Электроразрядный комплекс для интенсификации добычи шахтного метана

Описывается разработка электроразрядного оборудования для интенсификации притока шахтного метана. При разработке комплекса использовались результаты работ по повышению эффективности и выбору оптимальных параметров за рядной цепи погружных скважинных установок для увеличения притока нефти; по увели...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2008
Автори: Швец, И.С., Курашко, Ю.И., Хвощан, О.В., Литвинов, В.В., Мельхер, Ю.И., Онищенко, Л.И., Гунько, В.И.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: 2008
Теми:
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/14837
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:Электроразрядный комплекс для интенсификации добычи шахтного метана / И.С. Швец, Ю.И. Курашко, О.В. Хвощан, В.В. Литвинов, Ю.И. Мельхер, Л.И. Онищенко, В.И. Гунько // Наука та інновації. — 2008. — Т. 4, № 6. — С. 54-49. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-14837
record_format dspace
spelling irk-123456789-148372017-02-23T10:50:24Z Электроразрядный комплекс для интенсификации добычи шахтного метана Швец, И.С. Курашко, Ю.И. Хвощан, О.В. Литвинов, В.В. Мельхер, Ю.И. Онищенко, Л.И. Гунько, В.И. Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України Описывается разработка электроразрядного оборудования для интенсификации притока шахтного метана. При разработке комплекса использовались результаты работ по повышению эффективности и выбору оптимальных параметров за рядной цепи погружных скважинных установок для увеличения притока нефти; по увеличению удельной энергии импульсных конденсаторов, использующихся в качестве накопителя энергии; по разработке надежных, высокоэффективных разрядника и электродной системы. В результате был разработан электроразрядный погружной комплекс для обработки угольных пластов, содержащих метан и залегающих на глубине до 1 км и ниже. Описано створення електророзрядного устаткування для інтенсифікації припливу шахтного метану. При розробці комплексу були використані результати робіт по підвищенню ефективності і вибору оптимальних параметрів зарядного кола заглибних установок для збільшення притоку нафти; по збільшенню питомої енергії імпульсних конденсаторів, що використовуються як накопичувач енергії; по розробці надійних, високоефективних розрядника і електродної системи. В результаті проведених досліджень був розроблений електророзрядний занурювальний комплекс для обробки вугільних пластів, що містять метан і залягають на глибині до 1 км та нижче. New electro-discharge equipment for intensification of inflow of mine methane is described. The results of works on the increase of efficiency and choice of optimum parameters of charge circuit of submersible hole devices for the increase of influx of oil; on the increase of specific energy of the pulse capacitors used as the store of energy; on the development of reliable, high-effective spark-gap and electrode system were used for the development of the complex. As a result the electric-discharge submersible complex for treatment of coal layers containing methane and bedding on a depth up to 1 km and below was developed. Key words: mine methane, electric-discharge submersible device, high-voltage discharge, charge device, high-voltage capacitor. 2008 Article Электроразрядный комплекс для интенсификации добычи шахтного метана / И.С. Швец, Ю.И. Курашко, О.В. Хвощан, В.В. Литвинов, Ю.И. Мельхер, Л.И. Онищенко, В.И. Гунько // Наука та інновації. — 2008. — Т. 4, № 6. — С. 54-49. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 1815-2066 DOI: doi.org/10.15407/scin4.06.054 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/14837 ru
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
spellingShingle Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Швец, И.С.
Курашко, Ю.И.
Хвощан, О.В.
Литвинов, В.В.
Мельхер, Ю.И.
Онищенко, Л.И.
Гунько, В.И.
Электроразрядный комплекс для интенсификации добычи шахтного метана
description Описывается разработка электроразрядного оборудования для интенсификации притока шахтного метана. При разработке комплекса использовались результаты работ по повышению эффективности и выбору оптимальных параметров за рядной цепи погружных скважинных установок для увеличения притока нефти; по увеличению удельной энергии импульсных конденсаторов, использующихся в качестве накопителя энергии; по разработке надежных, высокоэффективных разрядника и электродной системы. В результате был разработан электроразрядный погружной комплекс для обработки угольных пластов, содержащих метан и залегающих на глубине до 1 км и ниже.
format Article
author Швец, И.С.
Курашко, Ю.И.
Хвощан, О.В.
Литвинов, В.В.
Мельхер, Ю.И.
Онищенко, Л.И.
Гунько, В.И.
author_facet Швец, И.С.
Курашко, Ю.И.
Хвощан, О.В.
Литвинов, В.В.
Мельхер, Ю.И.
Онищенко, Л.И.
Гунько, В.И.
author_sort Швец, И.С.
title Электроразрядный комплекс для интенсификации добычи шахтного метана
title_short Электроразрядный комплекс для интенсификации добычи шахтного метана
title_full Электроразрядный комплекс для интенсификации добычи шахтного метана
title_fullStr Электроразрядный комплекс для интенсификации добычи шахтного метана
title_full_unstemmed Электроразрядный комплекс для интенсификации добычи шахтного метана
title_sort электроразрядный комплекс для интенсификации добычи шахтного метана
publishDate 2008
topic_facet Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/14837
citation_txt Электроразрядный комплекс для интенсификации добычи шахтного метана / И.С. Швец, Ю.И. Курашко, О.В. Хвощан, В.В. Литвинов, Ю.И. Мельхер, Л.И. Онищенко, В.И. Гунько // Наука та інновації. — 2008. — Т. 4, № 6. — С. 54-49. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT švecis élektrorazrâdnyjkompleksdlâintensifikaciidobyčišahtnogometana
AT kuraškoûi élektrorazrâdnyjkompleksdlâintensifikaciidobyčišahtnogometana
AT hvoŝanov élektrorazrâdnyjkompleksdlâintensifikaciidobyčišahtnogometana
AT litvinovvv élektrorazrâdnyjkompleksdlâintensifikaciidobyčišahtnogometana
AT melʹherûi élektrorazrâdnyjkompleksdlâintensifikaciidobyčišahtnogometana
AT oniŝenkoli élektrorazrâdnyjkompleksdlâintensifikaciidobyčišahtnogometana
AT gunʹkovi élektrorazrâdnyjkompleksdlâintensifikaciidobyčišahtnogometana
first_indexed 2025-07-02T16:22:03Z
last_indexed 2025-07-02T16:22:03Z
_version_ 1836552891893022720
fulltext Сегодня одной из актуальных проблем в Ук� раине является разработка месторождений ме� тана. Острый дефицит энергоносителей в стра� не и резкое уменьшение запасов углеводородов во всем мире вызывает необходимость поисков сырья, альтернативного природному газу. Та� ким сырьем является шахтный метан, в значи� тельных количествах находящийся в угольных пластах Донбасса [1]. Кроме того, наличие газа в угольных массивах приводит к возникнове� нию аварийных ситуаций, сопровождающихся человеческими жертвами. Поэтому в настоя� щее время остро стоит проблема дегазации угольных пластов. Существует много методов дегазации [2, 3], принцип действия их заклю� чается в очистке пор и трещин в газосодержа� щей породе, подвергшихся кольматации, и создании новых каналов, по которым газ пос� тупает в пробуренную с поверхности земли скважину. Сущность гидродинамического ме� тода заключается в приложении к свободным поверхностям угольного пласта знакопере� менных нагрузок, которые разрушают свобод� ную поверхность и образуют более широкую систему трещин в пласте [4]. Лучший эффект дегазации закольматированных пластов ожи� дается при совместном использовании гидро� динамического и электроразрядного методов обработки скважин. Электроразрядный метод основан на использовании электрогидравли� ческого эффекта при высоковольтном разря� де в жидкости и успешно применяется в пер� вую очередь при восстановлении нефтяных и артезианских скважин [5, 6]. Целью настоящей работы является создание малогабаритного электроразрядного скважин� ного комплекса для интенсификации притока шахтного метана из угольных пластов. Комп� лекс состоит из трех основных частей: наземной (источника питания); погружной, опускаемой непосредственно в зону обработки, и грузонесу� щего геофизического кабеля, соединяющего на� земную часть с погружной. Специфика созда� 54 Наука та інновації. 2008. Т 4. № 6. С. 54–59. И.С. Швец, Ю.И. Курашко, О.В. Хвощан, В.В. Литвинов, Ю.И. Мельхер, Л.И. Онищенко, В.И. Гунько Институт импульсных процессов и технологий (ИИПТ) НАН Украины, Николаев ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ДОБЫЧИ ШАХТНОГО МЕТАНА © И.С. ШВЕЦ, Ю.И. КУРАШКО, О.В. ХВОЩАН, В.В. ЛИТВИНОВ, Ю.И. МЕЛЬХЕР, Л.И. ОНИЩЕНКО, В.И. ГУНЬКО, 2008 Описывается разработка электроразрядного оборудования для интенсификации притока шахтного метана. При разра� ботке комплекса использовались результаты работ по повышению эффективности и выбору оптимальных параметров за� рядной цепи погружных скважинных установок для увеличения притока нефти; по увеличению удельной энергии импуль� сных конденсаторов, использующихся в качестве накопителя энергии; по разработке надежных, высокоэффективных раз� рядника и электродной системы. В результате был разработан электроразрядный погружной комплекс для обработки угольных пластов, содержащих метан и залегающих на глубине до 1 км и ниже. К л ю ч е в ы е с л о в а: шахтный метан, электроразрядное погружное устройство, высоковольтный разряд, зарядное устройство, высоковольтный конденсатор. ваемого устройства состоит в необходимости размещения погружаемого в скважину обору� дования в крайне ограниченном объеме, опре� деляемом диаметром скважины. Так, диаметр цилиндрического корпуса погружной части комплекса составляет величину порядка 0,1 м, что требует тщательного подхода к выбору конструкции и расчету высоковольтных бло� ков установки. С учетом сравнительно неглубокого залега� ния газонасыщенных угольных пластов (более 55 % шахт ведут горные работы на глубине по� рядка 1 км) целесообразно использовать за� рядную схему с передачей по кабелю в погруж� ную часть напряжения до 1 кВ повышенной частоты. Схема обладает высокой эффектив� ностью передачи энергии в емкостный накопи� тель при удовлетворительных габаритных размерах погружной части комплекса. Блок� схема всего комплекса приведена на рис. 1, а принципиальная схема наземной части комп� лекса (силовой части источника питания) — на рис. 2. Источник работает от сети промыш� ленного напряжения 380 В, 50 Гц. Выпрями� тель, выполненный на диодах VD1�VD6, пре� образует сетевое напряжение в постоянное 510 В, а инвертор напряжения на транзисто� рах VT1�VT4 формирует ток и напряжение повышенной частоты. Выходной трансформа� тор TV1 регулирует величину напряжения, передаваемого в погружную часть комплекса через соединительный кабель. В качестве сое� динительной линии используется 3�жильный геофизический кабель длиной до 5 км. Погружная часть зарядного контура —заряд� ный блок — содержит высоковольтный транс� форматор и выпрямитель, выполненный по несимметричной схеме удвоения (рис. 3). Проведенные исследования [7, 8] позволи� ли определить оптимальные схему и парамет� ры зарядной цепи погружного электроразряд� ного устройства. Определение оптимальных Науково0технічні інноваційні проекти Національної академії наук України Наука та інновації. № 6, 2008 55 Рис. 1. Блок�схема электроразрядного погружного комплекса для интенсификации добычи шахтного метана Рис. 2. Принципиальная схема силовой части ис� точника питания комп� лекса параметров производилось с использованием программы расчета переходных процессов PSpice (точность 0,1 %). В качестве соедини� тельной линии был выбран достаточно часто встречающийся в эксплуатации геофизичес� кий кабель КГ3�60�90 ГОСТ 6020�82 [9] с пара� метрами: Rж = 28,5 Ом/км, L0 = 3,1 � 10–3 Ф/км, C0 = 0,102 � 10–6 Ф/км. По результатам иссле� дований было определено, что оптимальными являются следующие параметры зарядной це� пи погружного скважинного устройства, поз� воляющие производить заряд накопительной емкости 2,4 � 10–6 Ф до напряжения 3 � 104 В за время 5 с (запасаемая накопителем энергия — 1 кДж, мощность заряда — 200 ВА): промежуточная частота передаваемого нап� ряжения — 3 кГц; коэффициент трансформации высоковольт� ного трансформатора — 36; емкость схемы удвоения — конденсатор КВИ�3 470 пФ, 20 кВ; выходное напряжение регулирующего транс� форматора — (350÷750) В. Внешний вид наземного источника питания электроразрядного комплекса для интенсифи� кации добычи шахтного метана приведен на рис. 4. Масса источника питания — 12,5 кг. Погружная часть комплекса имеет блочную структуру; каждый блок располагается в ци� линдрическом стальном корпусе диаметром 0,102 м. Выемная часть разработанного заряд� ного блока (расположенного в погружной час� ти фрагмента зарядного устройства) приведе� на на рис. 5. Использование современных электротехнических материалов и элемент� ной базы позволило сделать вывод о возмож� ности надежной и эффективной работы блока при внешней температуре окружающей среды до 100 °С, что было подтверждено теоретичес� кими и экспериментальными исследования� ми [10]. Основной вклад в массогабаритные показа� тели погружной части комплекса вносит энер� гозапасающий элемент — высоковольтный конденсатор. В результате исследований, про� веденных в последнее время Институтом им� пульсных процессов и технологий [11, 12], стало возможным перейти к использованию пленочных систем в качестве диэлектрика в накопителе, повысив удельную запасаемую конденсаторами энергию в 1,3÷1,8 раз по сравнению с применявшимся ранее бумажно� пленочным диэлектриком. В составе разрабо� танного устройства используется высоко� Науково0технічні інноваційні проекти Національної академії наук України Наука та інновації. № 6, 200856 Рис. 3. Принципиальная схема зарядного блока Рис. 4. Наземная часть (источник питания) электрораз� рядного погружного комплекса для интенсификации добычи шахтного метана Рис. 5. Выемная часть зарядного блока установки вольтный импульсный конденсатор ИКП�30� 2,4 с номинальным напряжением 30 кВ и ем� костью 2,4 мкФ на основе полипропиленово�по� лиэтилентерефталатного диэлектрика, пропи� танного маловязкой полиметилсилаксановой жидкостью. Рабочая напряженность электри� ческого поля в диэлектрике конденсатора — 192,3 кВ/мм, удельная запасаемая энергия — 82,5 Дж/дм3. Конденсатор допускает эксплуа� тацию в режиме колебательного разряда с та� кими параметрами: частота следования зарядов�разрядов — 0,25 Гц; амплитуда разрядного тока — 12 кА; реверс разрядного тока — не более 0,3 кА; период разрядного тока — не более 8 мкс. Конденсатор имеет цилиндрический корпус длиной 1,615 м (рис. 6), средний ресурс рабо� ты конденсатора в номинальном режиме — 105 зарядов�разрядов. Разрядник погружной установки (рис. 7) пред� назначен для передачи запасенной в конден� саторах энергии в нагрузку при достижении уровня зарядного напряжения 30 кВ. Разряд� ник выполнен газонаполненным и неуправля� емым. В качестве газовой среды использован азот газообразный ГОСТ 9293�74 при давле� нии 1,01·105 Па. Корпус разрядника 1 предс� тавляет стальную трубу, внутри которой уста� новлены с обеих сторон изоляторы 2 и 3 с мед� ными электродами 4 и 5. Электроды имеют возможность осевого перемещения. Гермети� зация внутренней полости разрядника осуще� ствляется с помощью резиновых уплотнитель� ных колец прокладок. При транспортировке и хранении разрядник закрывается заглушка� ми 6 и 7. Электродная система погружной установки предназначена для создания импульсных гид� родинамических воздействий на объект обра� ботки посредством высоковольтных электри� ческих разрядов в жидкости. В зависимости от величины удельной электропроводности жидкости, заполняющей скважину, в установ� ке возможно использование системы "острие — Науково0технічні інноваційні проекти Національної академії наук України Наука та інновації. № 6, 2008 57 Рис. 6. Высоковольтный конденсатор Рис. 7. Разрядник Рис. 8. Электродные системы электроразрядного погруж� ного комплекса плоскость" открытого либо закрытого типа (рис. 8). Механическое и электрическое соеди� нение грузонесущего кабеля и погружной части установки осуществляется посредством соеди� нительной головки, а конденсатора с зарядным блоком и разрядником — при помощи муфт. В результате проведенных исследований был разработан электроразрядный погружной комплекс для обработки угольных пластов, со� держащих метан и залегающих на глубине до 1 км и ниже, с габаритными параметрами пог� ружаемой в скважину части 3,5 м, 93 кг. ЛИТЕРАТУРА 1. Закономерности процесса газовыделения из уголь� ных пластов при гидродинамическом воздействии / К.К. Софийский, Д.П. Силин, Э.И. Мучник, Е.Г. Ба� радулин, В.Г. Золотин, Д.М. Житленок, А.В. Аксе� нов, В.Н. Жмыхов // Геотехническая механика. — Вып. 49. — 2004. — С. 41—48. 2. Способы повышения дебита поверхностных дегаза� ционных скважин / Е.Л. Звягильский, И.А. Ефремов, Викт.В. Бобрышев, Вас.В. Бобрышев, Д.П. Силин // Геотехническая механика. — Вып. 49. — 2004. — С. 3— 8. 3. Башкатов Д.Н., Драхлис С.Л., Сафонов В.В., Квашнин Г.П. Специальные работы при бурении и оборудова� нии скважин на воду. — М.: Недра, 1988. — 268 с. 4. Булат А.Ф., Софийский К.К., Силин Д.П. Гидродина� мическое воздействие на газонасыщенные угольные пласт. — Днепропетровск: "Полиграфист". — 2003. — 220 с. 5. Electrohydroimpulse Equipment for Increase of the Out� put of Oil and Intake Wells / I.S.Shvets, Yu.I.Kurashko, N.N. Klimanskiy, O.V. Khvoshchan, L.I. Onishchenko // 13th International Symposium on High Current Electro� nics: Proceedings. Tomsk: Publishing house of the IAO SB RAS, 2004, pp. 409—411. 6. Разработка и создание высоковольтных малогаба� ритных погружных устройств для интенсификации добычи полезных ископаемых из недр земли / В.Г. Же� кул, В.М. Косенков, Ю.И. Курашко, Л.И .Онищенко, С.Г. Поклонов, О.Н. Сизоненко, О.В. Хвощан, И.С. Швец // Материалы XII Международной научной школы�семинара "Физика импульсных разрядов в кондесированных средах", Николаев, 2005. — С. 101— 103. 7. Анализ схем зарядных цепей генераторов импульс� ных токов установок погружного типа / Ю.И. Кураш� ко, О.В. Хвощан, И.С. Швец // Вісник Національно� го технічного університету "Харківський політехніч� ний інститут". Тематичний випуск "Електроенергети� ка і перетворююча техніка", 2006. — № 17. — С. 127— 137. 8. Оптимизация режимов в зарядных цепях высоко� вольтных электроразрядных погружных систем для электроимпульсной обработки нефтяных скважин / А.А. Щерба, О.В. Хвощан, Ю.И. Курашко, И.С. Швец, Н.Н. Климанский // Технічна електродинаміка. Те� матичний випуск "Проблеми сучасної електротех� ніки ", 2006. — Ч. 5. — С. 98—101. 9. ГОСТ 6020�82. Кабели грузонесущие геофизические. — М.: Изд�во стандартов, 1985. — 5 с. 10. Особенности анализа температурного режима рабо� ты погружных скважинных устройств / О.В. Хвощан, Ю.И. Курашко, В.В. Литвинов // Материалы XIIІ Международной научной школы�семинара "Физика импульсных разрядов в конденсированных средах", Николаев, 2007. — С. 148—149. 11. О повышении удельных энергетических характерис� тик и ресурса высоковольтных импульсных конден� саторов / Л.И. Онищенко, В.И. Гунько, И.Ю. Гребен� ников, А.Я. Дмитришин // Электронная обработка материалов, 2004. — № 5. — С. 66—69. 12 Создание емкостных накопителей для скважинных электрогидроимпульсных устройств / И.Ю. Гребенни� ков, В.И. Гунько, Л.И. Онищенко, И.С. Швец // Мате� риалы XII Международной научной школы�семина� ра "Физика импульсных разрядов в конденсирован� ных средах", Николаев, 2005. — С. 159—160. І.С. Швець, Ю.І. Курашко, О.В. Хвощан, В.В. Литвинов, Ю.І. Мельхер, Л.І. Оніщенко, В.І. Гунько ЕЛЕКТРОРОЗРЯДНИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ІНТЕНСИФІКАЦІЇ ВИДОБУТКУ ШАХТНОГО МЕТАНУ Анотація. Описано створення електророзрядного ус� таткування для інтенсифікації припливу шахтного мета� ну. При розробці комплексу були використані результа� ти робіт по підвищенню ефективності і вибору опти� мальних параметрів зарядного кола заглибних установок для збільшення притоку нафти; по збільшенню питомої енергії імпульсних конденсаторів, що використовують� ся як накопичувач енергії; по розробці надійних, високо� ефективних розрядника і електродної системи. В ре� зультаті проведених досліджень був розроблений елект� ророзрядний занурювальний комплекс для обробки вугільних пластів, що містять метан і залягають на гли� бині до 1 км та нижче. К л ю ч о в і с л о в а: шахтний метан, електророзрядний занурювальний пристрій, високовольтний розряд, заряд� ний пристрій, високовольтний конденсатор. Науково0технічні інноваційні проекти Національної академії наук України Наука та інновації. № 6, 200858 I.S. Shvets, Yu.I. Kurashko, O.V. Khvoschan, V.V. Litvinov, Yu.I. Melkher, L.I. Onischenko, V.I. Gunko ELECTRIC�DISCHARGE COMPLEX FOR INTENSIFICATION OF MINE METHANE OUTPUT Abstract. New electro�discharge equipment for intensifi� cation of inflow of mine methane is described. The results of works on the increase of efficiency and choice of optimum parameters of charge circuit of submersible hole devices for the increase of influx of oil; on the increase of specific ener� gy of the pulse capacitors used as the store of energy; on the development of reliable, high�effective spark�gap and elec� trode system were used for the development of the complex. As a result the electric�discharge submersible complex for treatment of coal layers containing methane and bedding on a depth up to 1 km and below was developed. K e y w o r d s: mine methane, electric�discharge submer� sible device, high�voltage discharge, charge device, high�vol� tage capacitor. Надійшла до редакції 14.12.07. Науково0технічні інноваційні проекти Національної академії наук України Наука та інновації. № 6, 2008 59 С 8 по 9 апреля 2009 года в Харькове состоится 6�я Международная конференция "Сотрудничество для решения проблемы отходов" Нормативно�правовая база управления отходами Санитарно�экологические, организационные и экономические аспекты проблемы Технологии, оборудование, услуги по переработке твердых бытовых и промышленных отходов Обустройство и эксплуатация полигонов Радиоактивные и токсичные отходы Очистка сточных вод. Обработка осадков. Иловые площадки Выбросы в атмосферу. Газоочистка. Утилизация пылей и шламов Энергия из отходов Информационное, программное и метрологическое обеспечение Экологическое страхование, сертификация, стандартизация, аудит, экспертиза Участие общественности в решении проблемы отходов ЭкоИнформ, Национальный технический университет "Харьковский поли� технический институт", ООО "Экологический Альянс" Подробности проекта и материалы предыдущих конференций — на сайте http:// www.waste.com.ua/cooperation Основные тематические направления Организаторы конференции