Прогнозная оценка пылегазового режима воздуха рабочих зон нефтяных шахт при паротепловом воздействии на пласт: На примере Ярегского месторождения высоковязкой нефти тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.01, кандидат технических наук Нор, Елена Владимировна

• Нор, Елена Владимировна
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Нор, Елена Владимировна

Введение.

Глава 1. Условия труда при термошахтной разработке нефти.

1.1. Промышленные залежи высоковязких нефтей и битумов на территории России.

1.2. Вредные факторы, характеризующие условия труда в нефтяных шахтах.

Глава 2. Методики исследований.

2.1. Определение уровня запыленности рабочих зон нефтешахт.

2.2. Лабораторное моделирование пылеобразования.

2.4. Анализ состава рудничной атмосферы.

Глава 3. Пылевой режим нефтяной шахты.

3.1. Пылевой режим при проведении буровых работ.

3.2. Пылевой режим при очистке забоев.

3.3. Химический состав пыли и горных пород.

3.4. Оценка силикозоопасности рабочих зон.

Глава 4. Газовый режим нефтяной шахты.

4.1. Источники поступления углеводородов в атмосферу.

4.2. Углеводородный состав пыли.

4.3. Тяжёлые углеводороды в составе пыли.

4.4. Прогнозная оценка углеводородов.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прогнозная оценка пылегазового режима воздуха рабочих зон нефтяных шахт при паротепловом воздействии на пласт: На примере Ярегского месторождения высоковязкой нефти»

Актуальность проблемы. Уровень мировой добычи нефти сохраняется за счёт увеличения доли высоковязкой нефти, что подтверждает важность этого вида ресурса в энергетике в будущем. Запасы углеводородного сырья в залежах высоковязких нефтей и природных битумов значительно превышают разведанные запасы обычных нефтей. Они относятся к категории наиболее трудноизвлекаемых. Современные методы добычи нефти (первичные, вторичные), хотя существенно и повысили степень нефтеотдачи, тем не менее, позволяют извлечь из недр лишь меньше половины содержащейся в них нефти. Особенно затруднена разработка месторождений высоковязких нефтей и природных битумов, геологические запасы которых оцениваются более чем в 300 млрд. м3. Несмотря на то, что их добыча в экономическом отношении не может конкурировать с добычей лёгких нефтей, освоение и промышленное внедрение эффективных способов добычи таких углеводородов является важнейшей задачей ввиду ограниченности запасов обычных нефтей и постоянно растущих цен на мировом рынке. Одним из самых эффективных методов, обеспечивающих максимальное использование запасов углеводородного сырья, является подземная разработка залежей высоковязких нефтей и природных битумов. Основными преимуществами данного метода являются: высокое извлечение за счёт увеличения охвата пласта процессом теплового воздействия и высокий темп отбора высоковязкой нефти и природного битума. Шахтная разработка может быть применена на 153 месторождениях России, содержащих 312 залежей с балансовыми запасами 5.7 млрд. т высоковязкой нефти [39, 79]. Кроме того, пригодными для применения шахтного метода мо1уг быть залежи, разработка которых другими методами неэффективна.

Как показывает многолетняя практика эксплуатации нефтяных шахт, процессы бурения, добычи и транспортирования нефти являются трудоёмкими, а условия труда персонала, занятого в этих процессах остаются неблагоприятными, что ограничивает широкое применение данного метода. При расширении промышленного внедрения термошахтной добычи высоковязких нефтей неизбежно возникает серьёзная проблема создания оптимальных условий труда для обслуживающего персонала. Решение этой проблемы может осуществляться в нескольких направлениях, одним из которых является нормализация шахтной атмосферы. Как правило, при этом рассматриваются обособленно вопросы силикозобезопасности проводимых работ или создание концентраций вредных веществ, не превышающих предельно допустимые значения. Однако термошахтная технология разработки нефтяных месторождений имеет свои особенности в условиях труда, в частности пылевые комплексы создаются за счёт горных пород, насыщенных углеводородами, что ставит необходимость решения проблемы оптимальных условий труда с учётом совместного действия пылевых частиц и углеводородов.

Целью диссертационной работы является исследование источников поступления пыли и углеводородов в воздух рабочих зон нефтяных шахт с целью прогнозирования возможных условий труда при применении термошахтного способа разработки месторождений высоковязкой нефти.

Основные задачи исследований:

1. Выявление источников поступления пыли при выполнении основных видов работ в нефтяных шахтах;

2. Исследование уровня запылённости, создаваемого разрушением горных пород, и оценка степени силикозоопасности в процессе проведения различных видов шахтных работ;

3. Выявление источников поступления углеводородов в воздух шахт и оценка вклада каждого из них в загрязнение шахтной атмосферы;

4. Исследование углеводородно-пылевых комплексов как одного из источников поступления углеводородов;

5. Разработка алгоритма прогнозирования поступлений углеводородов в воздух нефтяных шахт.

Научная новизна:

1. Установлено существование прочных комплексов углеводородов с частицами витающей пыли;

2. Исследован индивидуальный состав углеводородов, сорбированных пылевыми частицами различных горных пород;

3. Исследована зависимость концентраций сорбированных углеводородов от размера и предложены формулы для оценки поступления углеводородов в шахтную атмосферу.

Практическая значимость:

1. Осуществлена оценка газопылевого режима, что обеспечивает возможность прогнозирования ситуации, возникающей при разработке нефтяных месторождений термошахтным способом;

2. Разработана инструкция по контролю пылевого режима;

3. Исследования, проведённые в работе, использованы при выполнении в соответствии с единым заказом министерства образования РФ научно-исследовательских работ по теме: 01.200.205729 «Исследование и определение закономерностей влияния техногенных факторов на состояние рабочих зон и окружающую среду при разработке природных ресурсов в условиях Европейского Севера».

4. Результаты работы использованы в учебном процессе при проведении занятий по дисциплинам: «Безопасность жизнедеятельности», «Производственная санитария и гигиена труда».

Заключение диссертации по теме «Охрана труда (по отраслям)», Нор, Елена Владимировна

Выводы

1. Оценены источники поступления углеводородов в шахтную атмосферу и показано, что наиболее существенное загрязнение атмосферы связано с десорбцией углеводородов из обнажённых горных пород

2. Работы, связанные с разрушением горных пород, создают силикозоопасную атмосферу в рабочих зонах, что требует применения методов пылеподавления и применения средств индивидуальной защиты

3. Исследованы процессы термической десорбции углеводородов из горных пород и показано, что породы теряют сорбированные углеводороды при температуре не ниже 100°С, что необходимо учитывать при прогнозировании уровня загрязнённости шахтной атмосферы в зависимости от применяемого режима теплового воздействия на пласт

4. Установлены количественные зависимости десорбции от размера и минерального состава пылевых частиц и показано, что на содержание сорбированных углеводородов и, как следствие, на степень загрязнения шахтной атмосферы существенно влияет величина частиц

5. Разработан алгоритм прогнозирования поступлений углеводородов в воздух рабочих зон нефтяных шахт и предложены формулы для прогнозной оценки вклада каждого из источников

6. Разработана инструкция по контролю пылевого режима

7. Проведённые исследования показали, что наличие в атмосфере нефтяных шахт углеводородно-пылевых комплексов не вносит существенного вклада в загрязнение воздуха рабочих зон и не может являться ограничением к применению термошахтного метода разработки месторождений высоковязких нефтей

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Нор, Елена Владимировна, 2004 год

1. Алексеев В.Н. Количественный анализ. Изд.4-е.: Химия, 1972. — 504с.

2. Ашмор П. Катализ и ингабирование химических реакций. М.: Мир, 1966. - 507 с.

3. Байбаков Н.К., Гарушев А.Р. Тепловые методы разработки нефтяных месторождений. Изд 2-е. М.: Недра, 1981. - 286с.

4. Баландин A.A. Мультиплетная теория катализа, ч.1, II. М.: Изд-во МГУ, 1963, 1964.

5. Бурлаков A.C., Мустель П.И., Ушаков К.З. Рудничная аэрология. М., Недра, 1971.-340с.

6. Бурцев С.И., Иванов О.П., Цветков Ю.Н.Тепловой и газовой комфорт с учётом индивидуальных особенностей // Холодильная техника. 1998. -№2. - С.30-31.

7. Васильчук М.П. Безопасность работ в горной промышленности. // Безопасность труда в промышленности. 1996, №1 с.2-7.

8. Воропаев А.Ф. Теория теплообмена рудничного воздуха и горных пород в глубоких шахтах. М.: Недра, 1966. 462с.

9. Вредные вещества в промышленности: Справочник. Изд.7-е. T.I. Д.: Химия, 1976. - 592с.

10. Вредные химические вещества. Углеводороды. Галогенопроизводные углеводородов. Под ред. В.А. Филова и др. Л.: Химия, 1990. - 220с.

11. Выскребенцев В.П., Жирнов В.О., Арутюнов Ю.И. Изучение сорбции углеводородов методом жидкостной хроматографии. Сорбция ихроматография. М.: Наука, 1979. С. 176-178.

12. Галкин А.Ф. Тепловой режим подземных сооружений Севера. Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 2000. 304с.

13. Гиллебрандт В.Ф., Лендель Г.Э., Брайт Г.А., Гофман Д.И. Практическое руководство по неорганическому анализу. Пер. с англ. М.: Госхимиздат, 1960.- 1016 с.

14. Гиматудинов Ш.К. Нефтеотдача коллекторов. М.: Недра, 1970. - 120с.

15. Гиматудинов Ш.К. Физика нефтяного и газового пласта. М.: Недра, 1971.-312с.

16. ГН 2.2.3.1313-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

17. Голубев Ю.Д., Цхадая Н.Д. Физико-химические методы определения загрязнений в атмосфере. М.: Издательство "Нефть и газ", 1992.-35с.

18. Гольберт К.А., Вигдергауз М.С. Курс газовой хроматографии. М.: Химия, 1975.-576с.

19. Горковенко С.И., Кивилёва Н.М., Шерствов В.А. Оценка безопасности и условий труда горнорабочих россыпных шахт Севера // Безопасность труда в промышленности. -2003. №8. - С.41-43.

20. Горные науки. Освоение и сохранение недр Земли / Под ред. К.Н. Трубецкого. М.: Изд-во Академии горных наук, 1997. - 480с.

21. Гращенков Н.Ф., Петросян А.Э., Фролов М.А., К.З. Ушакова и др. Рудничная вентиляция: Справочник. М: "Недра", 1988. -440с.

22. Дудин Ю.И. Улучшать проветривание и пылегазовый режим шахт // Безопасность труда в промышленности. 1989. №8, с.59-60.

23. Желтов Ю.П. Механика нефтегазоносного пласта. М.: Недра, 1975. -216с.

24. Заикин И.А. Процедура управления производственными рисками как элемент системы управления промышленной безопасностью и охраной труда в ОАО «Лукойл» // Безопасность труда в промышленности. 2003. -№3. - С.4-7.

25. Зорькин JI.M., Старобинец И.С., Стадник Е.В. Геохимия природных газов нефтегазоносных бассейнов. М., Недра, 1984. 248с.

26. Калмыков A.B., Журбинский Л.Ф. Борьба с пылью и шумом на обогатительных фабриках. М., Недра, 1984. 222с.

27. Карпеев Ю.С. Охрана труда в нефтяной и газовой промышленности М.: Недра, 1991.-397с.

28. Карпов Е.Ф., Бирренберг И.Э., Басовский Б.И. Автоматическая газовая защита и контроль рудничной атмосферы. М.: Недра, 1984. - 285с.

29. Квон С.С., Роот Э.Г., Алиев С.Б. Методы нейтрализации сложных газодинамических процессов в Карагандинском бассейне // Уголь. 2003. - №2. - С.62-63.

30. Кирин Б.Ф., Журавлев В.И., Рыжих Л.И. Борьба с пылевыделением в шахтах. М., Стройиздат, 1972. 328с.

31. Клебанов Ф.С. и др. Воздух в шахте. М., 1995. - 600 с.

32. Кокорин П.И., Тарасов Б.Г., Зенкевич Г.А. Основы техники безопасности, противопожарная техника и горноспасательное дело. М.: Недра, 1964. -560с.

33. Кокоулин И.Е. Научные основы проектирования противопожарнойзащиты шахт// Безопасность работ в горной промышленности, 1996. №1 -с.23-24.

34. Комплексные проблемы охраны труда. / И.Н. Никифоров, С.Л. Каминский, А.В. Вихлянцев и др. М.: Изд. ВНИИОТ, 1979. - с.104-108.

35. Креме А .Я. История создания нефтяных шахт на Ухте // Изв. вузов. Нефть и газ. 1964. №9-с. 12-15.

36. Креме А.Я., Здоров С.Ф., Бондаренко С.М., Адамов А.И. Шахтная разработка нефтяных месторождений. М. Гостоптехиздат, 1955. - 274с.

37. Крупенский В.И. Исследование индивидуального состава бензиновых фракций конденсатов Коми АССР. Нефтепереработка и нефтехимия, 1971, №6, с.6-7.

38. Крылов О.В. Катализ неметаллами. Л.: Химия, 1967. - 240с.

39. Кувшинова Н., Москвин А. Битумы заждались. Нефть России, №3, 2003. - с.34-37.

40. Мишаков В.Н. и др. Опыт применения тепловых методов при шахтной разработке месторождений высоковязких нефтей. Нефтяное хозяйство, №10, 1974, с.16-18

41. Нугаев Р.Я., Крупнов Н.К. Техника безопасности в нефтедобывающей промышленности. М.: Энергоиздат, 1970. - 180с.

42. Оганов К.А. Основы теплового воздействия на нефтяной пласт. М.: Недра, 1967.-203с.

43. Оленина З.К. Исследование индивидуального углеводородного состава газовых конденсатов (фракция н.к.-150°). Дис. канд.хим.наук, Москва, 1967, Машинопись. 141с.

44. Опыт разработки нефтяных месторождений шахтным способом. М.: ВНИИОЭНГ, 1965. 72с.

45. Отчет института ПечорНИПИнефть по теме 8/71 "Исследование состава шахтной атмосферы на участках теплового воздействия на нефтяной пласт", Ухта, 1972.

46. Охрана труда / Под ред. К.З. Ушакова. М.: Недра, 1986. - 624с.

47. Панов Г.Е. Охрана труда при разработке нефтяных и газовых месторождений. М.: Недра, 1982. - 246с.

48. Панов Г.Е. Эргономика в нефтяной промышленности. М.: Недра, 1979. -278с.

49. Панов Г.Е., Крупенский В.И., Цхадая Н.Д. Газовый режим нефтяной шахты при термощелочном способе повышения нефтеотдачи // Известия ВУЗов. Нефть и газ, 1986, №2, с.31-33.

50. Панов Г.Е., Цхадая Н.Д., Крупенский В.И. Газовый режим промыслового участка при термощелочном способе повышения нефтеотдачи // Экспресс-информация. Серия Коррозия и защита окружающей среды. М.: ВНИИОЭНГ, 1985, вып.9, с.11-15.

51. Панов Г.Е., Цхадая Н.Д., Крупенский В.И. Газовый фактор при термощелочном воздействии на нефтяной пласт и его опасность. // Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. М.: ВНИИОЭНГ, 1983, №9, с.8-9.

52. Панов Г.Е., Цхадая Н.Д., Крупенский В.И. О влиянии термощелочной обработки нефтяного пласта на условия труда // Известия ВУЗов. Серия Нефть и газ, 1984, №2, с.35-37

53. Панченков Г.М., Лебедев В.П. Химическая кинетика и катализ. М. Изд-во МГУ, 1961.-551с.

54. ПБ 05-618-03. Правила безопасности в угольных шахтах.

55. Перегуд Е.А., Гернет Е.В. Химический анализ воздуха промышленнных предприятий. Изд. 2-е. Л.: Химия, 1970. 440с.

56. Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха., М., Стройиздат, 1981. 296с.

57. Пожарная безопасность и производственная санитария в нефтегазодобывающих и газо-перерабатывающих производствах. Правила и нормы. М.: Недра, 1990. - 464с.

58. Портола В.А. Влияние угольной пыли на состав газов и эндогенную пожароопасность шахт // Безопасность труда в промышленности. 2003. -№6. - С.42-44.

59. Правила безопасности при разработке нефтяных месторождений шахтным способом. М., 1986. -367с.

60. Правила обеспечения работников специальной одеждой, специальной обувью и другими средствами индивидуальной защиты. Приложение к Постановлению Министерства труда и социального развития РФ от 18.12.98 г. №51.

61. Правила пожарной безопасности в нефтяной промышленности. М.: Недра, 1987.-152с.

62. Производственная санитария и охрана труда. / Под ред. Петроченко П.Ф. -М.: Экономика, 1971. 174с.

63. Райхардт X. Растворители в органической химии. Л.: Химия, 1973. - 328 с.

64. РД 05-429-02 Инструкция по системе аэро-газового контроля в угольных шахтах

65. РД 05-94-95 Правила безопасности в угольных шахтах.

66. Рекомендация №183 Международной организации труда «О безопасности и гигиене труда на шахтах» от 22.06.95 г.

67. Ремезов A.B. и др. Создание безопасных условий работы высокопроизводительных очистных забоев по газовому фактору //Безопасность труда в промышленности. 2004. - №1. - С.38-43.

68. Руководство по борьбе с пылью и пылевзрывозащите на угольных и сланцевых шахтах. 3-е изд. перераб. и доп. - Кемерово, 1992. - 160с.

69. Руководство. Физические факторы. Эколого-гигиеническая оценка и контроль. Том 1,2 / Под ред. Измерова Н.Ф. М.:Медицина, 1999.

70. Сборник инструкций и форма журналов к правилам безопасности при разработке нефтяных месторождений шахтным способом. Ухта: ПечорНИПИнефть, 1986.

71. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. М: Наука, 1965. -230с.

72. Справочник по рудничной вентиляции под ред. Ксенофонтовой А.Н. — М: Гос. науч.-техн. лит. по горн, делу, 1962. 176с.

73. Справочник профпатолога. Изд. 2-е, перераб. и доп. Под ред. JI.H. Грацианского и В.Е. Ковшило. -JL: Медицина, 1977. 464 с.

74. Трифель Н.Г. Гигиена труда в нефтедобывающей промышленности. М.: Недра, 1971.-298с.

75. Тудос А. Нефтешахтам надежное противопожарное нормирование // Нефтяник. -1991. - №8. - с.22-23.

76. Тюнькин Б.А. Исследование состава рудничной атмосферы при термошахтном способе разработки Ярегского месторождения // Сб. «Геология и разработка нефтяных месторождений Коми АССР». -М. :ВНИИОЭНГ, 1974.-С. 161-166.

77. Тюнькин Б.А. Опыт подземной разработки нефтяных месторождений и основные направления развития термошахтного способа добычи нефти / Б.А. Тюнькин, Ю.П. Коноплёв. Ухта: Печорнипинефть, 1996. - 160с.

78. Ушаков К.З. Газовая динамика шахт. М.:Недра, 1984. - 323с.

79. Филатов A.A., Шнорх С.С. Обеспечение безопасности труда на нефтебазах и нефтеперекачивающих станциях. Вып.6. М.: ВНИИОЭНГ, 1985.-52с.

80. Цхадая Н.Д. Воздушный режим шахты: исследование уровня опасности. Сборник научных трудов. Проблемы освоения природных ресурсов

81. Европейского севера. Ухта, 1994. с. 149-153.

82. Цхадая Н.Д. К вопросу обеспечения безопасности работ в горных выработках нефтяных шахт. Сборник научных трудов. Проблемы освоения природных ресурсов Европейского севера. Ухта, 1996. с. 171-173.

83. Цхадая Н.Д. Комплексная оценка условий труда в нефтяных шахтах при паротепловом воздействии на пласт. С.-Пб.: Изд. С.-Петербургского Госуниверситета, 1997. - 120с.

84. Цхадая Н.Д. Нефтяная шахта: источники опасности и методы предотвращения аварийных ситуаций. // Нефтяное хозяйство, 1998, №12, с.48-49.

85. Цхадая Н.Д., Крупенский В.И. Воздушный режим нефтяной шахты при паротепловой разработке пласта // Материалы Третьей Всероссийской научной практической конференции с международным участием. С.Петербург, 1998, с.223.

86. Цхадая Н.Д., Крупенский В.И. Газовый режим нефтяной шахты при термощелочном способе повышения нефтеотдачи // Экспресс-информация. Серия Борьба с коррозией и защита окружающей среды, 1989, вып.9, с. 14-17.

87. Цхадая Н.Д., Крупенский В.И. Газовый фактор нефтяной шахты приразличных режимах термощелочной обработке пласта // Экспресс-информация. Серия Борьба с коррозией и защита окружающей среды, М.: ВНИИОЭНГ, 1987, вып.8, с.9-11.

88. Цхадая Н.Д., Крупенский В.И. Оценка условий труда при термощелочной обработке нефтеобработке песчаного пласта //Экспресс-информация. Серия Борьба с коррозией и защита окружающей среды, М.: ВНИИОЭНГ, 1987, вып.4, с. 13-16.

89. Цхадая Н.Д., Крупенский В.И. Производственная среда нефтяной шахты. Неблагоприятные факторы и оценка уровня их опасности // Тезисы докладов Международного симпозиума "Предупреждение риска (Научно-техническая эволюция)", М.: 1992, с.70.

90. Цхадая Н.Д., Троханович М.С. Анализ режима нефтяных шахт // Материалы Н-й Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов проблемам газовой промышленности России "Новые технологии в газовой промышленности". М.: 1997. с. 12.

91. Черняк И.Л. Техника безопасности и противопожарная техника при транспорте и хранении нефти, нефтепродуктов и газа. Изд.2-е. М.: Госгортехиздат, 1957.-243с.

92. Шарло Г. Методы аналитической химии. М.-Л.: Химия, 1965. - 988с.

93. Шахтман Б.А., Самедов И.Г., Мухаметова Г.М. Гигиена труда в нефтяной промышленности. М.: Медицина, 1979. - 272с.

94. Шахтный метан: прогноз, управление, использование. Институт угля и углехимии СО РАН, Воет НИИ, «Углеметан», Агенство окружающей среды США. Кемерово, 2002. - 82 с.

95. Шейман А.Б., Малофеев Г.Е., Сергеев Н.И. Воздействие на пласт теплом при добыче нефти. М.: Недра, 1969. - 256с.

96. Шибаев Г.И., Гончарюк В.А., Полозков В.Т. Основы техники безопасности и противопожарной техники. М.: Недра, 1967. - 228с.

97. Штокман Е.А. Очистка воздуха. М.: Изд-во АСВ, 1998. - 320 с.

98. Щербань А.Н. Основы теории и методы тепловых расчетов рудничного воздуха. М.: Углетехиздат, 1953. - 480с.

99. Щербань А.Н., Кремнев О.А. Научные основы расчета и регулирования теплового режима глубоких шахт. T.I и И. Киев, АН УССР, 1959. - 416с.

100. Best В.A., Cordell G.M., Haston J.A. Underground test facility: Shaft/ tunnel laboratory for horizontal well technology // J. Of Petrol Technol, 1987, №5.

101. Hoffman E., Ruchl W. Шахтная добыча нефти в Западной Европе (Producers Monthly) т. XI, 1953.

102. Pipper Е.М., Riddel A.M., Trent R.H. An Evolution of Heavy oil Mining // Energy Development Consultants. 1983.

103. Tskhadaya N., Krupensky V. The Oil Mine Production Environment. Environmental Conference Moscow, Russia, August ,1994. p.82.