Современные решения по повышению эффективности разработки месторождений углеводородов на основе энергосберегающего компрессорного оборудования
Проведены фундаментальные исследования в области создания новых композиционных материалов деталей и узлов компрессорного оборудования. Проведены исследования и получены фундаментальные разработки в области создания методов расчета и конструирования теплообменных аппаратов компрессорных установок. П...
Збережено в:
| Дата: | 2015 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2015
|
| Назва видання: | Геотехнічна механіка |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137654 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Современные решения по повышению эффективности разработки месторождений углеводородов на основе энергосберегающего компрессорного оборудования / А.Ф. Булат, Г.В. Кирик, В.Г. Шевченко // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 120. — С. 3-16. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-137654 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1376542018-06-18T03:10:26Z Современные решения по повышению эффективности разработки месторождений углеводородов на основе энергосберегающего компрессорного оборудования Булат, А.Ф. Кирик, Г.В. Шевченко, В.Г. Проведены фундаментальные исследования в области создания новых композиционных материалов деталей и узлов компрессорного оборудования. Проведены исследования и получены фундаментальные разработки в области создания методов расчета и конструирования теплообменных аппаратов компрессорных установок. Получены фундаментальные разработки по усовершенствованию методов расчета режимных параметров компрессорных установок. На основе новых разработок и результатов фундаментальных исследований предложены современные решения по повышению эффективности разработки месторождений углеводородов на основе энергосберегающего компрессорного оборудования. Разработан метод искусственного воздействия на пласты газоконденсатного месторождения азотом с целью повышения конденсатоотдачи. Разработаны проектные решения по компрессорному оборудованию для добычи, сбора и транспортировки газа из низконапорных и малодебитных скважин. Разработаны способы получения и транспортировки попутного нефтяного газа при помощи компрессорных станций. Для повышения эффективности разработки угольных месторождений разработаны новые технологии выработки пневмоэнергии в подземных условиях шахт. Разработаны способы предупреждения, локализации, тушения подземных пожаров в угольных шахтах и обустройства нефтяных и газовых скважин при помощи азотных компрессорных станций. Разработана технология утилизации и когенерации шахтного газаметана установками компрессорными газоутилизационными. Реализация технологий и компрессорных машин позволила повысить эффективность и безопасность разработки угле- и нефтегазовых месторождений и получить экономический эффект за счет ликвидации аварий, сохранения оборудования, повышения производительности добычи угля, газового конденсата, попутного нефтяного газа, добычи и утилизации метана. Проведено фундаментальні дослідження в області створення нових композиційних матеріалів деталей і вузлів компресорного устаткування. Проведено дослідження й отримані фундаментальні розробки в області створення методів розрахунку і конструювання теплообмінних апаратів компресорних установок. Отримано фундаментальні розробки по вдосконаленню методів розрахунку режимних параметрів компресорних установок. На основі нових розробок і результатів фундаментальних досліджень запропоновані сучасні рішення по підвищенню ефективності розробки родовищ вуглеводнів на основі енергозберігаючого компресорного устаткування. Розроблено метод штучного впливу на пласти газоконденсатного родовища азотом з метою підвищення конденсатовіддачі. Розроблено проектні рішення по компресорному устаткуванню для видобутку, збору та транспортування газу з низьконапірних і малодебітних свердловин. Розроблено способи одержання і транспортування попутного нафтового газу за допомогою компресорних станцій. Для підвищення ефективності розробки вугільних родовищ розроблені нові технології виробітку пневмоенергії в підземних умовах шахт. Розроблено способи попередження, локалізації, гасіння підземних пожеж у вугільних шахтах і облаштування нафтових та газових свердловин за допомогою азотних компресорних станцій. Розроблено технологію утилізації й когенерації шахтного газу-метану установками компресорними газоутилізаційними. Реалізація технологій і компресорних машин дозволила підвищити ефективність та безпечність розробки вугле- і нафтогазових родовищ і одержати економічний ефект за рахунок ліквідації аварій, збереження устаткування, підвищення продуктивності видобутку вугілля, газового конденсату, попутного нафтового газу, видобутку й утилізації метану. Fundamental researches were conducted in the field of creating new composition materials for parts and units in the compressor equipment. In result of the researches, new methods were created for calculating and designing heat-exchanging equipment. Methods of calculating regime parameters for compressor equipment were improved. Basing on the new methods and results of the fundamental researches advanced solutions were proposed on improving efficiency of hydrocarbon deposit mining by energy-efficient compressor equipment. A new method of man-caused nitrogen impact on the strata of condensed gas deposits was developed to increase condensate recovery. Design solutions were developed for compressor equipment for gas producing, gathering and transporting from the low-pressure and stripped wells. Methods were developed for preparing and transporting associated gas by means of compressor stations. To improve efficiency of the coal deposit development, new technologies were created for underground generation of fluid power. Methods were also created for preventing, containing, extinguishing fires in underground coal mines and equipping the oil and gas wells with nitrogen compressor stations. A technology was worked out for the CMM recycling and cogenerating by gasutilizing compressors. Realization of the technology with the compressor machines has improved efficiency and safety of mining operations in the coal, oil and gas deposits with essential economic effect due to the elimination of accidents, saving of equipment, increased output of coal, gas condensate and associated gas and methane recovery and utilization. 2015 Article Современные решения по повышению эффективности разработки месторождений углеводородов на основе энергосберегающего компрессорного оборудования / А.Ф. Булат, Г.В. Кирик, В.Г. Шевченко // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 120. — С. 3-16. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137654 [622.002.5:621.51/.54].001.5 ru Геотехнічна механіка Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Проведены фундаментальные исследования в области создания новых композиционных материалов деталей и узлов компрессорного оборудования. Проведены исследования и получены фундаментальные разработки в области создания методов расчета и
конструирования теплообменных аппаратов компрессорных установок. Получены фундаментальные разработки по усовершенствованию методов расчета режимных параметров
компрессорных установок. На основе новых разработок и результатов фундаментальных исследований предложены современные решения по повышению эффективности разработки
месторождений углеводородов на основе энергосберегающего компрессорного оборудования.
Разработан метод искусственного воздействия на пласты газоконденсатного месторождения азотом с целью повышения конденсатоотдачи. Разработаны проектные решения по
компрессорному оборудованию для добычи, сбора и транспортировки газа из низконапорных и малодебитных скважин. Разработаны способы получения и транспортировки попутного нефтяного газа при помощи компрессорных станций. Для повышения эффективности разработки угольных месторождений разработаны новые технологии выработки пневмоэнергии в подземных условиях
шахт. Разработаны способы предупреждения, локализации, тушения подземных пожаров в
угольных шахтах и обустройства нефтяных и газовых скважин при помощи азотных компрессорных станций. Разработана технология утилизации и когенерации шахтного газаметана установками компрессорными газоутилизационными.
Реализация технологий и компрессорных машин позволила повысить эффективность и
безопасность разработки угле- и нефтегазовых месторождений и получить экономический
эффект за счет ликвидации аварий, сохранения оборудования, повышения производительности добычи угля, газового конденсата, попутного нефтяного газа, добычи и утилизации метана. |
| format |
Article |
| author |
Булат, А.Ф. Кирик, Г.В. Шевченко, В.Г. |
| spellingShingle |
Булат, А.Ф. Кирик, Г.В. Шевченко, В.Г. Современные решения по повышению эффективности разработки месторождений углеводородов на основе энергосберегающего компрессорного оборудования Геотехнічна механіка |
| author_facet |
Булат, А.Ф. Кирик, Г.В. Шевченко, В.Г. |
| author_sort |
Булат, А.Ф. |
| title |
Современные решения по повышению эффективности разработки месторождений углеводородов на основе энергосберегающего компрессорного оборудования |
| title_short |
Современные решения по повышению эффективности разработки месторождений углеводородов на основе энергосберегающего компрессорного оборудования |
| title_full |
Современные решения по повышению эффективности разработки месторождений углеводородов на основе энергосберегающего компрессорного оборудования |
| title_fullStr |
Современные решения по повышению эффективности разработки месторождений углеводородов на основе энергосберегающего компрессорного оборудования |
| title_full_unstemmed |
Современные решения по повышению эффективности разработки месторождений углеводородов на основе энергосберегающего компрессорного оборудования |
| title_sort |
современные решения по повышению эффективности разработки месторождений углеводородов на основе энергосберегающего компрессорного оборудования |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2015 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137654 |
| citation_txt |
Современные решения по повышению эффективности разработки месторождений углеводородов на основе энергосберегающего компрессорного оборудования / А.Ф. Булат, Г.В. Кирик, В.Г. Шевченко // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 120. — С. 3-16. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| series |
Геотехнічна механіка |
| work_keys_str_mv |
AT bulataf sovremennyerešeniâpopovyšeniûéffektivnostirazrabotkimestoroždenijuglevodorodovnaosnoveénergosberegaûŝegokompressornogooborudovaniâ AT kirikgv sovremennyerešeniâpopovyšeniûéffektivnostirazrabotkimestoroždenijuglevodorodovnaosnoveénergosberegaûŝegokompressornogooborudovaniâ AT ševčenkovg sovremennyerešeniâpopovyšeniûéffektivnostirazrabotkimestoroždenijuglevodorodovnaosnoveénergosberegaûŝegokompressornogooborudovaniâ |
| first_indexed |
2025-07-10T04:12:59Z |
| last_indexed |
2025-07-10T04:12:59Z |
| _version_ |
1837231802486358016 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
3
УДК [622.002.5:621.51/.54].001.5
Булат А.Ф., акад. НАНУ, д-р техн. наук, профессор
(ИГТМ НАН Украины)
Кирик Г.В., д-р техн. наук
(Концерн «Укрросметалл»)
Шевченко В.Г., д-р техн. наук, ст. научн. сотр.
(ИГТМ НАН Украины)
СОВРЕМЕННЫЕ РЕШЕНИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ
ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
УГЛЕВОДОРОДОВ НА ОСНОВЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО
КОМПРЕССОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Булат А.Ф., акад. НАНУ, д-р техн. наук, професор
(ІГТМ НАН України)
Кирик Г.В., д-р техн. наук
(Концерн «Укрросметал»)
Шевченко В.Г., д-р техн. наук, ст. наук. співроб.
(ІГТМ НАН України)
СУЧАСНІ РІШЕННЯ ПО ПІДВИЩЕННЮ ЕФЕКТИВНОСТІ РОЗРОБКИ
РОДОВИЩ ВУГЛЕВОДНІВ НА ОСНОВІ ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧОГО
КОМПРЕСОРНОГО УСТАТКУВАННЯ
Bulat A.F., Acad. NASU, D. Sc. (Tech.), Professor
(IGTM NAS of Ukraine)
Kirik G.V., D.Sc. (Tech.),
(Concern ―Ukrrosmetall‖)
Shevchenko V.G., D.Sc. (Tech.), Senior Researcher
(IGTM NAS of Ukraine)
ADVANCED SOLUTIONS ON IMPROVING EFFICIENCY OF HYDRO-
CARBON DEPOSIT MINING BY ENERGY-SAVING COMPRESSOR
EQUIPMENT
Аннотация. Проведены фундаментальные исследования в области создания новых ком-
позиционных материалов деталей и узлов компрессорного оборудования. Проведены иссле-
дования и получены фундаментальные разработки в области создания методов расчета и
конструирования теплообменных аппаратов компрессорных установок. Получены фунда-
ментальные разработки по усовершенствованию методов расчета режимных параметров
компрессорных установок. На основе новых разработок и результатов фундаментальных ис-
следований предложены современные решения по повышению эффективности разработки
месторождений углеводородов на основе энергосберегающего компрессорного оборудова-
ния.
Разработан метод искусственного воздействия на пласты газоконденсатного месторож-
дения азотом с целью повышения конденсатоотдачи. Разработаны проектные решения по
компрессорному оборудованию для добычи, сбора и транспортировки газа из низконапор-
ных и малодебитных скважин.
________________________________________________________________________________
© А.Ф. Булат, Г.В. Кирик, В.Г. Шевченко, 2015
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
4
Разработаны способы получения и транспортировки попутного нефтяного газа при по-
мощи компрессорных станций. Для повышения эффективности разработки угольных место-
рождений разработаны новые технологии выработки пневмоэнергии в подземных условиях
шахт. Разработаны способы предупреждения, локализации, тушения подземных пожаров в
угольных шахтах и обустройства нефтяных и газовых скважин при помощи азотных ком-
прессорных станций. Разработана технология утилизации и когенерации шахтного газа-
метана установками компрессорными газоутилизационными.
Реализация технологий и компрессорных машин позволила повысить эффективность и
безопасность разработки угле- и нефтегазовых месторождений и получить экономический
эффект за счет ликвидации аварий, сохранения оборудования, повышения производительно-
сти добычи угля, газового конденсата, попутного нефтяного газа, добычи и утилизации ме-
тана.
Ключевые слова: разработка месторождений углеводородов, энергосберегающее ком-
прессорное оборудование, повышение эффективности и безопасности.
Совершенствование технологий, способов и средств разработки и эксплуа-
тации месторождений углеводородов является актуальной проблемой, имею-
щей важное значение для угольной и нефтегазовой отраслей [1-3]. Концерном
«Укрросметалл» предложен ряд современных решений по повышению эффек-
тивности разработки угле- и нефтегазовых месторождений на основе создания
и внедрения энергосберегающего компрессорного оборудования.
Проведены фундаментальные исследования в области создания новых ком-
позиционных материалов деталей и узлов компрессорного оборудования [4].
Исследованы надежность, усталостная прочность и долговечность узлов ком-
прессорных машин, а также пути их повышения за счет применения новых
композиционных материалов и защитных покрытий. Созданы и исследованы
новые типы защитных покрытий с высокими физико-механическими и эксплуа-
тационными характеристиками, полученные с помощью комбинации новых
технологий и позволяющие восстанавливать изношенные в процессе работы
участки изделий, а также значительно повысить твердость, модуль упругости,
индекс пластичности, стойкость к коррозии в солевых средах и стойкость к из-
носу.
Проведены исследования и получены фундаментальные разработки в облас-
ти создания методов расчета и конструирования теплообменных аппаратов
компрессорных установок [5]. Теоретически обоснованы оптимальные конст-
рукции и технические условия эксплуатации теплообменных аппаратов с теп-
ловой мощностью 4-110 кВт при проектировании энергоэффективных компрес-
сорных машин и специализированных установок в соответствии с учетом кон-
кретных горнотехническихх условий, влияющих на процессы теплообмена.
Получены фундаментальные разработки по усовершенствованию методов
расчета режимных параметров компрессорных установок [6]. Усовершенство-
ваны методы расчета режимных и конструктивных параметров шахтного ком-
прессорного оборудования, позволяющие определить длительность циклов «на-
гнетание - холостой ход» шахтной компрессорной установки с учетом объема,
давление воздуха и его расхода, характерных для шахтной сети, а также позво-
ляющие выбрать параметры теплообменника шахтной компрессорной установ-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
5
ки: коэффициент теплопередачи и потери давления воздуха с изменением ско-
рости воздуха в канале теплообменника, что обеспечивает повышение надеж-
ности и эффективности применения компрессорного оборудования при добыче
угля и шахтного метана.
На основе новых разработок и результатов фундаментальных исследований
предложены современные решения по повышению эффективности разработки
месторождений углеводородов [7-9].
Разработан метод искусственного воздействия на пласты газоконденсатного
месторождения азотом с целью повышения конденсатоотдачи. Проведенный
анализ показал, что применение технологий разработки с использованием ме-
тодов поддержания пластового давления может обеспечить повышение газоот-
дачи на 10-15 %, а конденсатоотдачи на 20-30 %.
Острая актуальность проблемы текущего состояния энергоресурсов в Ук-
раине обусловила определение путей повышения интенсификации пластового
давления с использованием современных вторичных технологий активного
воздействия на пласт. В частности, на Котелевском месторождении реализуется
проект по использованию газообразного азота, полученного из атмосферного
воздуха непосредственно на месте его применения.
В результате разработано и утверждено техническое задание на изготовле-
ние станции блочно-модульного исполнения для круглосуточного производства
50000 м
3
/сутки газообразного азота для сайклинг процесса (табл. 1). Данный
комплекс оборудования обеспечивает получение из атмосферного воздуха га-
зообразного азота концентрацией не менее 99 % с его последующей закачкой в
скважину газоконденсатного месторождения под давлением до 250 бар.
Таблица 1 - Технические характеристики азотной станции адсорбционной ААВН-40/25У1
Наименование параметра Размерность Значение
Сжимаемая среда атмосферный воздух
Дожимаемая среда газообразный азот
Объемная производительность станции по азоту,
приведенная к нормальным условиям
м
3
/с
(м
3
/мин)
0,67 (40)
Давление воздуха начальное, номинальное МПа 0,101 (1,033)
Давление азота конечное избыточное, не более кгс/см
2
25 (250)
Чистота азота % 99
Напряжение питания оборудования станции В 6000/380/220/24
Общая потребляемая мощность оборудованием станции,
не более
кВт 950
Количество контейнеров с оборудованием станции шт. 4
Исполнение электрооборудования станции не взрывозащищенное
Режим работы непрерывный
Мониторинг и управление работой всего оборудования, которое будет экс-
плуатироваться в круглосуточном автоматическом режиме, производится с
единого удаленного пульта через систему высшего уровня с минимальным при-
сутствием персонала. Весь комплекс состоит из отдельных блок-боксов испол-
нения У1, соединенных между собой коммуникациями (рис. 1).
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
6
1 - модуль компрессора низкого давления, 2 - модуль подготовки сжатого воздуха, 3 - модуль
газоразделительный, 4 - модуль компрессора высокого давления, 5 - ресивер сжатого
воздуха, 6 - ресивер азота
Рисунок 1 - Схема размещения модулей азотной станции
Оборудование модуля компрессора среднего давления (центробежный ком-
прессор, компрессор стартового воздуха, насосный узел и система управления)
монтируется внутри одного контейнера. В качестве компрессора среднего дав-
ления применен компрессор объемного сжатия центробежного типа с водяным
охлаждением, предназначенный для сжатия атмосферного воздуха до давления
газоразделения.
Модуль компрессора высокого давления, предназначенный для дожатия га-
зообразного азота до заданного давления, состоит из группы поршневых до-
жимных компрессоров. В состав модуля газоразделения входят генераторы азо-
та адсорбционного типа, предназначенные для получения из сжатого подготов-
ленного воздуха газообразного азота заданной чистоты.
Разработаны проектные решения по компрессорному оборудованию для до-
бычи, сбора и транспортировки газа из низконапорных и малодебитных сква-
жин. На Бельском газоконденсатном месторождении реализован проект винто-
вой газовой компрессорной установки СГВв 315-20/035-25 У1, которая обеспе-
чивает отбор газа из семи низконапорных газовых скважин с остаточным дав-
лением 1,1-2,0 кгс/см
2
, отбор попутного нефтяного газа от имеющейся на ме-
сторождении установки сепарации нефти, газа из танков хранения и стабилиза-
ции газового конденсата, а также факельного газа (рис. 2, 3).
Газ компримируется в сеть потребителя с давлением 17-25 кгс/см
2
. За пер-
вый год эксплуатации осуществлена дополнительная добыча 12,0 млн. м
3
газа.
Концерн «Укрросметалл» применяя имеющийся у него опыт производства вин-
товых газовых компрессоров, создал ряд компрессорных агрегатов, установок и
станций производительностью до 250 нм
3
/мин и давлением нагнетания от 25 и
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
7
до 52 кгс/см
2
. Винтовые компрессорные установки могут быть использованы
для сбора и транспортирования газа, сепарации, очистки, осушки, разделения,
подачи в газовую турбину и т.д.
Рисунок 2 - Общий вид газовой компрессорной установки СГВв
N
Рисунок 3 - График изменения производительности СГВв 315-20/0,5-25 У1
в зависимости от давления всасывания
Разработаны способы получения и транспортировки попутного нефтяного
газа при помощи компрессорных станций СКГ. В настоящее время на мелких
месторождениях, удаленных от центральных пунктов подготовки нефти, по-
путный нефтяной газ сжигается на факелах, т.к. динамика добычи и ресурсы
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
8
его не позволяют предложить технически грамотного и экономически рента-
бельного решения по его использованию. При этом необходимо отметить, что
попутный нефтяной газ является ценным углеводородным сырьем, для утили-
зации которого и одновременно для улучшения экологической обстановки в
районе месторождений необходимо решить задачу транспорта его до пунктов
сбора или потребления газа.
Одним из путей использования газа и улучшения экологической обстановки
в районе месторождений является его транспорт до потребителей или пунктов
сбора газа. При раздельном транспорте попутного нефтяного газа и водонефтя-
ной эмульсии газ транспортируется до нефтесборного пункта по газопроводу
под рабочим давлением газосепаратора, при недостаточном давлении – ком-
прессором. Для этих целей концерн «Укрросметалл» разработал компрессор-
ную станцию СКГ-127/6-12 УХЛ1, главным элементом которой является порш-
невая компрессорная установка 6ГШ2.5-19/6-12С (табл. 2).
Таблица 2 - Техническая характеристика компрессора 6ГШ2.5-19/6-12С
Наименование параметра Единицы измерения Значение
Компрессор
поршневой, газовый, 2W-образный, шес-
тирядный, одноступенчатый, с воздушным
охлаждением
Температура окружающей
среды
0
С +5…+40
Давление газа начальное
изб.
кгс/см
2
6
Давление газа конечное
избыточное
кгс/см
2
13
Производительность нм
3
/мин 127 ±5%;
Мощность на валу ком-
прессора
не более, кВт 230
Частота вращения об/мин 980
Масса кг не более 2500
Габариты компрессора мм не более 1600х2200х2000
Габариты станции мм не более 6059х2500х2500
Станция компрессорная газовая СКГ-127/6-12 УХЛ1 позволяет получать
попутный нефтяной газ давлением 12 кгс/см
2
, применяемый в технологических
процессах нефтегазодобывающей промышленности, а также для других опера-
ций.
Для повышения эффективности разработки угольных месторождений разра-
ботаны новые технологии выработки пневмоэнергии в подземных условиях
шахт. Концерн «Укрросметалл» розработал и изготавливает типоразмерный ряд
шахтных передвижных винтовых маслозаполненных компрессорных установок
серии УКВШ производительностью от 5 до 15 м
3
/мин и давлением нагнетания
6-7 кгс/см
2
, которые используются в шахте для создания индивидуальных или
групповых компрессорных станций, для обеспечения пневматического привода
инструментов и механизмов (рис. 4, табл. 3).
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
9
1 - агрегат компрессорный, 2 - маслоотделитель, 3 - блок охлаждения, 4 - система тепловой
защиты, 5 - рама, 6 - кузов, 7 - пара колесная, 8 - щит приборный
Рисунок 4 - Основные узлы установки УКВШ
Таблица 3 - Технические параметры установок УКВШ
Марка стан-
ции
Максималь-
ное давление
нагнетания,
бар
Производи-
тельность,
м
3
/мин
Мощность
электродвига-
теля, кВт
Габаритные раз-
меры агрегата,
мм, не более
Мас-
са, кг
УКВШ-5/7 6 5; 6; 7,5 37; 55 2200x1050x1500 1680
УКВШ-10/7 6 10 75 3200x1100x1400 2800
УКВШ-15/7 6 15 90 3140x1140x1600 2900
УКВШ-7,5/7 6 7,5 55 2200x1050x1500 1700
Необходимость эксплуатации установок в шахтах, в том числе и в тупико-
вых забоях, обуславливает исключительно жесткие требования по работоспо-
собности компрессора в широком диапазоне температур, повышенной влажно-
сти и запыленности воздуха.
Основные конструктивные особенности шахтных компрессорных устано-
вок: все электрооборудование имеет взрывобезопасное и искробезопасное ис-
полнения; тонкость фильтрации всасывающего и масляного фильтров не выше
10 мкм; все вращающиеся детали и узлы выполнены из материалов, не дающих
искру при соприкосновении с другими частями; покрытие деталей и узлов вы-
полнено с повышенной стойкостью к воздействию шахтной среды, в которой
преобладают вредные газы; при изготовлении установок применены малогорю-
чие материалы с отсутствием токсичных выделений при воспламенении и горе-
нии.
В 2005 г. были разработаны и изготовлены новые образцы шахтных ком-
прессорных установок УКВШ-10/7 для горнорудной промышленности. Для
обеспечения более эффективной очистки воздуха в условиях повышенной за-
пыленности шахт и рудников установки имеют усовершенствованную систему
фильтрации, дополнительно укомплектованы воздушным фильтром масло-
инерционного типа, позволяющим длительную эксплуатацию установки при
запыленности воздуха до 100/м
3
. Особенностью конструкции данных компрес-
сорных установок является магнитный пускатель, расположенный непосредст-
венно в кузове установки.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
10
Винтовые передвижные шахтные компрессорные установки серии УКВШ
производительностью предназначены для снабжения сжатым воздухом пневма-
тических инструментов и приводов механизмов в подземных выработках шахт
и надшахтных зданиях, в которых «Правилами безопасности в угольных шах-
тах» допущено применение электрооборудования в исполнении «РВ-ЗВ» с экс-
плуатацией в продолжительном режиме (S1) и повторно-кратковременном ре-
жиме (S3), ПВ-40% при питании тормозных устройств шахтных подъемных
машин.
Преимущества установок УКВШ: низкие удельные затраты на получение 1
м
3
воздуха в минуту за счет высокого КПД, расходными материалами являются
только масло и фильтры, минимальные эксплуатационные затраты, стабиль-
ность рабочих характеристик на протяжении всего срока службы.
Разработаны установки компрессорные серии ВВ воздушные с винтовым
компрессором и приводом от электродвигателя, производительностью от 23 до
100 м
3
/мин и конечным абсолютным давлением 8-10 кгс/см
2
, предназначенные
для снабжения сжатым воздухом различных систем пневматических машин,
инструментов и оборудования (рис. 5, табл. 4).
Рисунок 5 - Установка ВВ-40/8 У3
В состав компрессорной установки входит блок компрессорный, блок охла-
ждения масла и газа, масляная системы компрессора, система подогрева и пе-
ремешивания масла, маслоотделитель, фильтр очистки воздуха, система регу-
лирования производительности, электрооборудование КИП и А (шкаф управ-
ления), рама, контейнер, комплект ЗИП.
Преимущества установок ВВ следующие: высокий ресурс работы и удобст-
во сборки-разборки; компрессорная установка заправляется маслом на весь
цикл и не требует долива масла в промежутках между штатным регламентным
обслуживанием, минимальный расход масла на унос; надежная центровка валов
двигателя и винтового блока, низкие вибрации и уровень шума; компенсация
температурных деформаций, за счет гибких соединительных элементов, воз-
можность эффективного регулирования производительности, возможность
комплектации дополнительными опциями (устройством плавного пуска при-
водных электродвигателей и преобразователем частоты вращения приводного
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
11
электродвигателя); минимальные эксплуатационные затраты; стабильность ра-
бочих характеристик на протяжении всего срока службы.
Таблица 4 - Технические параметры установок ВВ
Наименование параметра
ВВ-
23/10
УЗ
ВВ-
25/8 А
УЗ
ВВ-
32/8
А1 УЗ
ВВ-40/8
УЗ
ВВ-
50/8
ВУЗ
ВВ-
100/8 УЗ
ВВ-100/8 А
УЗ
Производительность, м
3
/мин 23 25 32 40 50 100 100
Давление конечное абсо-
лютное, кгс/см
2
9,5 8,0 7,6 8,0 8,0 8,0 8,0
Количество масла, заливае-
мое в маслосистему, л
100 100 160 160 200 400 500
Охлаждение масла воздушное водяное воздушное
Температура воздуха, С
- начальная от 5 до 40
- конечная 60 105
Мощность электродвигателя
главного привода, кВт
160 160 200 250 315 315 315
Тип компрессора Винтовой маслозаполненный
Габаритные размеры установки, мм
- длина 2500 2500 2700 2840 3700 5700 5700
- ширина 1870 1870 1900 2030 2120 2300 2300
- высота 1900 1900 2000 2240 2400 2432 2432
Блок охлаждения масла, мм
- длина 2474
- ширина 884
- высота 1410
Масса установки, кг 3200 3200 3790 4300/5100 6500 11500 12330
Разработаны способы предупреждения, локализации, тушения подземных
пожаров в угольных шахтах и обустройства нефтяных и газовых скважин при
помощи азотных компрессорных станций АМВП.
Станции азотно-мембранные винтовые серий АМВП производительностью
по азоту от 0,1 до 26,5 м
3
/мин предназначены для получения из атмосферного
воздуха азота с концентрацией от 90 до 99,5 % методом молекулярного разде-
ления воздуха в мембранах, для использования в различных отраслях народно-
го хозяйства, включая, предупреждение, локализацию, тушение подземных по-
жаров в шахтах и обеспечение безопасности ведения горных работ; обустрой-
ство нефтяных и газовых скважин и прочих нужды промышленностей, где не-
обходимо наличие азота для технологических целей, создание наддува инерт-
ной среды и предупреждение пожаро- и взрывоопасных ситуаций. Станции се-
рии АМВП - передвижные, смонтированы на базе стандартных прицепов и по-
луприцепов - контейнеровозов.
Преимущества: простота, дешевизна и низкая энергоѐмкость мембранной
технологии; мембранная технология разделения газов является разумной аль-
тернативой дорогим, сложным и энергоемким методам криогенного и адсорб-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
12
ционного газоразделения; обеспечивается высокая надѐжность технологии; в
мембранных модулях используется минимальное количество уплотнений, от-
сутствуют сложные движущие детали; автоматика предназначена для работы в
широком диапазоне температур окружающей среды; предусмотрена возмож-
ность регулирования чистоты азота давлением сжатого воздуха в мембранном
модуле; обеспечивается экономичность обслуживания; расходными материала-
ми являются только масло, масляный и воздушный фильтры; обеспечивается
высокая устойчивость к вибрации, тряске и ударам; мембранные модули смон-
тированы в жестком каркасе и защищены контейнером от воздействия внешних
негативных факторов; контейнеры выполнены в шумозаглушенном и утеплен-
ном исполнении; простота и низкие затраты на эксплуатацию. Срок работы
блоков по разделению воздуха составляет 10-12 лет при этом обеспечивается
стабильность рабочих характеристик на протяжении всего срока.
1 - фильтр 5 мкм, 2 - компрессор сухого сжатия, 3 - концевой воздухоохладитель,
4 - блок подготовки воздуха, 5 - мембранный блок
Рисунок 6 - Принципиальная схема станции АМВП-15/0,7 С У1
Принцип действия мембранной газоразделительной установки основан на
различной скорости проникания газов через полимерную мембрану под дейст-
вием перепада парциальных давлений на мембране. Мембрана представляет со-
бой тонкую трубку, толщиной в несколько долей микрометра, обеспечивающей
газоразделение. Сотни метров мембран посредством запатентованных мем-
бранных элементов размещаются в унифицированых мембранных модулях, ко-
торые собираются в компактную систему.
Сжатая и осушенная исходная газовая смесь подается в мембранные кар-
триджи, смонтированные в мембранном модуле (рис. 7). Проходя внутри мем-
браны, легкопроникающие компоненты газа через пористую оболочку мембра-
ны просачиваются в межмембранное пространство и отводятся на сброс в атмо-
сферу. Труднопроникающие компоненты газа проходят по всей длине мембра-
ны и далее поступают потребителю. Движущей силой процесса проникания яв-
ляется разность парциальных давлений по обе стороны мембраны. Имеется
возможность обогащения трудно проникающим компонентом от исходной кон-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
13
центрации до 99,5 %. Однако, при этом, чем выше концентрация, тем ниже
производительность. В станции используется компрессорная схема реализации
процесса, когда смесь подается на разделение под давлением. Управление про-
цессом разделения осуществляется путем регулирования давления и расхода
газовых смесей.
Рисунок 7 - Принцип разделения воздуха на мембранных картриджах
Разработана технология утилизации и когенерации шахтного газа-метана
установками компрессорными газоутилизационными УКГ. Установка компрес-
сорная газоутилизационная УКГ-5/8 предназначена для утилизации метано-
воздушной смеси посредством сжигания в специальной камере или для его
энергетического применения в контейнерных газовых теплоэлектростанциях
(табл. 5, рис. 8).
Таблица 5 - Технические параметры установки УКГ
Наименование параметра Значение или характеристика
Сжимаемая среда метано-воздушная
Габаритные размеры установки, не более, мм длина 6058
ширина 2438
высота 2591
Габаритные размеры трубы, не более, мм диаметр 1900
высота 6326
Масса установки вместе с трубой в объеме 12000
Потребляемая номинальная мощность, не более, кВт 60
Напряжение питания, В 380. 220
Производительность установки по газу, м
2
/с (м
2
/мин) 0.17+0.43 (10+26)
Перепад давления, МПа (кгс/см
2
) 0.01 + 0.05 (0.1-0.5)
Тепловая мощность, МВт 5-8
Температура сжигания, не более К (°С) 1473(1200)
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
14
Рисунок 8 - Установка компрессорная газоутилизационная УКГ-5/8
Преимущества установки следующие: простое и экономичное обслуживание
за счѐт того, что расходными материалами являются только масло и газовые
фильтры, минимальные эксплуатационные затраты, установка работает полно-
стью в автоматическом режиме и не требует постоянного присутствия операто-
ра, высокая надежность, стабильность рабочих характеристик на протяжении
всего срока службы, установка может работать как самостоятельно с электро-
снабжением общей сети, так и от газовой контейнерной теплоэлектростанции.
Реализация проектов на Бельском и Котелевском газоконденсатных место-
рождениях, 1148-ти энергоэффективных компрессорных машин УКВШ-7,5/7;
УКВШ-10/7, УКВШ-15/7 на угольных шахтах, 3-х газоутилизационных уста-
новки УКГ-5/8 для извлечения и утилизации метана, снижения опасности по
выбросам метана, решения требований Киотского протокола по снижению
эмиссии парниковых газов; 9-ти азотных мембранных компрессорных станций
АМВП-15/0,7 У1 для предупреждения и тушения пожаров в угольных шахтах
газообразным азотом позволило повысить эффективность и безопасность раз-
работки угле- и нефтегазовых местороджений и получить многомиллиардный
фактический экономический эффект за счет ликвидации аварий, сохранения
оборудования, повышения производительности добычи угля, газового конден-
сата, попутного нефтяного газа, добычи и утилизации газа-метана.
–––––––––––––––––––––––––––––––
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Докукин, A.B. Применение сжатого воздуха в горной промышленности / A.B. Докукин. - М.:
Госгортехиздат, 1962. - 348 с.
2. Воронецкий, А.В. Современные компрессорные станции / А.В. Воронецкий. - М.: Премиум
Инжиниринг, 2009.-445 с.
3. О проблемах пневмоэнергетического комплекса шахт / Б.А. Грядущий, Г.В. Кирик, А.Н. Ко-
валь [и др.] // Компрессорное и энергетическое машиностроение. - №1(11). – 2008. - С. 2-5.
4. Кирик, Г.В. Новые композиционные материалы: монография / Г.В. Кирик, В.Н. Радзиевский,
А.Д. Стадник. - Сумы: Университетская книга, 2011. - 310 с.
5. Теплообменные аппараты компрессорных установок. Исследования, конструкция, технология /
В.Н. Радзиевский, Г.В. Кирик, А.М. Лавренко, А.М. Котов - Сумы: Слобожанщина, 2007. – 317 с.
6. Бондаренко, Г.А. Компрессорные станции. Воздушные компрессорные станции: учебное посо-
бие / Г.А. Бондаренко, Г.В. Кирик. - Сумы: Сумский государственный университет, 2012. - 344 c.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
15
7. Булат, А.Ф. Развитие научно-технических основ разработки и использования шахтного ком-
прессорного оборудования / А.Ф. Булат, Б.В. Бокий, Г.В. Кирик // Геотехническая механика. – 2014. –
Вып. 114. – С. 3-18.
8. Булат, А.Ф. Энергоэффективные компрессорные машины в процессах добычи угля и метана /
А.Ф. Булат, Г.В. Кирик // Геотехническая механика. – 2014. – Вып. 115. – С. 3-15.
9. Булат, А.Ф.Опыт разработки и внедрения шахтного компрессорного оборудования / А.Ф. Бу-
лат, Б.В. Бокий, Г.В. Кирик // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2014. – № 4. –
С.78-83.
REFERENCES
1. Dokukin A.V. (1962), Primenenie szhatogo vozduha v gornoy promyishlennosti [Using compressed
air in mining], Gosgortekhizdat, Moscow, SU.
2. Voronetsky A.V. (2009), Sovremenniye compressorniye stantsiyi [Modern compressor stations], Pre-
mium Engineering, Moscow, RU.
3. Gryaduschiy B.A., Kirik G.V. Koval A.N., Loboda V.V., Zharkov P.E. and Lavrenko A.M (2008),
«On the problems pneumoenergetic complex of mines», Compressor and power engineering, no. 1 (11), pp.
2-5.
4. Kirik G.V., Radzievskyi V.N. and Stadnik A.D. (2011), Noviye compozitsionniye materiali [New
composite materials], University Book, Sumy, UA.
5. Radzievskyi V.N., Kirik G.V., Lavrenko A.M. and Kotov A.M. (2007), Teploobmenniye apparaty
compressornykh ustanovok. Issledovaniye, constructsiya, technologiya [Heat exchangers compressor units.
Research, design, technology], Sloboda, Sumy, UA.
6. Bondarenko G.A. and Kirik G.V. (2012), Compressorniye stantsiyi. Vozdushniye compressorniye
stantsiyi [Compressor stations. Air compressor station], State University, Sumy, UA.
7. Bulat A.F., Bokij B.V. and Kirik G.V. (2014), «Development of scientific and technical bases of de-
velopment and use of mine compressor equipment», Geo-Teсhnical Mechanics, no. 114, pp 3-18.
8. Bulat A.F. and Kirik G.V. (2014), «Energy-effective compressor machines in the processes of booty
of coal and methane», Geo-Teсhnical Mechanics, no. 115, pp. 3-15.
9. Bulat A.F., Bokij B.V. and Kirik G.V. (2014), «Experience of development and introduction of mine
compressor equipment», Metallurgical and Mining Industry, no. 4, pp.78-83.
–––––––––––––––––––––––––––––––
Об авторах
Булат Анатолий Федорович, академик Национальной академии наук Украины, доктор техни-
ческих наук, профессор, директор института, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова
Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАНУ), Днепропетровск, Украина, of-
fice.igtm@nas.gov.ua
Кирик Григорий Васильевич, доктор технических наук, президент, Концерн «Укрросметалл»,
Сумы, Украина.
Шевченко Владимир Георгиевич, доктор технических наук, старший научный сотрудник, уче-
ный секретарь института, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной ака-
демии наук Украины (ИГТМ НАНУ), Днепропетровск, Украина, V.Shevchenko@nas.gov.ua
About the authors
Bulat Anatoly Fedorovich., Academician of the National Academy of Science of Ukraine, Doctor of
Technical Sciences (D. Sc.), Professor, Director of the Institute, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical
Mechanics under the National Academy of Science of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine,
office.igtm@nas.gov.ua
Kirik Grigory Vasilevich., Doctor of Technical Sciences (D. Sc.), President, Concern ―Ukrrosmetall‖,
Sumy, Ukraine.
Shevchenko Vladimir Georgievich., Doctor of Technical Sciences (D. Sc.), Senior Researcher, Scientif-
ic Secretary of the Institute, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy
of Sciences of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine, V.Shevchenko@nas.gov.ua
–––––––––––––––––––––––––––––––
Анотація. Проведено фундаментальні дослідження в області створення нових компози-
ційних матеріалів деталей і вузлів компресорного устаткування. Проведено дослідження й
отримані фундаментальні розробки в області створення методів розрахунку і конструювання
mailto:V.Shevchenko@nas.gov.ua
mailto:office.igtm@nas.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
16
теплообмінних апаратів компресорних установок. Отримано фундаментальні розробки по
вдосконаленню методів розрахунку режимних параметрів компресорних установок. На осно-
ві нових розробок і результатів фундаментальних досліджень запропоновані сучасні рішення
по підвищенню ефективності розробки родовищ вуглеводнів на основі енергозберігаючого
компресорного устаткування.
Розроблено метод штучного впливу на пласти газоконденсатного родовища азотом з ме-
тою підвищення конденсатовіддачі. Розроблено проектні рішення по компресорному устат-
куванню для видобутку, збору та транспортування газу з низьконапірних і малодебітних све-
рдловин. Розроблено способи одержання і транспортування попутного нафтового газу за до-
помогою компресорних станцій. Для підвищення ефективності розробки вугільних родовищ
розроблені нові технології виробітку пневмоенергії в підземних умовах шахт. Розроблено
способи попередження, локалізації, гасіння підземних пожеж у вугільних шахтах і облашту-
вання нафтових та газових свердловин за допомогою азотних компресорних станцій. Розроб-
лено технологію утилізації й когенерації шахтного газу-метану установками компресорними
газоутилізаційними.
Реалізація технологій і компресорних машин дозволила підвищити ефективність та без-
печність розробки вугле- і нафтогазових родовищ і одержати економічний ефект за рахунок
ліквідації аварій, збереження устаткування, підвищення продуктивності видобутку вугілля,
газового конденсату, попутного нафтового газу, видобутку й утилізації метану.
Ключові слова: розробка родовищ вуглеводнів, енергозберігаюче компресорне устатку-
вання, підвищення ефективності та безпеки.
Abstract. Fundamental researches were conducted in the field of creating new composition ma-
terials for parts and units in the compressor equipment. In result of the researches, new methods
were created for calculating and designing heat-exchanging equipment. Methods of calculating re-
gime parameters for compressor equipment were improved. Basing on the new methods and results
of the fundamental researches advanced solutions were proposed on improving efficiency of hydro-
carbon deposit mining by energy-efficient compressor equipment.
A new method of man-caused nitrogen impact on the strata of condensed gas deposits was de-
veloped to increase condensate recovery. Design solutions were developed for compressor equip-
ment for gas producing, gathering and transporting from the low-pressure and stripped wells. Me-
thods were developed for preparing and transporting associated gas by means of compressor sta-
tions.
To improve efficiency of the coal deposit development, new technologies were created for un-
derground generation of fluid power. Methods were also created for preventing, containing, extin-
guishing fires in underground coal mines and equipping the oil and gas wells with nitrogen com-
pressor stations. A technology was worked out for the CMM recycling and cogenerating by gas-
utilizing compressors.
Realization of the technology with the compressor machines has improved efficiency and safety
of mining operations in the coal, oil and gas deposits with essential economic effect due to the eli-
mination of accidents, saving of equipment, increased output of coal, gas condensate and associated
gas and methane recovery and utilization.
Keywords: development of hydrocarbon deposits, energy-saving compressor equipment, in-
creasing efficiency and safety.
Статья поступила в редакцию 01.12.2014
Рекомендовано к печати д-ром техн. наук Г. А. Шевченко
|