Нетрадиционные источники УВ: генезис, закономерности, методы прогноза, поисков и освоения > Сланцевая революция: мифы и реальность
Геологический аспект "сланцевой революции"
Шестопалов Анатолий Васильевич:
Булат А.Ф., Скипочка С.И., Паламарчук Т.А., Анциферов В.А. Метаногенерация в угольных пластах. - Днепропетровск: Лира ЛТД, 2010. - 328с
http://shestopalov.zaryad.com/nuclear/metanogeneratsiya(2010).zip (117 Мб)
На стр.219-220 написано:
Предположение о вторичной эмиссии метана в локальных зонах аномальных динамических нагрузок было проверено экспериментально путем измерения показателей отражения и анизотропии витринита в этих зонах и на удалении от них [99]. Считается, что эти показатели являются одними из наиболее чувствительных при молекулярных перестройках угольного вещества, сопровождающихся выделением газообразных продуктов, в том числе метана. Если предположить, что источник метана в зонах локальных динамических нагрузок - это вторичная механохимическая эмиссия, то следует ожидать параллельного повышения показателя отражения и анизотропии витринита. Однако исследования, проведенные для углей Донецкого и Печорского бассейнов [181], показали отсутствие заметных изменений указанных оптических параметров, которые моглибы свидетельствовать о молекулярной перестройке угольного вещества, сопровождающейся аномальным накоплением газа.
На стр.323 под номером
181. Шестопалов А.В. Синергетика и механодинамика краевой части газонепроницаемого угольного пласта. // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2000, N8. - с.54-57.
Я такого не писал, хотя термин "вторичная эмиссия метана" мой (предложен мною)
http://www.barodinamika.ru/sh/149_.zip
Шестопалов Анатолий Васильевич:
Аренс В.Ж., Бабичев Н.И., Башкатов А.Д., Гридин О.М., Хрулев А.С., Хчеян Г.Х. Скважинная гидродобыча полезных ископаемых: Учеб. пособие. - М.: Горная книга, 2007. - 295с.
http://shestopalov.zaryad.com/uglemetan/4565.zip (92 Мб)
c.284-285
http://img-fotki.yandex.ru/get/9497/223316543.b/0_15bb8f_79969c6a_orig
с.290-291
http://img-fotki.yandex.ru/get/9480/223316543.b/0_15bb90_284cf990_orig
с.292-293
http://img-fotki.yandex.ru/get/9813/223316543.b/0_15bb91_409d259_orig
с.294-295
http://img-fotki.yandex.ru/get/9740/223316543.b/0_15bb92_b6526c5f_orig
Шестопалов Анатолий Васильевич:
2009г. 1 апреля умер Николай Игоревич Бабичев (1941-2009) о чем я узнал непосредственно перед докладом (см.ниже) из разговоров в аудитории. Позднее в майском номере "Горного журнала" был опубликован некролог
Увеличить: http://img-fotki.yandex.ru/get/9806/223316543.b/0_15bc05_c3ec62a_orig
Технология "Cavity" (Бабичева-Шестопалова), засекреченная американцами, обеспечившая "сланцевую революцию" - это технология добычи всего (кроме нефти и газа это безлюдная технология добычи так же и твердых полезных ископаемых, но только с больших глубин, где становится возможным саморазрушение стенок скважины или горной выработки)
http://sinergo.livejournal.com/4080.html
Шестопалов А.В. Геотехнология будущего, основанная на саморазрушении полезного ископаемого. - Доклады IX Международной конференции "Новые идеи в науках о Земле". S-XII Секция разработки месторождений твердых полезных ископаемых (Москва, РГГРУ, 14-17.04.2009г.). Том 2. - М.: РГГРУ, 2009. - с.168.
http://www.barodinamika.ru/sh/4530_.zip (1 Мб)
Видео: http://video.mail.ru/mail/sinergo/358/361.html
Презентация (слайд-шоу): http://foto.mail.ru/mail/sinergo/391/slideshow
ГЕОТЕХНОЛОГИЯ БУДУЩЕГО, ОСНОВАННАЯ НА САМОРАЗРУШЕНИИ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО
А.В.Шестопалов (УРАН ИПКОН РАН, Москва, Россия)
Как известно, легко доступного минерального сырья становится все меньше. Вместо карьеров появляются рудники. Рост травматизма, аварийности и себестоимости, по мере увеличения глубины разработки, тормозят темпы добычи и должны при достижении критических глубин вообще сделать невозможной добычу твердого минерального сырья традиционными технологиями. Широко известная скважинная гидродобыча (СГД), основана на искусственном разрушении твердого полезного ископаемого (ПИ), не находит должного применения потому, что сегодня применяется, по мнению автора, не правильно. Направление воздействия на разрушаемый массив, по мнению автора, должно быть изменено на противоположное, т.е. не из скважины в массив, а, наоборот, из горного массива в скважину. Предлагаемое воздействие широко известно, является естественным природным и называется - горное давление. Известны два режима саморазрушения стенок горной выработки: квазистационарный (шелушение, высыпание и т.п.) и режим с обострением (горные удары и внезапные выбросы геоматериала и газа).
Идея (новизна) предлагаемой технологии заключается в том, что бурить скважины нужно как можно глубже, чтобы достичь глубины устойчивого саморазрушения добываемого твердого полезного ископаемого (ПИ) в режиме с обострением, т.е. в режиме неуправляемого "выброса" в скважину.
В конце 80-х годов прошлого века, для добычи угля и метана автором была предложена технология "Вулкан", в которой транспортировка ПИ на дневную поверхность осуществлялась метановым эрлифтом по скважине, пробуренной с поверхности и заполненной водоугольной суспензией. Последняя на поверхности перекачивалась по трубопроводу и сжигалась в котлоагрегатах тепловой электростанции, при этом метан мог утилизироваться отдельно. Технологией «Вулкан» можно разрабатывать любое твердое минеральное сырье в местах его залегания в виде рудного тела, дайки, пласта и т.п. Единственное условие - это добыча из неразгруженного от горного давления горного массива на больших глубинах.
Для этого на земной поверхности оборудуется площадка из армированного бетона повышенной прочности, способная противостоять выбросу геоматериала и газа в скважину. При подходе к рудному телу бурение останавливают, буровой инструмент извлекают и осуществляют тампонирование трещин вокруг скважины. Это необходимо для того, чтобы вскрыть рудное тело под давлением, которое не даст образоваться неуправляемым техногенным трещинам в рудном теле. Для вскрытия рудного тела под давлением, поверхностный комплекс, включая буровое оборудование, изолируется от атмосферы Земли герметическим куполом. Купол заранее оборудуется патрубком (вводом) для сжатого газа, патрубком (выводом) для пульпы (смеси жидкости и минерального сырья) и шлюзовыми камерами для перемещения людей и оборудования.
Шестопалов Анатолий Васильевич:
Бабичев Н.И., Клочко С.А., Серов С.А., Салоп Д.Л. Способ формирования технологической полости в устойчивых породах продуктивных горизонтов. Патент РФ N2181433.
http://www.freepatent.ru/patents/2181433
http://www.sibpatent.ru/patent.asp?nPubl=2181433&mpkcls=E21C045&ptncls=E21C045/00&page=4&sort=2
http://ru-patent.info/21/80-84/2181433.html
http://a_shestopalov.livejournal.com/261311.html
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при сооружении скважин водоснабжения, нефте- и газодобычи, а также геотехнологических скважин подземного выщелачивания полезных ископаемых.
Известен способ сооружения геотехнологических скважин, включающий бурение скважины до кровли продуктивного горизонта, предварительное создание искусственной кровли формируемой полости, бурение скважины в продуктивном горизонте на глубину формируемой полости и выемку камеры, используемой в качестве приемной емкости откачной скважины при выщелачивании полезного компонента из продуктивного горизонта (авторское свидетельство SU 1278446 А1, МПК кл. 5 Е 21 С 45/00, опубл. 23.12.86, Бюл. 47).
Недостатком данного способа являются значительные затраты на создание искусственной кровли формируемой полости.
Аналогичным недостатком обладает и известный способ образования подземных емкостей через скважины, включающий предварительное создание искусственной кровли образуемой емкости и последующий размыв камеры и создание емкости (авторское свидетельство SU 1328526 А1, МПК кл. 5 Е 21 С 45/00, опубл. 07.08.87, Бюл. 29).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ формирования технологической полости в устойчивых породах продуктивных горизонтов, включающий бурение скважины на глубину формируемой полости, спуск обсадной колонны, спуск гидромониторного оборудования, размыв пород продуктивного горизонта с подъемом пульпы на поверхность и создание камеры (Руководство по проектированию, сооружению и эксплуатации бесфильтровых водозаборных скважин. ВНИИГИМ Минводхоза СССР, М., 1982, с. 60 - 70).
Недостатком данного способа является относительно небольшая приемная емкость формируемой полости, ограниченная устойчивостью пород продуктивного горизонта.
Задача, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение эффективности работы добычных скважин, например, нефтяных, газовых или водоснабжения.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в увеличении приемной емкости формируемой полости при оборудовании добычных скважин и увеличении срока их эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе формирования технологической полости в устойчивых породах продуктивных горизонтов, включающем бурение скважины на глубину формируемой полости, спуск обсадной колонны, спуск гидромониторного оборудования, размыв пород продуктивного горизонта с подъемом пульпы на поверхность и создание камеры, обсадную колонну опускают на всю глубину скважины, при этом размыв пород продуктивного горизонта ведут через прорези, образованные в обсадной колонне, а после создания камеры обсадную колонну поднимают или разрушают до уровня кровли камеры и ее выработанное пространство заполняют гранулированным материалом.
В данную совокупность включены все признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточные для достижения указанного технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
На фиг.1 изображена схема создания технологической полости, вертикальный разрез камеры, на фиг.2 - разрез А-А фиг 1.
Способ формирования технологической полости в устойчивых породах продуктивных горизонтов осуществляется следующим образом.
С поверхности к продуктивному горизонту 1, например водоносному, бурят скважину 2 глубиной, на которой будет формироваться днище 3 создаваемой камеры 4. В случае, если породы 5, покрывающие продуктивный горизонт 1, неустойчивы, бурение сопровождается спуском обсадной колонны 6 для поддержания ствола скважины 2. Бурение осуществляется средствами скважинной гидротехнологии (СГТ), возможно использование и иного бурового оборудования.
После проходки ствола скважины 2 на заданную глубину и установки обсадной колонны 6 производят гидромониторный размыв пород продуктивного горизонта 1 вокруг скважины 2 с выдачей образованной пульпы на поверхность с помощью пульповыдачного оборудования 7, например, гидроэлеватора или эрлифта. Размыв ведут через прорези 8 в обсадной колонне 6, а подъем пульпы через открытый ее торец. Прорези 8 в обсадной колонне 6 могут быть выполнены как до ее спуска в скважину 2, так и после установки в скважине 2. В последнем случае для образования прорезей 8 используется перфоратор.
Создание камеры 4 предпочтительно вести с размывом пород продуктивного горизонта 1 в направлении снизу вверх. В этом случае образующиеся негабаритные куски пород по мере подъема пульповыдачного оборудования 7 и обсадной колонны 6 будут магазинироваться на днище 3 камеры 4, заполнять выработанное пространство камеры 4 и могут использоваться в качестве гранулированного материала.
В случае прихвата обсадной колонны 6 замагазинированными негабаритными кусками породы и нарушения режима поступления пульпы к всасу пульповыдачного оборудования 7, нижнюю часть обсадной колонны 6 на участке А разрушают, например, с помощью ВВ и обеспечивают устойчивый режим поступления пульпы к всасу пульповыдачного оборудования 7.
Указанная последовательность позволяет сократить затраты на дробление негабаритных кусков пород и затраты на заполнение камеры гранулированным материалом.
После того, как камера 4 с заданными параметрами будет сформирована, обсадную колонну 6 извлекают из скважины 2 до уровня кровли камеры 4 и камеру 4 заполняют гранулированным материалом. При невозможности извлечения обсадной колонны 6 до указанного уровня, обсадную колонну 6 в пределах высоты камеры 4, не заполненной замагазинированными негабаритными кусками пород, разрушают любым известным методом, например, с помощью ВВ.
В качестве гранулированного материала может быть использован мелкий щебень, или крупнозернистый песок, или искусственные материалы, например, гранулы или полые шарики полистирола, или другие материалы, способные удерживать в устойчивом состоянии стенки образованной камеры 4 и пропускать текучие среды, например, воду, нефть, газ или продуктивные растворы, получаемые при подземном выщелачивании твердых полезных ископаемых.
Эксплуатация сформированной технологической полости может быть начата после заполнения камеры 4 гранулированным материалом и установки добычного оборудования.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ формирования технологической полости в устойчивых породах продуктивных горизонтов, включающий бурение скважины на глубину формируемой полости, спуск обсадной колонны, спуск гидромониторного оборудования, размыв пород продуктивного горизонта с подъемом пульпы на поверхность и создание камеры, отличающийся тем, что обсадную колонну опускают на всю глубину скважины, при этом размыв пород продуктивного горизонта ведут через прорези, образованные в обсадной колонне, а после создания камеры обсадную колонну поднимают или разрушают до уровня кровли камеры и ее выработанное пространство заполняют гранулированным материалом.
Реферат. Изобретение относится к области горного дела, в частности к способам сооружения скважин для водо-, нефти- и газодобычи, а также геотехнологических. Сущность: на глубину формируемой полости бурят скважину, в которую опускают обсадную колонну и гидромониторное оборудование, и производят размыв пород продуктивного горизонта с подъемом пульпы на поверхность и создание камеры. При этом обсадную колонну опускают на всю глубину скважины, а размыв пород продуктивного горизонта ведут через прорези, образованные в обсадной колонне. После создания камеры обсадную колонну поднимают или разрушают до уровня кровли камеры и ее выработанное пространство заполняют гранулированным материалом. Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в увеличении приемной емкости формируемой полости при оборудовании добычных скважин и увеличении срока их эксплуатации. 2 ил.
Классы МПК: E21C45/00 Способы гидравлической добычи полезных ископаемых; гидромониторы
Автор(ы): Бабичев Н.И., Клочко С.А., Серов С.А., Салоп Д.Л.
Патентообладатель(и): Бабичев Николай Игоревич, Клочко Сергей Анатольевич, Серов Сергей Анатольевич, Салоп Дмитрий Львович
Адрес для переписки: 107076, Москва, Богородский вал, 6, корп.2, кв.432, Н.И.Бабичеву
Приоритеты:
подача заявки: 12.07.2001
начало действия патента: 12.07.2001
публикация патента: 20.04.2002
Шестопалов Анатолий Васильевич:
Бабичев Н.И., Дворовенко А.Е., Фильчуков А.Ю. Гидромонитор. - Патент РФ N2272143
http://www.freepatent.ru/images/patents/196/2272143/patent-2272143.pdf
http://www.freepatent.ru/patents/2272143
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Изобретение относится к техническим средствам разрушения материалов струей жидкости и может быть использовано, в частности, в горнодобывающей промышленности для гидравлического разрушения массивов горных пород при разработке месторождений полезных ископаемых, в том числе и методами скважинной гидродобычи.
Известны гидромониторы, включающие ствол с насадкой, в которых для повышения компактности струи и увеличения тем самым ее энергетических характеристик, в частности дальнобойности, по оси канала ствола на центраторах размещен обтекатель (вставка), один торец которого расположен в канале ствола, а другой расположен в насадке. Данные гидромониторы позволяют повысить эффективность разрушения массивов горных пород (авт.свид. СССР №1798504 А1, МПК Е 21 С 45/00, опубл. 28.02.93, бюл.№ 8 или авт.свид. СССР №1698441 А1, МПК Е 21 С 45/00, опубл.15.12.91, бюл. №46).
Недостатком гидромониторов данного типа является сравнительно невысокое качество гидромониторных струй.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является гидромонитор, включающий основание с подводящей магистралью, на котором шарнирно закреплен ствол с насадкой, гидравлически связанный с подводящей магистралью, в канале которого на центраторах установлено эжектирующее приспособление, один торец которого сообщен с атмосферой, а другой расположен в насадке (авт.свид. СССР №68372, МПК Кл. Е 21 С 25/60, опубл.30.04.47).
Недостатком данного технического решения является недостаточная дальнобойность струи, ограниченная конусностью ствола монитора и эжектирующего приспособления.
Задача, на решение которой направлено данное изобретение, состоит в повышении эффективности разрушения твердых материалов струей жидкости.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, состоит в повышении компактности гидромониторной струи и увеличении тем самым ее дальнобойности.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном гидромониторе, включающем основание с подводящей магистралью, на котором шарнирно закреплен ствол с насадкой, гидравлически связанный с подводящей магистралью, в канале которого на центраторах установлено эжектирующее приспособление, один торец которого сообщен с атмосферой, а другой расположен в насадке согласно изобретению, эжектирующее приспособление выполнено в виде сквозной трубки, проходящей по оси канала ствола, с соотношением ее диаметра и диаметра насадки, составляющем 0,50-0,57.
В данную совокупность включены все существенные признаки, характеризующие изобретение и обеспечивающие получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Известно, что при формировании гидромониторных струй, имеющих внутреннюю полость, полученную, например, за счет обтекания различного рода вставок, или эжектирования воздуха, статическое давление внутри полости меньше атмосферного, вследствие чего происходит уплотнение струи на выходе из насадки. При этом компактность струи зависит, в частности, от соотношения диаметров эжектирующей трубки и насадки. Визуальными наблюдениями и поэтапным фотохронометражом установлено, что оптимальным для современных промышленных гидромониторов, использующихся при разработке месторождений полезных ископаемых, является соотношение диаметров эжектирующей трубки и насадки, равное 0,50-0,57.
Гидромонитор поясняется чертежом, на котором представлен его продольный разрез.
http://img-fotki.yandex.ru/get/9488/223316543.b/0_15bc74_dac1c3a9_orig
Гидромонитор состоит из основания 1, в котором содержится подводящая напорную воду магистраль 2, шарнира 3 и ствола 4 с насадкой 5, гидравлически связанного с подводящей магистралью. В канале 6 ствола 4 на центраторах 7 установлено эжектирующее приспособление, выполненное в виде сквозной трубки 8, проходящей через весь ствол 4 по оси его канала 6. При этом входной торец сквозной трубки 8 расположен за пределами канала 6 ствола 4 и ее внутренняя полость с этого торца сообщена с атмосферой, а выходной - расположен в насадке 5. Соотношение диаметра сквозной трубки 8 и диаметра насадки 5 составляет 0,50-0,57.
Гидромонитор работает следующим образом. При подаче напорной воды по магистрали 2 она, проходя через шарнир 3, попадает в ствол 4, в канале 6 которого происходит начальное формирование струи. Окончательно струя формируется, проходя через насадку 5. За счет эжектирования воздуха на выходном конце сквозной трубки 8 образуется обтекатель в виде воздушного пузыря. Поскольку статическое давление в его полости меньше атмосферного, происходит уплотнение струи на выходе из насадки 5. При этом повышается ее компактность и, как следствие, дальнобойность. При соотношении диаметров сквозной трубки 8 и насадки 5, составляющем 0,50-0,57, дальнобойность будет наибольшей.
Дополнительный эффект, который может быть достигнут при использовании данного изобретения, состоит в возможности химического и механического абразивного разрушения твердых материалов за счет подачи в сквозную трубку 8 с торца, сообщенного с атмосферой, химических и, например, кварцевого песка или корунда. В этом случае производительность разрушения увеличивается в 1,4-2,0 раза.
При работе гидромонитора в затопленном забое свободный торец трубки 8 может быть гидравлически связан с камерой. В этом случае через трубку 8 в струю гидромонитора будет поступать пульпа, получаемая при размыве полезного ископаемого и содержащая твердые частицы. Эффективность воздействия такой струи на забой будет аналогична подаче в сквозную трубку 8 различных абразивных материалов.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Гидромонитор, включающий основание с подводящей магистралью, на котором шарнирно закреплен ствол с насадкой, гидравлически связанный с подводящей магистралью, в канале которого на центраторах установлено эжектирующее приспособление, один торец которого сообщен с атмосферой, а другой расположен в насадке, отличающийся тем, что эжектирующее приспособление выполнено в виде сквозной трубки, проходящей по оси канала ствола, с соотношением ее диаметра и диаметра насадки, составляющим 0,50-0,57.
Реферат. Область применения - устройства, предназначенные для гидравлического разрушения материалов струей жидкости. Гидромонитор состоит из основания, шарнира и ствола с насадкой. В канале ствола на центраторах установлена сквозная трубка, проходящая по его оси. Один торец трубки сообщен с атмосферой, а другой расположен в насадке. Соотношение диаметра трубки и диаметра насадки составляет 0,50-0,57. Трубка выполняет функцию эжектирующего приспособления. При прохождении напорной воды через насадку за счет эжектирования воздуха на выходе из трубки образуется обтекатель в виде воздушного пузыря, давление в котором меньше атмосферного. За счет этого происходит уплотнение струи на выходе из насадки, что повышает ее дальнобойность. Возможна подача в полость трубки различных химических и абразивных материалов для увеличения производительности разрушения. 1 ил.
Классы МПК: E21C45/00 Способы гидравлической добычи полезных ископаемых; гидромониторы
Автор(ы): Бабичев Николай Игоревич (RU), Дворовенко Александр Евгеньевич (RU), Фильчуков Александр Юрьевич (RU)
Патентообладатель(и): Бабичев Николай Игоревич (RU), Дворовенко Александр Евгеньевич (RU), Фильчуков Александр Юрьевич (RU)
Адрес для переписки: 107076, Москва, Богородский вал, 6, корп.2, кв.432, Н.И. Бабичеву
Подача заявки: 28.07.2004
Начало действия патента: 28.07.2004
Публикация патента: 20.03.2006
Навигация
Перейти к полной версии