Системный подход к обеспечению оптимальных условий труда в нефтяных шахтах

Одним из путей повышения нефтеотдачи пластов является широкое внедрение термошахтной технологии извлечения высоковязких нефтей. Успешное применение термошахтного способа на Ярегском месторождении (Республика Коми) открывает возможности для повышения эффективной разработки других месторождений тяжелых высоковязких нефтей и битумов. Зарубежный и отечественный опыт эксплуатации нефтяных месторождений (например, Ярегского) дает основание считать, что шахтный способ добычи нефти найдет широкое применение в нашей стране. Основным достоинством шахтного способа добычи нефти являются простота эксплуатации нагнетательных и добывающих скважин и максимальная приближенность горизонта горных выработок к нефтяному пласту, что позволяет наиболее полно использовать его энергию. Вместе с тем шахтная разработка нефти требует значительных первичных капитальных вложений, жесткого соблюдения правил техники безопасности, использования устройств и механизмов в искровзрывобезопасном исполнении. Высокие требования предъявляются к состоянию рудничной атмосферы горных выработок.

Как показала многолетняя практика эксплуатации нефтяных шахт, процессы бурения, добычи и транспортирования нефти являются трудоемкими, и условия труда обслуживающего персонала (затемнённость, повышенная влажность, опасность обвалов, возрастание температуры при термическом способе добычи нефти) предъявляют особенно жесткие требования к технике безопасности, состоянию рудничной атмосферы и характеристикам технических средств автоматизации и электроснабжения.

Обеспечение безопасной и безаварийной работы нефтяных шахт путем использования средств контроля и управления, создание оптимальных условий труда для обслуживающего персонала представляет собой серьезную проблему. Структура и размещение физических систем контроля за воздушной средой в горных выработках позволяет создать оптимальные условия труда при шахтной добыче нефти, обеспечить бесперебойную работу системы контроля за состоянием шахтной атмосферы и управления. Особое значение при этом приобретает выбор числа датчиков и их дислокации.

Модель оптимизации системы реализована на ЭВМ. Она позволяет оценить количественно необходимые параметры системы, установить пределы их измерения. Математическая модель решения оптимизационной задачи и алгоритм изменения параметров оптимизации построены с помощью метода наименьших квадратов. Поиск минимальных расходов и потерь осуществлен численными методами. Результаты вычислений по разработанному алгоритму рассматриваются на примере шахтной добычи нефти. Разработана система автоматизированного управления вентиляционными средствами – обеспечивает стабильный режим проветривания шахтных помещений.

Можно также отметить, что шахтная система разработки является экологическим чистым способом извлечения нефти по сравнению с традиционными. Она значительно сокращает производственные площади на поверхности земли. Это делает возможной эксплуатацию залежей полезных ископаемых в труднодоступных районах – в районах рек, озер, болот, в гористых местностях или вблизи населенных пунктов.

Шахтный способ добычи нефти как наиболее безопасный и экономичный лучше применять на залежах тяжелых, высоковязких нефтей. Они, как правило, не имеют газовых шапок, содержат меньшее количество растворенного газа, чем залежи легких нефтей. Благодаря этим особенностям уменьшается вероятность выделения газа в горные выработки. В результате облегчается проветривание шахты, снижается депрессия и, следовательно, уменьшается расход энергии на ее вентиляцию, упрощается система сбора и транспортирования нефти.

Таким образом, трудности, связанные с подземной эксплуатацией нефтяных месторождений, технически преодолимы.

Проведенные исследования показали, что безопасное ведение работ в нефтяной шахте возможно при соблюдении следующих основных правил:

• –    применение системы разработки, в наибольшей степени соответствующих условиям труда залегания нефтяного месторождения;

• –    сокращения протяженности горных выработок с помощью оптимального выбора конфигурации;

• –    создание условий для бесперебойной работы подземного оборудования и систем проветривания;

• –    внедрение комплексной автоматизации и механизации производственных процессов, позволяющих сократить до минимума численность промышленно - производственного персонала, работающего под землей;

• –    автоматический контроль и управление вентиляционной системой шахты, повышающие безопасность, улучшающие проветривание и уменьшающие экономический ущерб, наносимый предприятию в результате травматизма.

Непрерывное проветривание горных выработок является одним из основных условий безопасности труда в шахтах. В выработках, состав шахтной атмосферы которых не соответствует установленным санитарным нормам, работы приостанавливаются, а люди выводятся на участки со свежей струей воздуха. Работа возобновляется только после ликвидации аварийной ситуации. Каждая такая ситуация наносит значительный ущерб производству.

Надежность системы контроля вентиляционных параметров зависит от достоверности исходных данных, на основе которых она строится. Это:

• –    число пунктов контроля и достоверность измерения параметров, т.е. практически необходимую точность измерения в зависимости от места контроля в сети выработок и дислокации датчиков контроля по длине и сечению выработки;

• –    амплитуду и длительность флюктуации расхода воздуха и напора струи вентилятора главного проветривания при нормальном режиме его работы;

• –    необходимую точность измерения параметров для получения достоверной информации.

Это означает, что правильное размещение на участке шахты одного (вместо нескольких) эквивалентного измерителя обеспечивает поступление достоверной информации о состоянии атмосферы на данном участке и позволяет сократить число датчиков. Это очень важный фактор при постоянной нехватке средств у предприятия. Однако такое возможно только при надежной работе аппаратуры, и, в первую очередь, датчиков метана.