 - нагретый воздух;

11 - буровая галерея;

12 - датчик температуры воздуха в буровой галерее 11;

13 - датчик расхода воздуха;

14 - воздуховыдающая выработка уклонного блока;

15 - воздушный тамбур в воздуховыдающей выработке 2;

16 - канал испарителя теплового насоса;

17 - змеевик-испаритель теплового насоса;

18 - регулируемый дроссель;

19 - трубопровод с теплоносителем;

20 - соединительная выработка;

21 - охлажденный воздух;

22 - датчик температуры воздуха в воздуховыдающей выработке 14;

23 - компрессор теплового насоса;

24 - глухая перемычка с дверьми;

25 - перегретый пар;

26 - исполнительное устройство подачи перегретого пара 25;

27 - управляемые жалюзи;

28 - микропроцессорный блок;

29 - регулируемая вентиляторная установка.

Процесс проветривания уклонного блока нефтешахты с помощью заявляемой системы осуществляется следующим образом.

Свежий воздух 1, нагнетаемый регулируемой вентиляторной установкой 29, по воздухоподающей выработке 2 поступает в уклонный блок. Воздухоподающая выработка 2 по ходу движения свежего воздуха 1 делится на два параллельных участка: воздушный тамбур 3, включающий перемычки 4 и 5 с дверьми 6, и канал конденсатора теплового насоса 7.

Воздушный тамбур 3 предназначен для прохода горнорабочих по воздухоподающей выработке 2. Перемычка 4 воздушного тамбура 3 расположена под тупым углом, при котором снижается аэродинамическое сопротивление набегающему потоку свежего воздуха 1, который направляется в канал конденсатора 7. Воздух 1 из конденсатора теплового насоса 7 поступает через вентиляционные окна 8 с регулируемыми жалюзи 27. В канале 7 расположен змеевик-конденсатор 9, в котором циркулирует теплоноситель, например этиленгликоль.

Поступающий в канал 7 свежий воздух 1, проходя через змеевик-конденсатор 9, нагревается сам до близкой к температуре воздуха в буровой галерее 11 и охлаждает циркулирующий в змеевике теплоноситель.

При температуре воздуха в буровой галерее 11, равной 70°C, поступающего воздуха 1 по воздухоподающей выработке 2 в требуемом для нормального режима проветривания уклонного блока - 7-11°C, теплоноситель охладится до отрицательных температур, порядка -7÷-9°C.

Нагретый в канале 7 воздух 10 поступает в буровую галерею 11. Нефтяной пласт в буровой галерее 11 принудительно нагревается перегретым паром 25 для снижения вязкости нефти. В процессе омывания нефтяного пласта буровой галереи 11 нагретым воздухом 10 количество требуемого перегретого пара 25 потребуется меньше.

Изменение температуры воздуха в буровой галереи 11 контролирует датчик температуры 12. Информация с датчика температуры 12 поступает в микроконтроллерный блок 28. Блок 28 вычисляет значение требуемой температуры воздуха в буровой галерее 11 в зависимости от расхода подаваемого воздуха в нефтяной пласт буровой галереи 11 пара и скорости движения воздуха в нем, определяемой датчиком расхода воздуха 13 в воздуховыводящей выработке 14. Информация с датчика расхода воздуха 13 поступает в микропроцессорный блок 28.

Нагретый воздух 10 поступает в воздуховыдающую выработку 14, которая по ходу движения воздуха 10 разделена на два параллельных участка: воздушный тамбур 15 и канал испарителя теплового насоса 16. В канале 16 расположен змеевик-испаритель теплового насоса 17, в который через регулируемый дроссель 18 подается охлажденный теплоноситель.

Теплоноситель передается в змеевик-испаритель 17 от змеевика-конденсатора 9 по трубопроводу 19. Проходя через змеевик-испаритель теплового насоса 17, нагретый воздух 10 охлаждается, нагревая теплоноситель в нем. Теплоноситель, нагретый в змеевике-испарителе 17, передается в змеевик-конденсатор 9 за счет работы компрессора 23 теплового насоса, на выходе которого теплоноситель нагревается до большего значения.

Охлажденный воздух 21 поступает в воздуховыдающую выработку 14 и далее в выработки нефтешахты. Температура охлажденного воздуха 21 определяется датчиком температуры 22.

В зависимости от температуры исходящего из уклонного блока, нагретого в буровой галерее 11 и канале 7 воздуха 21 исполнительным устройством 26 регулируется расход перегретого пара, подаваемого в пласт буровой галереи 11, регулируемыми жалюзи 27, т.е. режим работы компрессора 23 и дросселя 18.

Регулируемая вентиляторная установка 29 задает объем подаваемого воздуха 1.

Компрессор 23 и дроссель 18 могут располагаться в соединительной выработке 20.

Расход воздуха контролируется за счет управления жалюзи 27 в вентиляционных окнах 8.

В соединительной выработке 20 установлены две глухие перемычки с дверьми 24 с целью предотвращения утечек воздуха из воздухоподающей выработки 2 в воздуховыдающую выработку 14.

Система проветривания уклонного блока нефтешахты, включающая датчики расхода воздуха и температуры, связанные с микропроцессорным блоком, воздухоподающую и воздуховыдающую выработки с воздушными тамбурами, а также источник перегретого пара,

отличающаяся тем, что

она снабжена тепловым насосом, включающим змеевик-конденсатор, расположенный в канале конденсатора воздухоподающей выработки, также змеевик-испаритель, размещенный в канале испарителя воздуховыдающей выработки, указанные змеевики соединены с компрессором, перекачивающим теплоноситель, и с управляемым дросселем, а вентиляционные окна обоих каналов снабжены управляемыми жалюзи, причем микропроцессорный блок выполнен с возможностью управления расходом перегретого пара, поступающего в продуктивный нефтяной пласт, режимом работы теплового насоса и объемным расходом воздуха, поступающим в уклонный блок в зависимости от показаний датчика расхода воздуха, размещенного в воздухоподающей выработке по ходу потока воздуха, а также датчиков температуры воздуха, расположенных в воздуховыдающей выработке и буровой галерее.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в системе вентиляции подземных горнодобывающих предприятий. Шахтная калориферная установка включает нагнетательные вентиляторы, ряд пластинчатых элементов, установленных в нижней части калориферного канала, прилегающего к стволу шахты, и ориентированных по потоку воздуха.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для нормализации температуры воздуха в горных выработках. Технический результат - повышение эффективности и надежности охлаждения воздуха при подземном кондиционировании воздуха.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к средствам кондиционирования воздуха. Техническим результатом является повышение эффективности кондиционирования воздуха и охлаждения технологических сред оборудования.

Группа изобретений относится к системам обогрева, а именно к способу подогрева шахтного вентиляционного воздуха и устройству для его осуществления. Способ включает нагрев атмосферного воздуха дымовыми газами, поступающими из камеры сгорания топлива, подачу его в шахту через вентиляционную систему.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проветривании подземных горнодобывающих предприятий. Согласно способу подают наружный воздух по воздухоподающему стволу за счет работы главной вентиляторной установки (ГВУ), нагревают его в шахтной калориферной установке.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для подогрева шахтного вентиляционного воздуха. Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение безопасности процесса подогрева шахтного вентиляционного воздуха, предотвращение окисления металлических частей оборудования (трубопроводов, деталей теплообменника, вентиляторов, клапанов и пр.), их коррозии и износа за счет пониженного содержания кислорода, повышение экономичности процессов нагрева шахтного вентиляционного воздуха за счет использования отработанных дымовых газов.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к системе регулирования воздухоподготовки на поземном горном предприятии. Технический результат заключается в создании высокоэффективной автоматизированной системы регулирования воздухоподготовки на подземном горнодобывающем предприятии, работающей в холодное и теплое время года за счет обеспечения надежной работы системы воздухоподготовки с использованием резервной шахтной калориферной установки.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к шахтной вентиляции транспортных тоннелей. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей установки, повышение ее надежности и возможности быстрого монтажа и перестановки на новое место эксплуатации.

Изобретение относится к горному делу, в частности к стационарным установкам и теплообменной технике, и может быть использовано для нагрева воздуха, поступающего в шахту горнодобывающего предприятия.

Изобретение относится к системам теплоснабжения различных объектов как наземного, так и подземного назначения и предназначено для получения тепловой энергии (горячего воздуха) и подачи ее на объект.

Изобретение относится к средствам инженерного обустройства подземных горных выработок, а именно к клапанам противопожарным вентиляционным, предназначенным для регулирования количества воздуха, проходящего в поперечном сечении тоннеля, блокирования распространения огня и продуктов горения при возникновении пожара в тоннеле.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано, в частности, для секционного и частично-секционного проветривания подземных горных выработок нефтяных шахт.

Изобретение относится к технологиям вентиляции промышленных зданий и преимущественно может быть использовано для нагрева приточного воздуха, поступающего на проветривание рудниковых шахт по нагнетательной схеме, а также может быть использовано для приточных систем вентиляции промышленных, сельскохозяйственных и коммунальных предприятий.

Изобретение относится к вентиляции горных выработок и может использоваться при проветривании тупиковых выработок. Эффективность проветривания тупиковой выработки повышается за счет выполнения регулирующего устройства в виде трубопровода с развилкой, на входе которого установлен вентилятор.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в системе вентиляции подземных горнодобывающих предприятий. Шахтная калориферная установка включает нагнетательные вентиляторы, ряд пластинчатых элементов, установленных в нижней части калориферного канала, прилегающего к стволу шахты, и ориентированных по потоку воздуха.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к устройству для проветривания глубоких карьеров. Технический результат заключается в уменьшении интенсивности коррозийного разрушения поверхностей крыла крыльчатки и ветроколеса.

Способ разработки камерной системой при пластовой подготовке включает деление шахтного поля на выемочные участки, проходку пластовых подготовительных выработок, отработку полезного ископаемого очистными камерами прямым или обратным порядком, доставку руды самоходным оборудованием, транспортировку руды конвейерами, проветривание очистных камер с помощью вентилятора местного проветривания.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к способу проветривания карьера. Технический результат заключается в улучшении воздухообмена карьерного пространства с окружающей средой.

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации тоннелей метрополитена, более конкретно к затвору поворотному защитно-герметическому для перегонного тоннеля метрополитена.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к системе вентиляции угольной шахты и устройству для извлечения метана из рудничного воздуха. Технический результат заключается в предотвращении взрывов из-за скоплений метановоздушной смеси под кровлей с возможностью последующей концентрации метановоздушной смеси для дальнейшего использования.

Предложенная группа изобретений относится к способу и устройству компенсации влияния поршневого эффекта в системе вентиляции метрополитена. Способ включает изменение проходного сечения тоннеля для изменения аэродинамического сопротивления воздушного тракта вблизи станции за счет устройства расширительных камер расчетного размера, примыкающих к станционной платформе с двух сторон, соединяющих первый и второй пути перегонного тоннеля, и осуществление формирования турбулентного состояния воздушного потока в выделенной области воздушного тракта на длине Lp перегонного тоннеля, что обеспечивает снижение скорости воздушного потока, толкаемого поездом, выходящим из перегонного тоннеля, с Vх1 до Vх2, где Vx1 (м/с) - скорость турбулентного воздушного потока при принудительном движении поезда по тоннелю, Vх2 - скорость турбулентного воздушного потока после истечения воздуха в расширительную камеру. Устройство содержит две расширительные камеры, созданные в месте примыкания перегонного тоннеля к станционной платформе, с двух сторон от платформы, образующие свободное дополнительное пространство, изменяющее аэродинамическое сопротивление воздушного тракта вблизи станционной платформы. Размеры расширительных камер определены из условий примыкания камеры к станции и габаритов поезда и имеют высоту Hp=f(Hт) и ширину Вр=Вт, длина расширительной камеры Lp рассчитана исходя из зависимости Lp=f(V0, δ, Δ), где V0 - скорость движения поезда, δ - зазор между стенками тоннеля и поездом, Δ - шероховатость стен тоннеля, Нт - высота перегонного тоннеля, Вт - ширина платформенного зала. Технический результат заключается в снижении количества циркуляционных потоков, снижении скорости движения воздуха, поступающего из тоннеля на платформу, при приближении поезда к станции, обеспечении на станции и в вестибюле метрополитена нормативных параметров микроклимата. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для экономичного проветривания уклонных блоков на месторождениях высоковязкой нефти и природного битума, разрабатываемых термошахтным способом. Технический результат заключается в снижении энергозатрат на проветривание уклонного блока нефтешахты за счет снижения энергопотерь на разогрев продуктивного нефтяного пласта. Система проветривания уклонного блока нефтешахты, включающая датчики расхода воздуха и температуры, связанные с микропроцессорным блоком, воздухоподающую и воздуховыдающую выработки с воздушными тамбурами, а также источник перегретого пара, снабжена тепловым насосом, включающим змеевик-конденсатор, расположенный в канале конденсатора воздухоподающей выработки, также змеевик-испаритель, размещенный в канале испарителя воздуховыдающей выработки. Указанные змеевики соединены с компрессором, перекачивающим теплоноситель, и с управляемым дросселем, а вентиляционные окна обоих каналов снабжены управляемыми жалюзи. Микропроцессорный блок выполнен с возможностью управления расходом перегретого пара, поступающего в продуктивный нефтяной пласт, режимом работы теплового насоса и объемным расходом воздуха, поступающим в уклонный блок в зависимости от показаний датчика расхода воздуха, размещенного в воздухоподающей выработке по ходу потока воздуха, а также датчиков температуры воздуха, расположенных в воздуховыдающей выработке и буровой галерее. 4 ил.

Наверх