Способ пылеподавления при бурении

(57)добывдляповьш ПОС,ОБ ПЫЛЕПОДА ВЛЕНИЯ ПРИ осится к горно- и предназначено ри бурении. Цель сти пыпеподавлеИзобретение отающей пром-стиорьбы с пыльюение эффективн носит зр(т) (1/у)т(р); (у)т(у),нцр горнодоожет бытьылью при ие относитсмышленностидля борьбы Т ание в влагосодер духа при т Т (у), уста мпературеовлениемеси приесьпцению оторо водит к перБ г/мпересыщениечивающее э обеспе- фйективное укрупнение частитГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторско Р 605989, кл. Никитин В,карьеров, -И, Изобретен я кбывающей про и миспользовано с ибурении.Цель изобретения - повышение эффективности пылеподавления путем обеспечения конденсационного укрупнения пылевых частиц в скважине.Сущность способа заключается в продувке скважины воздухом, температуру которого переодически изменяют, При этом одна из температур равна температуре наружного воздуха Тц а вторую Т задают из условия обеспечения, необходимого для конденсационного укрупнения пылинок пресьпцения, возникающего при смешении воздуха с различной температурой 2 ния путем обеспечения конденсационГ ного укрупнения пылевых частиц в скважине. Для этого т-ру сжатого воздуха (СВ), подаваемого на продувку в скважину, периодически меняют. При этом одна из т-р Т, равна т-ре наружного воздуха, а вторую Т определяют из выведенного математического выражения, исходя,из условия обеспечения необходимого для конденсационного укруцнения пылинок пресыщЕния возникающего при смешении воздуха с различной т-рой. При этом учитывается влагосодержание воздуха, установление которого в смеси приводит к пересыщЕниюю, объемы воздуха и пересыщЕе- д ние, обеспечивающее эффективное укруп- ф нение частиц. Запыленный воздух выся на поверхность, где обеспыливается. 1 табл, С"3 1.509525Ратуре воздуха Три Т , г/му(Т), у(Тп) - влагосодержание воздуха соответственнопри температуре Тз,иТИ г/мТ - расчетная температура подаваемого воздуха, С 10Т, Т,(р) - температура соответственно подаваемоговоздуха в смеси послеустановления тепловое.го равновесия, С. 15Для осуществления конденсационныхпроцессов в скважине. необходимо, чтобы воздух с различной температуройперемешался еще в скважине. Приняввеличину забуривания, к примеру, 0,5 м 20(время, необходимое для забуривания,характеризуется неустойчивым режимомработы, при котором эффектом предлагаемого способа практически можнопренебречь. При длине скважины 32 мэто составляет 1,6 Е от общего времени бурения) получают, что минимальная частота изменения температурыдолжна обеспечить смену ее хотя быодин раз за время прохождения воздуха 30в затрубном пространстве с глубины0,5 м до устья скважины. При среднейскорости движения в затрубном пространстве около 2 б м/с (определяетсяс учетом величины свободного сеченияпространства и объемного расхода воздуха) частота изменения температуры1 1,1составляет и = - - = 0,01 с (прис40такой частоте будут поданы равные объемы воздуха с различной температурой до выхода из скважины).Учитывая большую скорость изменения температуры, а также меньшую 45 скорость движения воздуха по буровому ставу, чем в затрубном пространст" ве, возможно предположить начало конденсационных процессов в буровом ставе непосредственно, что является нежелательным эффектом, в связи с этим необходима его количественная зценка. Внутреннее сечение става (станок 2 СБН) О, 015 мИп,140 мм, й ц 180 мм), средняя скорость движе 55 ния воздуха в ставе 20 м/с, Концентрацию пыли в воздухе, подаваемом для продувки, принимают равной фоновой запыленности карьера, которая приблизительно равна предельно допустимым нормам и составляет порядка 2 мг/мз, За время прохождения по ставу при условиях Т 25 С, Т,8 С, г 1 мкм, Б 1,5 глубина скважины меняется от 0,5 до 32 м, пылинки укрупняются до размеров, указанных в таблице. Там же приведены данные расчета массы влаги, сконденсировавшейся на одной пылинке, и общей массы сконденсировавшейся влаги ( с учетом того, что масса гранитной 1 мкм пылинки составляет 11,110" кг, количество пылинок 0,18"10 шт/м ).Общее количество влаги, конденсирующейся из воздуха при его охлаждеонии с 25 до 8, составляет Д 8 = 8(Т = 25) - 8(Т = 8) = - 14,7 г/мТаким образом, по завьппенным оценкам (выравнивание температуры вряд ли успеет произойти в ставе, поскольку движение в нем носит ламинарный характер, а время взаимодействия весьма ограничено доля влаги, теряющаяся в результате конденсации ее до выхода воздуха в скважину, не превышает 47. от общего объема конденсирующейся жидкости,Как известно, влагосодержание воздуха однозначно определяется температурой воздуха и его относительной влажностью, Для определения температуры воздуха по его влагосодержанию можно пользоваться как аналитическими зависимостями, так и таблицами влагосодержания воздуха, что являет-ся более предпочтительным, так как упрощается расчет, данные таблицы приводятся практически во всех физических справочниках. Определяют расчетную температуру Тпо таблицам влагосодержания, исходя Из значения р (Т), определяемого по расчетной Формуле8 р(Т) Я+Ч,) - р(Т.,) Ч., у(Т,) =2где Я - пересьпцение, обеспечивающее эффективное укрупнение частиц (целесообразно принимать Б = 1,5), г/м ;(Т) - влагосодержание воздуха притемпературе Т(у), установление которой в смеси приводит к пересьпцению Я1,5, г/м;5 75095 влагосодержание наружного воздуха, г/мобъемы воздуха соответственно при температуре Т кр и Т5 температура подаваемого возодуха, С 11 ри определении количества влаги, находящейся в объеме Ч , неучитывается влажность наружного воздуха (точнее, принимается 1007. влаж-ность), что приводит в действительности к повышенным затратам энергиина изменение температуры воздуха с 15Ткч до Т,однако с достаточной дляпрактики точностью этой величинойможно пренебречь, при этом реализацияспособанамного упростится, так какотпадает необходимость постоянного 20контроля влажности, меняющейся несколько раз в день,(т) определяется по приведеннойформуле, при этом задаются конкретные параметры реализации способа, а 25именно - температура наружного воздуха Т 25 С, влажность 1003, степень необходимого пересыщения Б 1,5,объем воздуха Ч чр = Ч 2Подставляют в формулу численные 30значения Б = 1,5; )":(Т) = 12,84 г/мз;23,07 г/м и Ч нар Ч 1 = Ч получают р(Т) = 15,45 г/мз.зИмея значение у(Т) = 15,45 г/мпо таблице влагосодержания находят,что это влагосодержание соответствует диапазону температуры воздуха18 - 19 С.Аналогичным образом, т,е. с использованием справочных таблиц, осуществляется переход от влагосодержания к температуре воздуха и наобороти во всех остальных случаях.Температура воздуха, подаваемого 45на продувку, определяется системойнеравенств, которая решается методомпоследовательных приближений. Сущность данного метода заключается впоследовательном, цикличном приближении .к решению. Реализуется этотметод следующим образом. Произвольнозадается значение температуры Т(у)и условно считается, что установлениеее в смеси приводит к пересьпцениюБ = 1,5. Это позволяет определитьзначение (Т,), а следовательно, иТ (у). Зная расчетную температуруподаваемого воздуха Т(у) и темпера 256туру наружного воздуха, а также ихобъемы, определяют реальную температуру Т , которая устанавливается всмеси при данных условиях (имеютсяввиду следующие условия: Т, , Чр,Т , Чд).Таким образом, в результате первого цикла расчетов имеют возможность сравнить 2 величины: принятуютемпературу смеси (Т) и реальную температуру смеси (Т ), Если расхождение между ними незначительно и находится в пределах допустимой погрешности, то расчеты прекращаются. Еслирасхождение значительно, то повторяют расчеты, изменяя произвольно7 задаваемую температуру Т (у) до техпор, пока расхождение не будет находиться в пределах допустимой погрешности,Количество циклов, необходимых длярешения системы неравенств методом.последовательных приближений, существенным образом зависит как от принимаемой первоначальной температуры,так и от шага изменения ее на каждомцикле. Формула изобретения Способ пыпеподавления при бурении, включающий продувку скважины сжатым воздухом, выдачу запыленного воздуха на поверхность и его обеспыливание, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения эффективности пыле- . подавления путем обеспечения конденсационного укрупнения пылевых частиц в скважине, температуру сжатого воздуха, подаваемого на продувку, периодически меняют, при этом одна из температур равна температуре наружного воздуха, а другую определяют иэ математического выраженияБу(т)(ч + ч,) - Р(т, )ч, Р(т) ---Ч тг(у)тг (у)т(Р)т (Р),/Т- расчетная температура подаваемого воздуха, С;Б - пересыщение, обеспечивающее эФФективное укрупнениечастиц, г/м;1509525 Ч, Ч - объемы воздуха соответственно при температуре Тнри Т, г/мз,Т - температура наружного воэ,ндрдуха,С; 10 20 Плина скважины, Ь, м 0,5 32 Время движения воздуха по ставу, Я , с 0,03 0,05 0,15 0,25 0,50 1,00 1,60 1,2 1,3 1,8 2,3 3,5 6,0 9,0 2,9 5,0 20,2 47,0 176,0 903,0 3057,6 0,001 0,001 0,004 0,009 0,0032 0,163 0,55 Составитель И, ФедяевТехред А,Кравчук Корректор М,Шароши Редактор Л.Зайцева Заказ 5778/28 Тираж 449 Подписное ВН 11 И 1 И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/511 роизводственно в издательск комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 Размер частиц после укрупнения в ставе, КаНКоличество влаги,сконденсировавшейсяна 1-й частице,ш 101, г Общая масса сконденсировавшейся влаги,м" г Т- температура подаваемогоовоздуха, С;Т (у) - температура воздуха в смеси после установления теплового равновесия С.