Оптимизация энергетических комплексов при бурении геологоразведочных скважин в условиях Крайнего Севера

Меркулов, Михаил Васильевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Оптимизация энергетических комплексов при бурении геологоразведочных скважин в условиях Крайнего Севера
ВАК РФ 25.00.14, Технология и техника геологоразведочных работ

Автореферат диссертации по теме "Оптимизация энергетических комплексов при бурении геологоразведочных скважин в условиях Крайнего Севера"

На правах рукописи

ОПТИМИЗАЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ПРИ БУРЕНИИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

Специальность 25.00.14 - Технология и техника

геологоразведочных работ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2008

003453594

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе»

Научный консультант - доктор технических наук, Заслуженный

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ведущая организация - ОАО «Центргеология».

Защита состоится 24 декабря 2008 г. в 1500 часов на заседании диссертационного совета Д 212.121.05 при Российском государственном геологоразведочном университете имени Серго Орджоникидзе, 117997, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 23, ауд. 4-15А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного геологоразведочного университета имени Серго Орджоникидзе.

Автореферат разослан 21 ноября 2008 г.

деятель науки и техники Российской Федерации, академик РАЕН, профессор Лимитовский Александр Михайлович

Алексеев Виталий Васильевич

доктор технических наук Ахмет Валей Хамза

доктор технических наук Овсянников Геннадий Дмитриевич

Ученый секретарь диссертационного сове к.т.н.

Назаров А.П.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. В ноябре 2004 года Министерством природных ресурсов РФ и Федеральным агентством по недропользованию разработана «Долгосрочная государственная программа изучения недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы России до 2020 года». В случае ее реализации планируется достигнуть уровня воспроизводства минерально-сырьевой базы, соответствующего началу 80— годов. Предусмотренные в программе работы должны обеспечивать прирост ценности недр России при повышении эффективности геологоразведочных работ.

Дальнейшее развитие геологоразведочных работ связано с освоением труднодоступных регионов с суровым климатом и, как правило, удаленных от энергосистем промышленных предприятий. В таких условиях проблемы энергообеспечения приобретают первостепенное значение.

Бурение скважин является основным способом разведки месторождений полезных ископаемых и связано как с электропотреблением, так и с потреблением теплоты. Доля затрат на электро- и теплоснабжение может превышать 20% от общего объема затрат на геологоразведочные работы. Причем, около половины всей потребляемой энергии вырабатывается малоэффективными дизельными электростанциями, тепловые потери которых превышают 60%.

Несмотря на значительные затраты топливно-энергетических ресурсов, которые непосредственно влияют на стоимость проводимых работ, условия труда при бурении скважин зачастую не соответствуют санитарно-гигиеническим требованиям. Поэтому, наряду с решением технических и технологических проблем бурения, вопросы энергообеспечения, использования энергосберегающих технологий приобретают большое значение, от оптимального решения которых зависит эффективность геологоразведочных работ.

Назрела необходимость проведение исследований при комплексном подходе к вопросам энергоснабжения, позволяющих рационально использовать имеющиеся энергетические ресурсы на основе новых технических решений. Изменившиеся экономические условия требуют разработки новых научных принципов, на основе которых возможно создание оптимальных систем и комплексов энергоснабжения геологоразведочных работ. Поэтому, поставленные в данной работе задачи являются актуальными, имеющими важное хозяйственное значение, решение которых способствует укреплению минерально-сырьевой безопасности страны.

Работа выполнена на основе теоретинеских, экспериментальных и опытно-производтвенных исследований, проведенных автором с 1980 по 2007 г.г. в соответствии с планами ОКР Мингео РСФСР, МПР РФ, Минобразования РФ и Федерального агентства по науке.

Цель работы - повышение эффективности геологоразведочного бурения за счет оптимизации энергоснабжения технологических потребителей буровых работ при комплексном решении вопросов электро- и теплоснабжения на основе создания и промышленного внедрения систем утилизации теплоты дизельных электростанций.

Идея работы - оптимизация комплексного энергоснабжения буровых работ на основе использования утилизированной теплоты дизельных электростанций.

Основные задачи исследований.

Поставленная цель достигалась решением следующих задач:

- анализ особенностей электро- и теплоснабжения технологических объектов буровых работ и выделение основных систем энергоснабжения;

- исследования и разработка методики определения тепловых нагрузок для различных типов буровых установок;

- проведение теоретических и экспериментальных исследований по обеспечению тепловых нагрузок буровых установок за счет использования утилизированной теплоты дизельных электростанций;

- выбор оптимальных режимов работы для установок утилизации теплоты стационарных дизельных электростанций совместно с котельной установкой базового поселка;

- разработка модели системы утилизации теплоты и прогнозирование параметров теплоэнергетических установок в различных режимах работы на стадии их проектирования;

- разработка и исследование технико-экономических моделей энергетических систем геологоразведочных работ и выбор на этой основе оптимального варианта энергоснабжения;

- исследование влияния технико-экономических параметров на выбор оптимального варианта энергоснабжения.

Методы исследований

Поставленные задачи решались путем:

- анализа литературных источников, данных, полученных при обследовании производственных систем энергоснабжения, зарубежного и отечественного опыта работ, проводимых в этой области;

- аналитических и экспериментальных исследований величины тепловых потерь технологических потребителей на буровых работах;

- - лабораторных и производственных опытно-экспериментальных исследований в области утилизации теплоты дизельных электростанций;

математико-статистического анализа экспериментальных и производственных данных для разработки и обоснования качества регрессионной модели;

- исследования на основе моделирования параметров систем

утилизации теплоты и оптимизации режимов работы

теплоэнергетических установок;

- технико-экономического моделирования систем энергоснабжения буровых работ и исследования их эффективности.

Экспериментальные исследования проводились на действующих буровых установках различных производственных объектов ПГО «Севвостгеология», ПГО «Тюменьгеология» и ПГО «Якутскгеология».

Научная новизна данной работы заключается в том, что на основе теоретических и экспериментальных исследований автором впервые:

- выявлены основные закономерности изменения теплопотребления в структуре энергобаланса различных технологических потребителей, оказывающие существенное влияние на энергоемкость и эффективность геологоразведочных работ;

- установлены основные закономерности изменения параметров энергоснабжения: времени использования максимума нагрузки (Тм) и коэффициента заполнения графика нагрузки (Кзг), предназначенных для определения расхода теплоты энергетических систем геологоразведочных предприятий, работающих в различных климатических зонах;

- выявлены основные закономерности изменения тепловых потерь бурового здания, учитывающие, в отличие от предыдущих исследований, низкую тепловую инерционность зданий, высокую динамичность и значительные конвективные потоки, что позволило обосновать методику расчета тепловой мощности, необходимой для отопления буровой установки;

- установлены закономерности изменения величины утилизированного теплового потока от нагрузки дизель-агрегата и расхода теплоносителя, что позволило обосновать параметры системы энергоснабжения, полностью обеспечивающей тепловую нагрузку установок колонкового и ударно-канатного бурения за счет утилизированной теплоты;

- получена зависимость утилизированного теплового потока от нагрузки дизель-генератора, расхода и температуры теплоносителя, позволяющая прогнозировать параметры теплоэнергетических установок в различных режимах работы;

- получена зависимость нагрузки дизель-генератора и расхода теплоносителя от параметров режима работы для установок утилизации теплоты стационарных дизельных электростанций. Установленная зависимость позволяет выбрать оптимальный режим работы установки совместно с тепловой сетью поселка, обеспечивающий максимальную экономию топлива;

- получены зависимости величины приведенных затрат от технико-экономических факторов основных систем энергоснабжения, позволяющие

определить величину текущих затрат и на этой основе выделить оптимальный в данный период вариант энергоснабжения, т.е. тот, затраты по которому минимальны;

получены зависимости величины предельного расстояния подключения потребителей к госсети от технико-экономических параметров систем энергоснабжения, позволяющие оценить степень влияния утилизации теплоты на выбор оптимального варианта энергоснабжения буровых работ.

Практическая ценность работы заключается в том, что в результате экспериментальных, аналитических и опытно-промышленных исследований:

1. Разработан и прошел приемочные испытания опытный образец комплекса утилизации теплоты передвижных дизельных электростанций с универсальным теплообменником для энергообеспечения установок колонкового бурения, позволивший вдвое повысить кпд энергоисточника.

2. Разработана и прошла испытания в производственных условиях воздушная система отопления буровой на основе утилизации теплоты передвижной дизельной электростанции. Результаты испытаний показали, что ее использование способно обеспечить оптимальную температуру в рабочей зоне буровой, экономия топлива составила до 14 кг у. т. в час;

3. Разработан и прошел приемочные испытания теплоутилизационный комплекс для энергообеспечения установок ударно-канатного бурения, при использовании которого экономия топлива составила около 5,4 кг у.т. в час.

4. Разработан и испытан в производственных условиях ряд теплоутилизационных установок для стационарных дизельных электростанций, использование которых позволит получить экономию топлива в размере 23 - 32 кг у.т. в час.

5. Предложена методика расчета параметров теплоутилизационной установки в различных режимах работы, позволяющая определить величину утилизированного теплового потока в зависимости от нагрузки дизель-агрегата, расхода и температуры теплоносителя.

6. Разработана методика экономической оценки и выбора оптимального варианта энергоснабжения, основанная на сравнении текущих затрат, изменяющихся во времени.

Результаты исследований могут найти применение, как на геологоразведочных работах, так и в других отраслях, где используются дизельные электростанции и энергетические комплексы на их основе.

Теоретические разработки и результаты экспериментальных исследований в области утилизации теплоты используются при чтении лекций и курсовом проектировании по дисциплине «Теплоснабжение геологоразведочных работ».

авторскими свидетельствами на изобретение. Статистическая обработка результатов исследований проводилась с использованием ЭВМ.

Приёмочные испытания установок утилизации теплоты проводились в производственных организациях под контролем государственных комиссий.

Личный вклад автора в разработку проблемы.

Все основные положения, результаты и выводы, приводимые в работе, получены автором лично. Он принимал непосредственное участие в разработке, лабораторных и производственных испытаниях теплоэнергетических установок, обработке их результатов. При решении отдельных задач участвовали коллеги автора и многие специалисты производственных организаций. По всем работам имеются совместные публикации и ссылки на них в диссертации.

Апробация работы

Основные положения диссертации обсуждались на заседаниях технической секции НТС объединения «Якутскгеология», производственных совещаниях в отделах главного механика Янской ГРЭ, ПГО «Севвостгеология», АООТ «Гром» (г. Тюмень) (1980 - 1996г.г.), на совещаниях Ворошиловградского отделения СПКТБ «Геотехника» (1985 — 1990г.г.), а также в техническом управлении Мингео РСФСР и Управлении главного механика энергетики и связи Мингео СССР. Отдельные положения работ докладывались на научных Международных конференциях: «Новые идеи в науках о Земле» (1996 -2006), «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых» (1997 - 2007).

Реализация результатов работы

Установки утилизации теплоты передвижных и стационарных дизельных электростанций использовались на объектах ПГО «Севвостгеология», ПГО «Якутскгеология», ПГО «Тюменьгеология». На основании проведённых исследований, совместно с Ворошиловградским СПКТБ «Геотехника» разработана техническая документация на комплекс теплообеспечения КТБ-20, опытные образцы которого прошли приёмочные испытания и приняты к внедрению на объектах ПГО «Якутскгеология». Использование результатов исследований позволило получить экономический эффект в размере 570 тысяч рублей.

Публикации

Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 52 работах, в том числе в двух авторских свидетельствах на изобретение, монографии и справочном пособии по электро- и теплоснабжению геологоразведочных работ. 17 работ по теме диссертации опубликованы в перечне научных журналов и изданий, рекомендованных ВАКом.

Объем п структура диссертации

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка используемой литературы и приложений.

Во введении обосновывается актуальность поставленной темы, рассмотрена научная новизна, практическая ценность работы, указаны цели и задачи исследований.

В главе 1 выполнен анализ литературных источников и состояния теплоснабжения геологоразведочных работ, даны характеристики и рассмотрены особенности энергоснабжения производственных потребителей. Намечены перспективы комплексного решения вопросов энергоснабжения.

В главе 2 приводятся результаты исследований теплового режима зданий буровых установок, проведенные с учетом особенностей ведения геологоразведочных работ. На основании проведенных исследований теоретически обосновывается возможность обеспечения тепловых нагрузок буровой за счет использования утилизированного тепла дизельных электростанций.

В главе 3 рассмотрены результаты производственных

экспериментальных исследований установок утилизации теплоты для энергоснабжения колонкового и ударно-канатного бурения и совершенствование на этой основе системы отопления буровых. Представлены результаты производственных экспериментальных исследований по совершенствованию энергоисточников базовых объектов геологоразведочных работ.

В главе 4 выполнены теоретические исследования по разработке математической модели систем утилизации теплоты. Разработана методика выбора на этой основе оптимальных режимов работы и прогнозирования параметров установки при ее проектировании.

В главе 5 выделены основные системы энергоснабжения геологоразведочных работ, разработаны их технико-экономические модели и методика выбора оптимального варианта; выявлено влияние систем утилизации теплоты на выбор оптимального варианта энергоснабжения буровых работ.

В заключении излагаются основные выводы и рекомендации, обобщающие основные положения выполненной работы.

Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту, д.т.н., профессору Лимитовскому А.М., коллегам, сотрудникам кафедры энергетики за советы и помощь в подготовке работы, Головко Ю.П., Фасту Г.Г., Хрипко A.M. и другим сотрудникам производственных организаций - за всестороннюю поддержку при проведении экспериментальных исследований и реализацию их результатов.

Содержание работы

Автор в своей работе опирался на результаты исследований в области оптимизации энергоснабжения, теплового режима буровых установок и

энергоемкости бурения, систем утилизации теплоты, выполненных Алексеевым В.В., Гланцем A.A., Лимитовским A.M., Денисовым В.Н., Богинским ПЛ., Курасом Д.М., Муравейником В.И., Кудряшовым Б.Б., Ребриком Б.М., Селиверстовым В.М., Исаковым Ю.Н., Кочиневым Ю.Ю., Харитоновым Б.А. и другими. При анализе результатов экспериментов и разработке математических моделей автор руководствовался работами Д.Н. Башкатова.

В основу проведенных исследований были положены работы Лимитовского A.M., в которых детально рассмотрены особенности определения расчетных электрических нагрузок, оптимизация систем электроснабжения и их влияние на эффективность геологоразведочных работ.

Проведение работ в удаленных и труднодоступных районах с суровыми климатическими условиями предопределяет использование дизельных электростанций и котельных установок. Наличие двух энергоисточников, работа которых отличается низкой эффективностью, ставит необходимость рассмотреть вопросы их совместного использования при комплексном подходе к вопросам электро- и теплоснабжения.

Анализ энергетического баланса ГРР, составленного на основе обследования действующих предприятий, позволяет утверждать, что в общем энергопотреблении доля теплоты преобладает над электропотреблением и оказывает существенное влияние на эффективность проводимых работ в целом. Поэтому, наряду с определением электрических нагрузок буровой следует оценить тепловые потребности для установок различного типа. Исследования, проводимые в этой области, не учитывали ряд особенностей, таких как низкая тепловая инерционность, значительные конвективные потоки и инфильтрация через технологические проемы. Кроме того, не рассматривались теплопотери промывочных жидкостей. Необходимо было, в первую очередь, определить величину теплопотерь буровых установок с учетом влияния факторов окружающей среды, теплопотребления зумпфа и тепловыделения привода дизельных установок. Это позволит оценить возможность обеспечения энергетических нагрузок буровой за счет единого энергетического комплекса на основе дизельной электростанции.

Кроме технологических потребителей буровых участков можно выделить потребителей базовых поселков. В этой связи следует рассмотреть вопросы утилизации теплоты стационарных дизельных электростанций.

На следующем этапе встает вопрос совместного использования систем утилизации теплоты с котельной установкой и оптимизации режимов их совместной работы, позволяющих получить наибольшую экономию топлива.

При проектировании систем утилизации теплоты параметры теплоэнергетической установки рассчитываются в одном, как правило, номинальном режиме. Это диктует необходимость прогнозирования параметров систем утилизации теплоты в нерасчетных режимах при различных нагрузках дизель-генератора. Решение этой задачи возможно на основе моделирования систем утилизации теплоты.

Наконец, изменившиеся экономические условия требуют нового

подхода к оценке затрат по различным вариантам энергоснабжения и выбора на этой основе оптимального варианта. Это возможно при выделении основных систем энергоснабжения и разработке их технико-экономических моделей, исследование которых позволит выделить оптимальный в данных условиях вариант, в качестве критерия оптимизации может быть принят минимум приведенных затрат. Кроме выбора оптимального варианта энергоснабжения следует оценить влияние различных факторов на область оптимального использования той или иной системы энергоснабжения.

Исследования, выполненные по поставленным вопросам, позволили сформулировать следующие основные защищаемые положения.

Первое защищаемое положение. В энергетических затратах буровой установки необходимо учитывать тепловую нагрузку, которая преобладает в энергетическом балансе и оказывает существенное влияние на энергоемкость процесса бурения, значительное повышение эффективности геологоразведочных работ за счет снижения энергозатрат обеспечивается только при комплексном решении вопросов электро- и теплоснабжения.

Анализ, проведенный на основе обследования систем энергоснабжения действующих предприятий, позволил составить энергетический и топливный баланс геологоразведочных работ.

На период наивысшего развития геологоразведочных работ, выработка электроэнергии составила около 3,6 млн. ГДж, выработка теплоты почти в 4 раза больше и достигла 14 млн. ГДж. Около 85% теплопоступлений вырабатывается собственными котельными установками. Теплопотребление связано главным образом с производственным потреблением (36%), потреблением населением и коммунально-бытовым потреблением (26% и 19%). Отдельные замеры показали, что потери теплоты могут достигать 25% от установленной мощности котельной установки.

По характеру и объемам энергопотребления можно выделить две основные структуры: базовые поселки и передвижные объекты на участках работ. Потребление топлива значительно различается для котельных установок базовых поселков и буровых участков. В первом случае в топливном балансе преобладает твердое топливо, главным образом угли местных сортов, во втором случае - жидкое топливо. Одна из особенностей геологоразведочных работ - высокая доля дорогостоящего жидкого топлива в энергетическом балансе.

Для детального анализа были построены графики теплопотребления. Это позволило получить характеристики систем энергоснабжения, такие как расход теплоты, средняя и максимальная тепловая нагрузка, время использования максимума и др. для систем теплоснабжения различных производственных объектов и сопоставить их с показателями электропотребления. Результаты сравнительного анализа, проведенного на примере Дукатской геологоразведочной экспедиции, приводится в таблице 1.

электроэнергии, также соотносятся средние и максимальные значения тепловой и электрической мощности. При этом время использования максимума нагрузки и коэффициент заполнения графика нагрузки имеют близкие по величине значения.

Таблица 1.

Сравнительная характеристика систем электро- и теплоснабжения __(на примере Дукатской ГРЭ) _

№ Параметр Тепло- Электро-

п./п снабжение снабжение

1 2 3 4

1. Годовой расход, ГДж 84064 22076

2. Средняя мощность, МВт 2,7 0,698

3. Максимальная мощность, МВт 5,2 1,3

4. Время использования максимума, Тм 4514 4697

5. Коэффициент заполнения графика, К3.г. 0,52 0,54

Сопоставляя расходы на теплоснабжение и электроснабжение, можно сделать вывод, что затраты на теплоснабжение не менее значительны в энергетическом балансе геологоразведочных работ, чем затраты на электроснабжение.

На рис. 1 показан совмещенный график тепловой нагрузки котельной установки и теплоты, которую можно обеспечить за счет утилизации теплоты дизельной электростанции. В этих условиях затраты на теплоснабжение снизятся по самым скромным подсчетам на 26,2%, а общие затраты на энергоснабжение на 16,4%. Использование утилизированной теплоты позволит повысить эффективность систем энергоснабжения, и получить значительную экономию топлива котельной установкой.

Затраты на энергоснабжение определяются расходом электроэнергии и теплоты. В самом общем виде расход электроэнергии численно равен площади, ограниченной графиком нагрузки, т.е.

№э=)рс<1т = Рс-Т,кД?к,

Г- время работы, с;

Рс~ средняя мощность, кВт,

РС = Рн'Кш

Рн - номинальная мощность, кВт,

Ки - коэффициент использования.

Обычно расход электроэнергии рассчитывается по номинальной мощности и коэффициенту использования: 1¥э = Рн Ки Т, кДж

(3,МВт

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Т, мес.

Рис. 1. Совмещенный график годовой тетовой нагрузки котельной установки и утилизированной теплоты ЦЦЭС поселка Дукатской ГРЭ.

Но для теплового оборудования, в отличие от электрического, максимальная мощность не превышает номинальную. Расход теплоты за время Г равен

¡¥т = <2Н-К}г-Т, кДж,

где <2„=<2М - номинальная (максимальная) тепловая мощность, кВт;

Кзг = <^)с1 Qм, - коэффициент заполнения графика нагрузки;

0,с - средняя тепловая нагрузка, кВт;

Поэтому, для расчета расхода теплоты через установленную мощность определяющим является коэффициент заполнения графика.

Анализ графиков нагрузки позволил обобщить основные показатели теплоснабжения геологоразведочных работ: время использования максимума нагрузки (Тм — №„/Ом) и коэффициент заполнения графика нагрузки (Кзг), в зависимости от продолжительности отопительного периода (табл.2).

Таблица 2.

Вариации показателей работы систем теплоснабжения

от продолжительности отопительного периода_

Продолжительность отопительного периода, То, час Время использования максимума нагрузки, Тм, час Коэффициент заполнения графика нагрузки, К, р.

интервал среднее интервал среднее

1 2 3 4 5

I зона: Т0<6480 час. 3504-4468 3986 0,4-0,5 0,45

II зона:6480<Г0<7200 час. 3770 + 5256 4513 0,43 - 0,6 0,515

III зона: 7200<Т0<8760 час. 5080 -г- 5430 5255 0,580,62 0,6

В условиях Северо-Востока выделяют два типа месторождений: коренные и россыпные, методика и техника разведки которых принципиально отличаются друг от друга.

Так, при бурении скважин станками ударно-канатного бурения замеряемый расход электроэнергии составил 6-8 кВт-ч на 1 метр бурения при глубине скважины 15 метров, что составляет 20 -е- 30 МДж на 1 метр бурения скважины. Расход теплоты для этих условий составил 60-80 МДж на 1 метр бурения. Для установок колонкового бурения расход электроэнергии составил 25 -т- 35 кВт-ч/м, что составляет 90 + 125 МДж/м, а расход теплоты - 220-280 МДж на метр скважины. Таким образом, расход теплоты, потребляемой буровой установкой в 1,5-2 раза выше ее электропотребления.

Сопоставляя долю электроэнергии и теплоты в общем энергобалансе буровой установки, становится очевидным преобладание теплоты рис.2.

Поэтому выбор оптимальной системы энергоснабжения оказывает непосредственное влияние на эффективность геологоразведочных работ. Причем, наличие двух энергоисточников электрической энергии и теплоты ставит необходимость рассмотреть вопросы их совместного использования на основе комплексного решения проблем электро- и теплоснабжения. Избыточное тепло первичного двигателя дизель-электрического агрегата может быть использовано как при бурении скважин, так и при энергоснабжении базовых потребителей.

ЧУ.МДж/м

СШ ТЕПЛОТА

эяшагоэнития

1 .УДАРНО-КАНАТНОЕ БУРЕНИЕ 2 КОЛОНКОВОЕ БУРЕНИЕ

Рис. 2. Энергетический баланс буровых установок ударно -канатного и колонкового бурения.

Для решения этих задач необходимо изучить особенности тепловых нагрузок буровой установки и влияние на них технологических параметров.

Второе защищаемое положение. Величину теплового потока, обеспечивающего заданную температуру промывочной жидкости необходимо определять с учетом технологических факторов и параметров окружающей среды по предложенной зависимости.

Теплоснабжение буровых установок связано с использованием теплоты для обеспечения комфортных условий микроклимата в буровом здании и обеспечением технологических тепловых нагрузок, Были попытки определить теплопотери буровой установки, но они не учитывали ряд особенностей, которые носят существенный характер и должны быть учтены при определении тепловых нагрузок.

1. Тепловой расчет должен учитывать низкую инерционную способность здания.

2. Высокая динамичность параметров микроклимата здания буровой установки, что способствует их неравномерному распределению внутри здания.

3. Теплопотери здания следует оценить с учетом мощных конвективных потоков, возникающих вследствие неравномерного распределения температур.

4. Наличие технологических проемов вызывает значительные потери теплоты, связанные с инфильтрацией холодного воздуха в помещение, оказывающие влияние на тепловой баланс буровой.

Проведенные исследования показали, что наибольшая величина теплопотерь бурового здания связаны с инфильтрацией, потерями через обшивку мачты и стены. Мощность отопления буровой УКБ-4 составляет 47 кВт для зданий дощатой конструкции при скорости ветра 8 м/с и температуре окружающей среды -50 С. С изменением скорости воздуха и температуры теплопотери изменяются в значительных пределах (рис. 3).

а, кВт

При расчете тепловых потерь бурового здания за расчетную принимают среднюю температуру окружающего воздуха наиболее холодных суток, а за расчетную скорость ветра - максимальную скорость ветра за наиболее холодный месяц.

При колонковом бурении в условиях Крайнего Севера, особенности применения промывочных буровых растворов связаны не только с низкими температурами окружающей среды, но и наличием многолетнемерзлых пород. Последние обладают высокой чувствительностью к нарушению теплового режима, значительно понижают температуру восходящего потока. В качестве очистных агентов при бурении скважин в многолетнемерзлых породах применяется воздух, водные растворы различных реагентов и газожидкостные смеси. Наилучшей теплоотдачей обладает вода, поэтому ее использование соответствует наибольшей величине энергозатрат, по сравнению с другими очистными агентами. По этой причине в качестве промывочной жидкости рассматривались вода и водный раствор хлористого натрия, теплопотери которых будут значительно выше, чем у других типов очистных агентов.

Температурный режим и теплофизические процессы,

протекающие в скважине, рассматривались рядом авторов, рекомендуемая температура промывочной жидкости при бурении неустойчивых многолетнемерзлых пород составляет от -15°С до -3°С, для устойчивых пород этот интервал составляет 5-15°С.

Определение теплопотерь технологических растворов на установках ударно-канатного бурения сводится к расчету величины теплового потока, требуемого для получения технической воды из снега и льда и поддержания заданного температурного режима технологической жидкости.

Теплопотери зумпфа в свою очередь, складываются из основных теплопотерь через стенки емкости и теплопотерь за счет испарения воды с открытой поверхности: йг = вое, + £?«•

Величину основных теплопотерь через степки емкости можно определить по формуле теплопередачи:

М ■ Ггт

гл __ст_

" ~ + Кт + ^я ' КВТ' (1)

где М - перепад температур между температурой жидкости и окружающей среды, °С;

Рст - площадь поверхности стенок зумпфа, м2;

Еж, Яст, Л„ - термические сопротивления, соответственно жидкости, стенки и окружающего воздуха, м2 • °С/кВт.

Термические сопротивление внутренней и наружной поверхности стенки:

и , (2)

а а у '

ж н

где аж и ан - коэффициенты теплоотдачи жидкости и окружающего воздуха, кВт/м2 -°С.

Термическое сопротивление разделительной стенки:

^ = £7, (3)

1=1 л1

где ^ - толщина слоя разделительной стенки, м;

А\ — коэффициент теплопроводности слоя материала стенки, кВт/м °С. Определенную сложность представляет вычисление коэффициентов теплоотдачи, зависящих от ряда факторов, основными из которых являются:

- агрегатное состояние и теплофизические параметры теплоносителя;

- характер движения;

- направление движения по отношению к конвективным

потокам.

Как отмечает ряд авторов, в связи с тем, что аналитическое решение соответствующих систем дифференциальных уравнений, описывающих процесс теплоотдачи возможно получить лишь для отдельных частных случаев, а численные методы решения требуют большего объема работ, на практике для расчета параметров теплоотдачи применяются критериальные уравнения на основе теории подобия.

Характер движения определяется критерием Рейнольдса:

Яе =--(4)

где и - кинематический коэффициент вязкости, м2/с; со - скорость движения теплоносителя, м/с; /-характерный линейный размер, м. При определении основных теплопотерь зумпфа были приняты следующие условия и допущения:

- под температурой жидкости или окружающей среды понимается температура соответствующего теплоносителя в точке, достаточно удаленной от поверхности теплообмена;

- температура стенки - это температура в точке, расположенной на поверхности теплообмена, величина которой равна среднему значению между температурой жидкости и температурой окружающей среды;

- источник теплоты является точечным и располагается внутри обогреваемой среды;

- образование льда имеет место только в воде при температуре стенки ниже 0°С при нормальном давлении;

- теплоотдача жидкости за счет испарения с открытой поверхности происходит на контакте жидкости с окружающей средой;

- все процессы, протекающие при теплообмене между промывочной жидкостью и окружающей средой, рассматривались как стационарные.

Установлено, что при расходе промывочной жидкости от 0,5 10° до 2,5 103 м3/с и ее температуре от -20 до +30 °С, режим движения жидкости в зумпфе характеризуется следующими значениями критериев подобия: величина критерия Рейнольдса 11е < 2300, произведение критериев Грасгофа и Прандтля (вг-Рг) находится в пределах 109 ^ 1013. Режим движения промывочной жидкости в зумпфе относится к свободному движению с турбулентным пограничным слоем и сильно выраженными конвективными потоками.

Зависимость для определения коэффициента примет вид:

«ж-иДХ -2 ) С—) 'Я-, (5)

ж Ч:

где § - ускорение свободного падения, м/с ;

Рас - коэффициент объемного температурного расширения, 1/°С;

- кинематический коэффициент вязкости, м2/с; А( - перепад температур, °С.

Поток воздуха, омывающий зумпф, при скорости движения воздуха более 1 м/с и температуре от 0 до -50°С носит турбулентный характер. В этом случае коэффициент теплоотдачи наружной поверхности зумпфа может быть определен из критериального уравнения при условии обтекания газом плоской вертикальной пластины при вынужденном турбулентном движении. Величину коэффициента теплоотдачи для турбулентного пограничного слоя можно определить по формуле:

0,032 •Лея°'8-Я„ ,г.

«„=---^ Вт/м С. (6)

Величина удельных дополнительных теплопотерь за счет испарения жидкости с открытой поверхности определяется по формуле:

Чи= (5,7 + Вт/м2, (7)

где У„ - скорость движения воздуха, м/с;

0,=чЛ

С учетом указанных факторов теплопотери зумпфа могут быть определены по следующей зависимости:

0=-^^-^-+(5,7+4,1-К)^-Г

£ Р? ч,

где Fcm, F„ - площадь поверхности, соответственно, стенок зумпфа и открытой поверхности, м2; А1 - 1Ж - /„ - перепад температур между температурой жидкости (1Ж) и температурой окружающей среды (Г„), °С; / - длина стенок зумпфа, м; 8Л - толщина слоя льда, м;

Рж - температурный коэффициент объемного расширения воды, 1/°С; Рг - критерий Прандтля;

ин, иж - кинематический коэффициент вязкости воздуха и жидкости, м2/с; Х*, А,„, - коэффициенты теплопроводности жидкости, воздуха, льда,

Вт/м °С;

V,, - скорость воздуха, м/с.

Индексы «ж», «с» и «н» указывают, что данные параметры принимаются, соответственно, при температуре жидкости, стенки или окружающей среды.

Для воды эта формула применима при условии, что ^ О.б-^-^) > 0°С. В том случае, если ^ < 0, необходимо учитывать влияние льда на процесс теплообмена, значительно снижающего тепловые потери зумпфа.

Исследования, проведенные применительно к буровым УКБ-4, показали (рис.4), что величина теплопотерь зумпфа зависит главным образом от скорости ветра, перепада температур и достигает 25 кВт для технической воды при температуре воздуха -60°С и скорости ветра 8 м/с.

Рис.4. Зависимость величины теплопотерь зумпфа от перепада температур (Л0 и толщины слоя льда (д,-) для воды при скорости ветра У,~1м/с (а) и У„=8м/с (б).

Использование низкотемпературных жидкостей снижает перепад температур и, как следствие этого, уменьшаются теплопотери емкости с промывочной жидкостью. С учетом теплопотерь зумпфа полная тепловая нагрузка буровой установки составит около 75 кВт в наиболее экстремальных условиях.

Третье защищаемое положение. Существенно снизить энергетические затраты при бурении геологоразведочных скважин возможно на основе теплоэнергетических установок передвижных дизельных электростанций, разработанных для энергоснабжения буровых ударно-канатного и вращательного бурения, использование которых позволило:

- полностью обеспечить энергетические нагрузки буровых установок;

- создать эффективную систему отопления, обеспечивающую заданный уровень температуры в рабочей зоне;

- вдвое увеличить кпд эиергоисточника.

На основе теоретического обоснования возможности использования утилизированной теплоты дизельной электростанции были разработаны две основные схемы: с использованием в качестве теплоносителя воздуха и воды. Испытания макетного образца установки проводилась в производственных условиях Дукатской геологоразведочной экспедиции. В предложенных схемах использовался разработанный универсальный теплообменник кожухотрубчатой конструкции. Более приемлемой в условиях Крайнего Севера показала себя установка с использованием воздуха. Результаты ее испытания приводятся на рис. 5.

В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что наибольший тепловой поток, утилизированный при номинальной нагрузке дизель-генератора, достигает 108 кВт. Это почти в полтора раза превышает тепловую нагрузку буровой. Изменяя величину расхода воздуха, можно перераспределять утилизированный тепловой поток между двумя основными потребителями: зданием буровой установки и емкостью с промывочной жидкостью.

Тепловой поток, отводимый от системы охлаждения, составил 30 - 35% от утилизированного теплового потока, а от газов - 25-30%. Общий КПД установки Ол) повысился в два раза и достигал 90% (рис.6) за счет глубокого охлаждения выхлопных газов.

Рис. 5. Зависимость величины теплового потока, утилизированного воздухом (вв) и в зумпфе (<2$ от расхода воздуха (М) при различной нагрузке дизель-генератора (Р).

о Ю 20 ЗО 40 50 60 Р, кВт

Рис. 6. Зависимость кпд (ц) от нагрузки дизель-генератора (Р) для установки с воздушным теплоносителем. ц2 — доля теплоты, утилизированная в зумпфе; цв - доля теплоты утилизированная воздухом; цут-доля утилизированного теплового потока.

Испытания макетного образца установки утилизации теплоты показали, что уже при нагрузке дизель-генератора 20 кВт, утилизированный тепловой поток составляет 75 кВт и обеспечивает тепловые потребности буровой установки в самых экстремальных климатических условиях. Использование установки

позволит экономить до 14 кг у.т. в час.

Предварительные и приемочные испытания установки утилизации теплоты проводились на участке колонкового бурения Янской геологоразведочной экспедиции и ставили своей целью оценить возможности установки утилизации теплоты обеспечить отопления буровой УКБ-4 в реальных производственных условиях.

Температуры замерялись в рабочей зоне бурильщика и помощника бурильщика при температуре окружающей среды -25°С. На графике рис. 7 показано изменение температуры в рабочей зоне буровой установки.

45 40 35 30 25 20 15 10 5 О -5 -10 -15

Рис.7. Распределение температур в рабочей зоне помощника бурильщика при величине утилизированного теплового потока 60 кВт.

До включения теплоэнергетической установки (рис. 7) на рабочем месте помощника бурильщика температура воздуха составляла -18°С на уровне пола -10°С на уровне 750 мм от пола (12) и 12°С на уровне 1,5 метров от пола (1з). Перепад температур составлял 20 °С/м. Температура окружающей среды -25°С, скорость ветра достигала 4 м/с. Нагрузка дизель-генератора 50 кВт, тепловой поток, поступающий в здание буровой 61,7 кВт при температуре 37°С.

Через 30 минут после включения установки утилизации теплоты температура в рабочей зоне помощника бурильщика достигла следующий значений: на уровне пола 20°С, на высоте 750 мм от пола 23,5°С и 30°С на высоте 1,5 от пола. Температурный режим выровнялся, перепад температур по высоте снизился до 6 -ь 7°С/м.

По результатам приемочных испытаний можно сделать вывод, что утилизационная установка способна обеспечить максимальную тепловую нагрузку буровой, т.е. может быть использована в качестве единого энергетического комплекса на установках колонкового бурения.

Четвертое защищаемое положение. При оптимизации режимов работы теплоутилизационных установок необходимо использовать математическую модель, позволяющую выразить величину теплового потока в зависимости от температуры, расхода теплоносителя и нагрузки дизель-генератора, что дает возможность:

- определить величину теплового потока в различных режимах работы системы утилизации теплоты;

- выбрать режим работы, обеспечивающий максимальную экономию топлива.

Процесс теплообмена в рекуперативных теплообменниках, протекающий без изменения агрегатного состояния, описывается уравнением теплопередачи. Кроме этого, для каждого теплоносителя можно записать уравнение теплового потока.

1п ^-

Т — 1

г (9)

2=1Г,-(Т, - Гг) к '

Решив их совместно получим уравнение теплового режима: 2 = (7\ -/,)•»', - ж ,кВт (10)

где С? - тепловой поток, кВт;

К - коэффициент теплопередачи, кВт/м20С;

Р - площадь теплообмена, м2;

Д1 -логарифмический перепад температур, °С;

Т1,Т2 -температура первичного теплоносителя на входе и выходе из теплообменника, °С;

^¿г - температура вторичного теплоносителя на входе и выходе из теплообменника, °С;

\VbW2 -водяной эквивалент первичного и вторичного теплоносителя, кВт/°С;

Р -нагрузка дизель-агрегата, кВт;

т - коэффициент, учитывающий изменение теплопередачи в различных режимах работы.

1- ехр V,

гг, -ехр V,

Параметры и Т1 определяются режимом работы дизель-генератора и могут быть выражены через его нагрузку (Р). Коэффициент т может быть

представлен через нагрузку дизель- генератора и расход вторичного теплоносителя.

Анализ литературных источников показал, что функции и

Т1=/(Р) носят линейный характер. Регрессионный анализ результатов испытаний позволил представить эти зависимости следующими аппроксимирующими функциями:

Т] =92,86+0,977Р, °С;

IV,=0,745+0,758-Ю'3, кВт.

В результате корреляционного анализа, для коэффициента т установлена следующая зависимость от величины водяного эквивалента вторичного теплоносителя:

т=0,45-1У2°'2.

С учетом того, что 1¥2=с2М2/3600, кВт/°С, где С2- теплоемкость воды, сг =4,19 кДж/кг°С; Мг - расход вторичного теплоносителя, тыс. кг/ч, уравнение теплового режима примет вид:

б=(9^86-<,+0,977- Р)(0,745+0,75791(Г3 Р)-0,4638З/?'2, кВт (12)

Проверка статистических гипотез с уровнем значимости а = 0,95 позволяет утверждать, что данное уравнение является значимым, адекватным и информативным.

Полученная модель может быть использовано при выборе оптимального режима работы системы утилизации теплоты дизельной электростанции совместно с тепловой сетью поселка. Можно выделить 4 основные схемы совместной работы утилизаторов теплоты стационарных дизельных электростанций и тепловой сети централизованного теплоисточника (рис. 8).

Для выбора оптимального режима работы, обеспечивающего максимальную экономию топлива централизованного теплоисточника, необходимо определить нагрузку дизель-агрегата (Р) в первых трех схемах или расход воды в схеме IV. Условия эффективности для схем МП:

где Р - величина нагрузки дизель-агрегата, выше которой схема позволяет получить наибольшую экономию топлива, кВт;

М - перепад температур теплоносителя в сравниваемых схемах; ¡, ] - порядковые номера сравниваемых схем.

(13)

1=93 С

8 III

ТГ

г\л

Рис. 8. Возможные схемы использования утилизированной теплоты стационарных дизельных электростанций.

1. Теплоисточник;

2. Подающий трубопровод теплосети;

3. Потребители;

4. Обратный трубопровод теплосети;

5. Подающий трубопровод системы утилизации;

6. Теплообменник системы утилизации теплоты;

7. Входной трубопровод системы утилизации;

8. Подпитывающий трубопровод.

Для последней схемы условием эффективности является следующее выражение:

М > 0,138 -1(Г3 (Р2 +1072,9- Р + 88397,7)''" , кг/ч, (14)

Результаты сравнения возможных схем совместной работы систем утилизации теплоты стационарных дизельных электростанций с централизованным энергоисточником показаны на рис. 9.

М кг/ч < 4000

во 1 ОО Л О О 200 250 Р. кВт

Рис. 9. Область эффективного использования утилизированной теплоты в

различных схемах.

Таким образом, на основе предложенной математической модели, разработана методика определения оптимальной области использования утилизированной теплоты стационарных дизельных электростанций при совместной работе с теплосетью поселка.

Представив в общем виде параметры дизель-генератора и теплообменника через их технические характеристики получим математическую модель системы утилизации теплоты для различных типов дизель-генераторов:

6 = Д-М202-^^.[(0,23 + 0,77|-)Г„-Г1])кВТ. (15)

где р - коэффициент пропорциональности, зависящий от типа двигателя и параметров теплообменника, может быть определен на стадии проектирования; V- объем цилиндров двигателя, м3; п - число оборотов дизель-агрегата, об/мин.; р - плотность воздуха, кг/м3; М2 - расход вторичного теплоносителя, кг/ч; Р - величина нагрузки дизель-генератора, кВт; Р№ - номинальная мощность дизель-генератора, кВт; Т„ - температура выхлопных газов при номинальной мощности, °С; О - температура вторичного теплоносителя на входе в теплообменник, °С.

Эта зависимость дает возможность рассчитать тепловую нагрузку системы утилизации в различных режимах, используя расчетные параметры теплообменника и дизель-агрегата. При проектировании установки утилизации теплоты для резервной электростанции АСДА-200 по расчетным параметрам аналитически получены прогнозируемые характеристики

установки в различных режимах (рис. 10.)

Чп

10 М, тыс кг/ч

Рис. 10. Прогнозируемая Qn и экспериментальная 0, зависимости утилизированного теплового потока от расхода воздуха (М) для дизель-электрического агрегата АСДА с двигателем Д12:

а) при нагрузке дизель-генератора Р=0 кВт; б) при нагрузке дизель-генератора Р=40 кВт; в) при нагрузке дизель-генератора Р=100 кВт.

В ходе производственных испытаний опытного образца установки утилизации теплоты, была получена экспериментальная зависимость величины утилизированного теплового потока от мощности дизель-генератора при различных расходах воздуха. Полученные экспериментальные зависимости свидетельствуют о незначительном разбросе (а = 8,34 кВт) и достаточно тесной связи (г = 0,8 ) между прогнозируемым и фактическим значениями величины теплового потока при удовлетворительной точности модели. Предложенная модель может быть использована при проектировании систем утилизации теплоты для определения ее параметров в различных режимах работы.

Пятое защищаемое положение. Выбор оптимального варианта энергоснабжения должен производиться по предложенной методике, основанной на технико-экономическом моделировании систем энергоснабжения и сравнении финансовых потоков, изменяющихся во времени, причем, применение установок утилизации теплоты расширяет область оптимального использования систем энергоснабжения на основе дизельных электростанций.

С точки зрения особенностей энергообеспечения на объектах геологоразведочных работ можно выделить две группы потребителей электроэнергии и теплоты:

• базы партий и экспедиций;

• технологические потребители при производстве

геологоразведочных работ на твердые полезные ископаемые.

Основными вариантами энергообеспечения являются:

• государственная линия электропередач с центральной подстанцией и котельная;

• дизельная или газотурбинная электростанция с трансформацией электроэнергии (или без нее при компактном размещении) и котельная;

• дизельная электростанция с системой утилизации тепла и индивидуальнее теплогенераторы минимальной теплопроизводительности.

Количественный анализ предопределяет разработку достаточно достоверной модели и выбор критерия оптимизации.

В качестве экономико-математической модели могут выступать финансовые затраты по вариантам энергоснабжения, приведенные к начальному моменту времени. За критерий оптимизации может быть принят минимум приведенных затрат. Это позволит провести сравнение различных технически возможных вариантов энергоснабжения для заданных условий и отобрать тот из них, который удовлетворяет критерию оптимизации.

Особенностью технико-экономических расчетов в новых экономических условиях является принцип неравнозначности благ в настоящем и будущем времени. Это связано главным образом с тем, что любому предприятию небезразлично не только величина дохода, но и время, через которое доход будет получен. Для расчета финансовых потоков принятого варианта энергоснабжения необходимо рассматривать затраты изменяющиеся во времени.

Основная формула затрат при этом будет выглядеть следующим

образом:

3 = -К-К0/1-И+О + Е + Л, (16)

где К - начальные капиталовложения на покупку оборудования, его ремонт и транспортировку,

К0п- начальный оборотный капитал (в основном запасы на топливо), И — стоимость текущих затрат, приведенная к исходному моменту (издержки производства),

где И к ~ квартальные затрата;

г - ставка альтернативного вложения в долях единиц (квартальная); п - количество временных интервалов (кварталов), за которые проводится анализ;

О - сумма остаточных капиталовложений, приведенных к исходному моменту:

D =

К{\-рп)

(18)

(1-/)" '

где р - коэффициент амортизации оборудования;

Е - экономия на налоге на прибыль в связи с текущими затратами:

WAtSiC, (19)

где Си - ставка налога на прибыль в долях единицы;

А - экономия на налоге на прибыль в связи с амортизационными отчислениями:

А К » Г 1-(1 + /Г' '

А = К-р-С„---. (20)

Перед слагаемым К, Коп, И, D, показывающими отток средств, стоит отрицательный знак, перед слагаемыми Е и Л, несущими в себе экономию или приток средств,- положительный.

Последнее объясняется тем, что, производя текущие затраты, сокращается прибыль, следовательно, и налог на прибыль.

Приведенные затраты (3) рассчитываются по каждому варианту энергоснабжения и при этом расчетное время функционирования энергосистемы целесообразно принять переменной величиной. Исследование зависимостей по всем возможным системам позволяет определить момент рационального перехода от одной из них к другой, обеспечивая, таким образом, оптимальное энергообеспечение на протяжении всего времени работ.

Сравнение финансовых потоков по различным вариантам приводится на рис. ll.a. Наименьшим затратам соответствует вариант энергоснабжения от госсети, который и является оптимальным в этих условиях. Затраты на I вариант энергоснабжения от передвижных ДЭС не учитывали использование утилизированной теплоты для отопления буровой установки.

Использование утилизированной теплоты передвижных ДЭС для отопления буровой позволит отказаться от использования твердого топлива для обогрева буровых. В этом случае оптимальным будет вариант энергоснабжения от передвижных ДЭС (рис. 11.6.) с утилизацией теплоты.

Время, квартал

—»—госсеть -»—передвижные ДЭС —а— центральная ДЭС

а)

-5000

6 -10000

й -15000 а

-20000

-25000

1 1 3 2 0 3 0 4 3 5

- госсеть

- передвижные ДЭС -центральная ДЭС

Время, квартал.

б)

Рис. 11. Сравнение затрат по вариантам энергоснабжения.

а — сравнение вариантов без утилизации теплоты;

б - сравнение вариантов с утилизацией теплоты.

Таким образом, даже незначительные вариации начальных условий могут привести к изменению оптимального варианта энергоснабжения. Важно выяснить, в каких условиях тот или иной вариант будет оставаться оптимальным. Для решения этой задачи в качестве критерия оптимизации может быть выбран технический параметр. При сравнении варианта энергоснабжения от госсети таким параметром может служить расстояние от места работ до госсети. Критическое значение этого параметра -предельное расстояние подключения к госсети - это такое расстояние, при превышении которого вариант энергоснабжения от госсети перестает быть оптимальным. Эта величина может быть найдена из условия равенства

затрат: (21)

где 2- затраты по энергоснабжению от госсети, руб.;

— затраты по сравниваемому варианту, руб.

Анализ предельного расстояния позволит выявить влияние других параметров на выбор оптимального варианта. Сопоставляя затраты по вариантам энергоснабжения от госсети и от передвижных дизельных электростанций, получим следующую зависимость для величины предельного расстояния подключения

потребителей к госсети:

+ "(С„-1)

1»Р = .л+Л-" 'км' (22)

[Км-0 + С1 "У (Сн -1)]

где ЛК = К4М- К,, руб,

К4м~ капиталовложения в энергоснабжение от госсети без учета стоимости магистральной ЛЭП, руб.;

К/ - капитальные вложения в энергоснабжение от передвижных ДЭС, руб.;

в, В и С - обобщенные показатели.

_ , 1-0,25-р-п ^ 1-(1 + 0"я

С = +-^—£—+0,25-р-С„—--—

(1 + 0" г '

р - квартальная норма амортизационных отчислений;

п — число кварталов;

Ся - налог на прибыль;

/ - ставка альтернативного вложения;

В = И4М-И1, руб.,

Иш~ издержки по варианту энергоснабжения от госсети без учета стоимости обслуживания магистральной ЛЭП и потерь в ней;

И1 - издержки по варианту энергоснабжения от передвижных ДЭС;

С=2251СГ4 -р-Км +СЮП-КРруб./км, (24)

где стоимость 1 км магистральной ЛЭП, руб./км;

Сдэп - стоимость обслуживания 1 км магистральной ЛЭП, руб./км; Рс - средняя электрическая мощность буровой установки, кВт; Тк - число часов работы в квартал, час;

Сэ - стоимость электроэнергии, руб./кВт-ч;

ib— число буровых установок;

UM- напряжение магистральной ЛЭП, кВ;

cos <р - коэффициент мощности;

sm - сечение проводов магистральной ЛЭП, мм2;

Ты — удельная проводимость магистральной ЛЭП, м/Ом мм2.

Рассмотрим влияние утилизации теплоты на предельное расстояние подключения к госсети (рис. 12). Сравнивая затраты на подключение потребителей к госсети с затратами на энергоснабжение от передвижных ДЭС с утилизацией теплоты, можно заключить, что сроки проведения работ мало влияют на величину предельного расстояния. Однако использование утилизированной теплоты для отопления буровых при энергоснабжении от передвижных ДЭС в 6-7 раз снижает предельное расстояние

. 100

20 30 Время, квартал

-Передвижные ДЭС без утилизации теплоты

- Передвижные ДЭС с утилизацией

Рис. 12. Влияние утилизации теплоты на предельное расстояние.

подключения к госсети. Это говорит о том, что использование утилизированной теплоты значительно снижает область оптимального использования централизованного энергоснабжения от госсети. В этих условиях более предпочтительным становится вариант энергоснабжения производственных потребителей от передвижных ДЭС с утилизацией теплоты.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

Основные результаты выполненных исследований сводятся к следующему.

1. Проведенный анализ данных, полученных в производственных организациях позволил составить топливный и тепловой баланс геологоразведочных работ и установить, что затраты на электро- и теплоснабжение сопоставимы по величине и оказывают существенное влияние на эффективность буровых работ.

2. При проведении геологоразведочных работ можно выделить две основные системы: централизованного и местного теплоснабжения, соотношение между которыми зависит от стадийности проведения работ.

3. Теоретически обоснована и подтверждена практически величина теплопотребления буровых установок в зависимости от условий окружающей среды с учетом технологических тепловых потерь, предложена зависимость определения тепловой нагрузки зумпфа на основе критериев подобия.

4. Обоснована возможность и доказана высокая эффективность использования утилизированной теплоты для обеспечения тепловых нагрузок установок ударно-канатного и колонкового бурения и обеспечения нормального температурного режима буровой установки практически в любых климатических условиях.

5. Выполнен комплекс теоретических и экспериментальных исследований, послуживших основой для создания теплоэнергетических комплексов передвижных дизельных электростанций; установки успешно прошли приемочные испытания, показавшие, что применение их на ударно-канатном и колонковом бурении позволит повысить кпд энергоисточника вдвое, обеспечит экономию до 14 кг условного топлива в час.

6. Разработана система воздушного отопления установок колонкового бурения на основе использования утилизированной теплоты передвижных дизельных электростанций, позволяющая повысить эффективность системы отопления и обеспечить оптимальную температуру (18 -20 °С) в рабочей зоне буровой.

7. Получена зависимость величины утилизированного теплового потока от нагрузки дизельной электростанции и расхода теплоносителя, что позволило разработать математическую модель, которая дает возможность прогнозировать параметры системы в различных режимах ее работы.

8. Разработана методика выбора оптимального режима работы системы утилизации теплоты при различных схемах подключения теплоэнергетической установки стационарных дизельных электростанций к теплосети котельной базового поселка.

9. Выделены основные системы энергоснабжения буровых работ, разработаны их технико-экономические модели, позволяющие обосновать оптимальный вариант энергоснабжения на основе сравнения величины приведенных текущих затрат.

10. Исследование технико- экономических моделей позволило выявить влияние утилизации теплоты на область оптимального использования систем энергоснабжения.

Основпые положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Брюховецкий О.С., Лимитовский A.M., Меркулов М.В., Калугин Е.В. Малая энергетика на базе возобновляемых источников энергии на объектах геологоразведочных работ. Горный журнал. Специальный выпуск. М. 2004.

2. Брюховецкий О.С., Лимитовский A.M., Меркулов М.В. Перспективные направления развития энергетики геологоразведочных работ в современных условиях. «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых». Сборник избранных научных трудов V международной научной конференции. «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых на рубеже XX-XXI века». М. РГТРУ, 2006.

3. Брюховецкий О.С., Лимитовский А.М., Меркулов М.В. О перспективе использования возобновляемых источников энергии при производстве геологоразведочных работ. Известия ВУЗов. «Геология и разведка».№ 3,2007

4. Лимитовский A.M., Марков Ю.А., Меркулов М.В., Пряхин В.А., Ртвеладзе В.В., Богодист С.Г., Тихонов Ю.В. «Электро- и теплоснабжение геологоразведочных работ», М.: Недра, 1988.

5. Лимитовский A.M., Коняхин В.И., Меркулов М.В. Динамика и особенности развития электрификации геологоразведочных работ за 1974-1979 гг. ВИНИТИ № 3790=80. Деп. от 21.08.80.

6. Лимитовский А.М., Меркулов М.В. К вопросу определения сечения проводов ЛЭП на геологоразведочных работах. ВИНИТИ № 559=81 Деп. от 5.02.81.

7. Лимитовский А.М., Марков Ю.А., Меркулов М.В., Пряхин В.А. Роторный теплообменник. Авторское свидетельство № 1177644.

8. Лимитовский А.М., Меркулов М.В. О возможности применения ветроагрегатов на геологоразведочных работах. Известия ВУЗов «Геология и разведка» № 8,1980.

9. Лимитовский А.М., Меркулов М.В., Хрипко А.М. Экономия топливно-энергетических ресурсов за счет утилизации тепла передвижных дизельных электростанций. Известия ВУЗов «Геология и разведка» № 1,1984.

10. Лимитовский А.М., Меркулов М.В., Хрипко A.M. Промышленно-экспериментальные исследования утилизаторов тепла передвижных дизельных электростанций на буровых работах. Известия ВУЗов «Геология и разведка» №2, 1984.

11. Лимитовский А.М., Меркулов М.В., Хрипко A.M. Результаты промышленно-экспериментальных исследований утилизаторов тепла ДЭС. «Разведка и охрана недр», № 2,1985.

12. Лимитовский А.М., Гланц A.A., Меркулов М.В. Перспективы

использования ветроэнергетики на геологоразведочных работах. В книге «Оптимизация и совершенствование электроснабжения геологоразведочных работ». М., «Недра», 1983.

13. Лимитовский A.M., Гланц A.A., Меркулов М.В. Утилизация тепла дизельных электростанций - главный резерв экономии топливно-энергетических ресурсов ГРП. В книге «Оптимизация и совершенствование электроснабжения геологоразведочных работ». М., «Недра», 1983.

14. Лимитовский A.M., Меркулов М.В. Перспектива применения малых теплоэлектроцентралей для геологоразведочных работ отдаленных районов. «Технология и техника геологоразведочных работ». Межвузовский сборник №8, МГРИ, 1985.

15. Лимитовский А.М., Лузганов В.И., Меркулов М.В., Тихонов Ю.В. Вопросы и перспективы теплообеспечения потребителей на участках ударно-канатного бурения в условиях Крайнего Севера. «Технология и техника геологоразведочных работ». Межвузовский сборник № 10, МГРИ, 1988.

16. Лимитовский A.M., Меркулов М.В., Калугин Е.В. Утилизация тепла дизель-электрических станций при ведении геологоразведочных работ в северных районах. «Горный журнал». 2004. Специальный выпуск.

17. Лимитовский А.М., Марков Ю.А., Меркулов М.В., Горбачев И.В. Совершенствование систем электроснабжения ГРП Северо-Восточных районов СССР. «Технология и техника геологоразведочных работ». Межвузовский сборник № 9, МГРИ, 1987.

18. Лимитовский A.M., Меркулов М.В., Тихонов Ю.В., Лузганов В.И. Вопросы и перспективы теплообеспечения технологических потребителей на участках ударно-канатного бурения в условиях Крайнего Севера. Сборник «Технологический прогресс в технике и технологии разведки месторождений п.и.», М., МГРИ, 1989

19. Лимитовский A.M., Меркулов М.В, Хрипко A.M. Вопросы утилизация тепла дизельных электростанций геологоразведочных работ. ВИНИТИ №5603-81. Деп 5.11.81г.

20. Лимитовский А.М., Меркулов М.В, Шляпцев Д.Б Особенности расчета электрических сетей геологоразведочных работ. ВИНИТИ № 3801-84. Деп. 07.06.84г.

21. Лимитовский А.М., Марков Ю.А., Меркулов М.В, Хрипко AM. Анализ возможных схем утилизации тепла стационарных дизельных электростанций. «Технология и техника геологоразведочных работ». Межвузовский сборник, МГРИ, 1984.

22. Лимитовский А.М., Меркулов М.В., Калугин Е.В. Влияние тепловой нагрузки буровой установки на выбор системы энергоснабжения. Известия ВУЗов «Геология и разведка» № 2,2006.

23. Лимитовский А.М., Меркулов М.В., Калугин Е.В. Экспериментальные данные исследований утилизационной установки дизельной электростанции ДЭС-бОр. Известия ВУЗов «Геология и разведка» № 6,2006.

24. Ребрик Б.М., Меркулов М.В., Некоз С.Ю., Смирнов Д.А. Затраты энергии, времени и оценка технической эффективности процесса бурения скважин.

«Новые идеи в науках о Земле». Тезисы докладов международной научной конференции. М., МГГРУ.2003.

25. Меркулов М.В, Лимитовский A.M., Богодист С.Г., Тихонов Ю.В. Устройство утилизации тепла двигателя внутреннего сгорания. Авторское свидетельство № 1677361.1994.

26. Меркулов М.В. Исследование температурного режима буровой установки в условиях Крайнего Севера. В сб.: «Тезисы научной конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов МГРИ.» М., МГРИ, 1988.

27. Меркулов М.В. Теплоснабжение буровых работ за счет использования вторичных энергоресурсов. В сб.: «Новые достижения в науках о Земле». Тезисы докладов научной конференции профессорско-преподавательского состава и научных сотрудников MITA. М., МГГА, 1995.

28. Меркулов М.В. Перспективы использования установок утилизации теплоты ДЭС при разведочном бурении на нефть и газ. «Новые идеи в науках о Земле». Тезисы докладов международной научной конференции. М., МГТА, 1997.

29. Меркулов М.В. Оценка теплопотерь производственных потребителей при бурении скважин. В сб.: «Новые идеи в науках о Земле». Тезисы докладов международной научной конференции. М., МГТА, 1999.

30. Меркулов М.В. Экономико-математическое моделирование при оптимизации технических решений. В сб.: «Современные аспекты социально-экономического развития муниципальных образований в контексте реализации приоритетных национальных проектов». М., «Готика» 2007.

31. Меркулов М.В. Структура теплопотребления и пути повышения эффективности теплоэнергетики ГРР. «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых на рубеже XX-XXI века». Тезисы докладов. М., МГГА, 2000.

32. Меркулов М.В. Теплотехника и теплоснабжение геологоразведочных работ. М., РГТРУ. 2008.

33. Меркулов М.В. Анализ энергопотребления и его влияние на эффективность геологоразведочных работ. «Горный информационно-аналитический бюллетень» №8, 2008. Деп. № 641/08-08 от 21.04.08.

34. Меркулов М.В. Определение тепловых нагрузок установок колонкового бурения. «Горный информационно-аналитический бюллетень» №8, 2008. Деп. №642/08-08 от 21.04.08.

35. Меркулов М.В. Обеспечение энергетических нагрузок буровой установки за счет утилизации теплоты дизельных электростанций. «Горный информационно-аналитический бюллетень» №8, 2008. Деп. № 643/08-08 от 21.04.08.

36. Меркулов М.В. Прогнозирование параметров установки утилизации теплоты в различных режимах работы. «Горный информационно-аналитический бюллетень» №8,2008. Деп. № 644/08-08 от 28.04.08.

37. Меркулов М.В., Андреев В.И. Разработка математической модели утилизации теплоты дизельных электростанций на геологоразведочных работах. Известия ВУЗов «Геология и разведка» № 1,1996.

38. Меркулов М.В., Андреев В.И., Волченсков В.И., Лимитовский A.M. Выбор и обоснование оптимального варианта энергоснабжения объектов ГРР. В сб.: «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых на рубеже XX-XXI века». Избранные доклады. М., МГТА, 1999.

39. Меркулов М.В., Волченсков В.И. Обоснование и выбор оптимального варианта энергоснабжения объектов ГРР. «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых на рубеже XX-XXI века». Тезисы докладов. М., MITA, 1998.

40. Меркулов М.В., Галиуллин В. Тепловые насосы и возможность их применения на геологоразведочных работах. «Новые идеи в науках о Земле». Тезисы докладов международной научной конференции. М., МГГА.1996.

41. Меркулов М.В., Кузнецов А.Г. Перспективы использования солнечной энергии. «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых на рубеже XX-XXI века». Тезисы докладов III международной научно-практической конференции. М., МГГА, 2002.

42. Меркулов М.В., Лимитовский А.М., Калугин Е.А. Об использовании возобновляемых источников энергии на ГРР. «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых». Материалы IV международной научно-практической конференции. М., МГГА, 2004.

43. Меркулов М.В., Калугин Е.А. Перспективные направления экономии топливно-энергетических ресурсов на геологоразведочных работах. Новые идеи в науках о Земле». Тезисы докладов международной научной конференции. М., МГГРУ.2003.

44. Меркулов М.В., Ребршс Б.М., Некоз С.Ю., Смирнов Д.А. Особенности затрат энергии, времени и оценка технической эффективности процесса бурения скважин. Известия ВУЗов «Геология и разведка» №3,2003.

45. Меркулов М.В., Калугин Е.А. Повышение эффективности дизельных электростанций на геологоразведочных работах. «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых». Тезисы докладов. М., РГТРУ, 2004.

46. Меркулов М.В., Ивченко И.А. Возможность использования ВИЭ в России. Энергия ветра, солнца, биомассы. «Новые идеи в науках о Земле». Тезисы докладов VIII международной научной конференции. Т. 6, М., РГТРУ, 2007.

47. Меркулов М.В., Калугин Е.А. Теоретические и экспериментальные исследования утилизационных установок дизельных электростанций. «Новые идеи в науках о Земле». Тезисы докладов VII международной научной конференции. М., РГГРУ, 2005.

48. Меркулов М.В., Кончаков A.A. Использование методов интерполирования при моделировании экономических задач. «Социальная работа: взаимодействие науки, образования и практики. Инновационные региональные проекты». Материалы научно-практической конференции. Филиал РГСУ в г. Павловский Посад. 2006.

49. Меркулов М.В., Косьянов В.А., Обоснование оптимального сечения проводов распределительных линий электропередач напряжением до 1 кВ. Тезисы докладов V международной научной конференции. «Наука и

новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых». М., РГГРУ, 2006.

50. Меркулов М.В., Косьянов В.А. Обоснование оптимального варианта энергоснабжения на основе технико-экономического моделирования. «Горный информационно-аналитический бюллетень» №8, 2008. Деп. № 644/08-08 от 28.04.08.

51. Меркулов М.В., Слоистов С.М. Определение средней скорости ветра в ветроэнергетических расчетах. Тезисы докладов V международной научной конференции. «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых». М., РГГРУ, 2006.

52. Меркулов М.В., Косьянов В.А., Соловьев Н.В. Повышение эффективности буровых работ путем совершенствования систем их электроснабжения. «Разведка и охрана недр». №11, 2007.

Подписано в печать 12.10. 2008 г. Объем 2,0 п.л. Формат 60x90/16. Бумага офсетная. Тираж 100 экз. Заказ № 338 119991, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект,6; Издательство МГГУ; тел. (095)236-97-80; факс (095) 959-90-49

Содержание диссертации, доктора технических наук, Меркулов, Михаил Васильевич

Введение.

1. Анализ состояния систем энергоснабжения и их влияние на эффективность геологоразведочных работ.

1.1. Обзор литературных источников.

1.2. Анализ энергопотребления технологических объектов геологоразведочных работ.

1.3. Системы' теплоснабжения геологоразведочных работ и их особенности.

1.4. Характеристика теплопотребления базовых объектов геологоразведочных организаций.

1.5. Особенности энергоснабжения производственных потребителей геологоразведочных работ.

1.6. Постановка задач исследований при комплексном решении вопросов энергоснабжения.

2. Исследование теплового режима укрытий буровых установок и технологических тепловых нагрузок.

2.1. Особенности определения тепловых нагрузок буровых установок.

2.2. Тепловой расчет буровых установок.

2.3. Теплопотери технологических растворов на буровых работах.

2.4. Исследование теплопоступлений привода дизельных электростанций.

3. Экспериментальные исследования по совершенствованию систем энергоснабжения геологоразведочных работ.

3.1. Анализ существующих систем утилизации теплоты дизельных электростанций.

3.2. Утилизация теплоты передвижных дизельных электростанций на установках колонкового бурения.

3.2.1. Результаты испытаний системы утилизации теплоты с использованием воздуха.

3.2.2. Результаты испытаний установки утилизации теплоты с водяным теплоносителем.

3.2.3. Утилизация теплоты передвижных дизельных электростанций для подогрева промывочной жидкости.

3.3. Совершенствование отопления установок колонкового бурения на основе воздушной системы утилизации теплоты передвижных дизельных электростанций.

3.4. Использование утилизированной теплоты на установках ударно-канатного бурения.

3.5. Совершенствование энергоисточников базовых объектов геологоразведочных работ.

Научные основы проектирования и моделирование режимов работы энергетических комплексов на основе утилизации теплоты дизельных электростанций.

4.1. Методика расчета установок утилизации теплоты дизельных электростанций.

4.2. Вывод уравнения теплового режима.

4.3. Преобразование уравнения теплового режима применительно к системам утилизации дизельных электростанций.

4.3.1. Аппроксимация функций.

4.3.2. Определение коэффициентов уравнения регрессии по экспериментальным данным.

4.4. Эффективность работы теплообменника в различных схемах утилизации теплоты.

4.5. Прогнозирование результатов работы теплообменника при проектировании установок утилизации теплоты дизельных электростанций.

5. Научные основы совершенствования и оптимизация систем энергоснабжения.

5.1. Классификация систем энергоснабжения геологоразведочных работ.

5.2. Типовые варианты энергообеспечения технологических потребителей при проведении геологоразведочных работ на твердые полезные ископаемые.

5.3. Типовые варианты энергообеспечения потребителей поселка.

5.4. Теоретические основы технико-экономического моделирования систем энергоснабжения.

5.5. Структура затрат по базовым вариантам систем энергоснабжения технологических потребителей.

5.6. Структура затрат по базовым вариантам систем энергоснабжения потребителей поселка.

5.7. Оптимизация систем энергоснабжения на основе технико-экономического моделирования.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Оптимизация энергетических комплексов при бурении геологоразведочных скважин в условиях Крайнего Севера"

Общая характеристика работы Актуальность проблемы. В ноябре 2004 года Министерством природных ресурсов РФ и Федеральным агентством по недропользованию разработана «Долгосрочная государственная программа изучения недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы России до 2020 года». В случае реализации программы планируется достигнуть уровня воспроизводства минерально-сырьевой базы, соответствующего началу 80ш годов. Предусмотренные в программе работы должны обеспечивать прирост ценности недр России при повышении эффективности геологоразведочных работ [176].

Дальнейшее развитие геологоразведочных работ связано с освоением труднодоступных регионов с суровыми климатическими условиями и, как правило, удаленных от энергосистем промышленных предприятий [83]. В таких условиях проблемы энергообеспечения приобретают первостепенное значение.

Бурение скважин является основным способом разведки месторождений полезных ископаемых и связано как с электропотреблением, так и с потреблением теплоты. Доля затрат на электро- и теплоснабжение может превышать 20% от общего объема затрат на геологоразведочные работы [104]. Причем, около половины всей потребляемой энергии вырабатывается малоэффективными дизельными электростанциями, тепловые потери которых превышают 60% [5,7].

Работа выполнена на основе теоретических, экспериментальных и опытно-производтвенных исследований, проведенных автором с 1980 по 2007 г.г. в соответствии с планами ОКР Мингео РСФСР, МПР РФ, Минобразования РФ и Федерального агентства по науке.

Основные задачи исследований.

Поставленная цель достигалась решением следующих задач: б

- исследования и разработка методики определения тепловых нагрузок для различных типов буровых установок;

- выбор оптимальных режимов работы для установок утилизации теплоты стационарных дизельных электростанций совместно с котельной установкой базового поселка; разработка модели системы утилизации теплоты и прогнозирование параметров теплоэнергетических установок в различных режимах работы на стадии их проектирования;

- исследование влияния технико-экономических параметров на выбор оптимального варианта энергоснабжения.

Методы исследований

Поставленные задачи решались путем:

- лабораторных и производственных опытно-экспериментальных исследований в области утилизации теплоты дизельных электростанций;

- математико-статистического анализа экспериментальных и производственных данных для разработки и обоснования качества регрессионной модели;

- исследования на основе моделирования параметров систем утилизации теплоты и оптимизации режимов работы теплоэнергетических установок;

Научная новизна данной работы заключается в том, что на основе теоретических и экспериментальных исследований автором впервые: выявлены основные закономерности изменения теплопотребления в структуре энергобаланса различных технологических потребителей, оказывающие существенное влияние на энергоемкость и эффективность геологоразведочных работ;

- установлена зависимость величины теплопотерь зумпфа от параметров промывочной жидкости и окружающей среды, что позволило определить величину технологического энергопотребления буровой установки; установлены закономерности изменения величины утилизированного теплового потока от нагрузки дизель-агрегата и расхода теплоносителя, что позволило обосновать параметры системы энергоснабжения, полностью обеспечивающей тепловую нагрузку установок колонкового и ударно-канатного бурения за счет утилизированной теплоты;

- получены зависимости величины приведенных затрат от технико-экономических факторов основных систем энергоснабжения, позволяющие определить величину текущих затрат и на этой основе выделить оптимальный в данный период вариант энергоснабжения, т.е. тот, затраты по которому минимальны; получены зависимости величины предельного расстояния подключения потребителей к госсети от технико-экономических параметров систем энергоснабжения, позволяющие оценить степень влияния утилизации теплоты на выбор оптимального варианта энергоснабжения буровых работ.

6. Разработана методика экономической оценки и выбора оптимального варианта энергоснабжения, основанная на сравнении изменения текущих затрат во времени.

Результаты исследований могут найти применение, как на геологоразведочных работах, так и в других отраслях, где используются дизельные электростанции.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и технико-технологических решений доказана большим фактическим материалом и сходимостью полученных теоретических результатов с экспериментальными данными. Новизна технических решений подтверждена авторскими свидетельствами на изобретение. Статистическая обработка результатов исследований проводилась с использованием ЭВМ. Приёмочные испытания установок утилизации теплоты проводились в производственных организациях под контролем государственных комиссий.

Личный вклад автора в разработку проблемы.

Все основные положения, результаты и выводы, приводимые в работе, получены автором лично. Он принимал непосредственное участие в разработке, лабораторных и производственных испытаниях теплоэнергетических установок. При решении отдельных задач участвовали коллеги автора и многие специалисты производственных организаций. По всем работам имеются совместные публикации и ссылки на них в диссертации.

Апробация работы

ПГО «Севвостгеология», АООТ «Гром» (г. Тюмень) (1980 - 1996г.г.), на совещаниях Ворошиловградского отделения СПКТБ «Геотехника» (1985 и

1990г.г.), а также в техническом управлении Мингео РСФСР и Управлении главного механика энергетики и связи Мингео СССР. Отдельные положения работ докладывались на научных Международных конференциях: «Новые идеи в науках о Земле» (1996 -2006), «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых» (1997 - 2007).

Реализация результатов работы

Установки утилизации теплоты передвижных и стационарных дизельных электростанций использовались на объектах ПГО «Севвостгеология», ПГО «Якутскгеология», ПГО «Тюменьгеология». На основании проведённых исследований, совместно с Ворошиловградским СПКТБ «Геотехника» разработана техническая документация на комплекс теплообеспеченйя КТБ-20, опытные образцы которого прошли приёмочные испытания и приняты к внедрению на объектах ПГО «Якутскгеология». Использование результатов исследований позволило получить экономический эффект в размере 570 тысяч рублей.

Публикации

Заключение Диссертация по теме "Технология и техника геологоразведочных работ", Меркулов, Михаил Васильевич

Основные результаты выполненных исследований сводятся к следующему.

4. Обоснована возможность и доказана высокая эффективность ■ использования утилизированной теплоты для обеспечения тепловых нагрузок установок ударно-канатного и колонкового бурения и обеспечения нормального температурного режима воздушной среды практически в любых климатических условиях.

5. Выполнен комплекс теоретических и экспериментальных исследований, послуживших основой для создания теплоэнергетических установок передвижных дизельных электростанций; установки успешно прошли приемочные испытания, показавшие, что применение их на ударно-канатном и колонковом бурении позволит повысить кпд энергоисточника вдвое, обеспечит экономию до 14 кг условного топлива в час.

7. Получена зависимость величины утилизированного теплового потока-от нагрузки дизельной электростанции и расхода теплоносителя, что позволило разработать математическую модель системы утилизации теплоты, которая дает возможность прогнозировать параметры системы в различных режимах ее работы.

10. Исследование технико-экономических моделей позволило выявить влияние утилизации теплоты на область оптимального использования систем энергоснабжения.

Обобщая результаты исследований можно сформулировать следующие защищаемые положения.

1. В энергетических затратах буровой установки необходимо учитывать тепловую нагрузку, которая преобладает в энергетическом балансе и оказывает существенное влияние на энергоемкость процесса бурения, значительное повышение эффективности геологоразведочных работ за счет снижения энергозатрат обеспечивается только при комплексном решении вопросов электро- и теплоснабжения.

2. Величину теплового потока, обеспечивающего заданную температуру промывочной жидкости необходимо определять с учетом технологических факторов и параметров окружающей среды по предложенной зависимости.

3. Существенно снизить энергетические затраты при бурении геологоразведочных скважин возможно на основе теплоэнергетических установок передвижных дизельных электростанций, разработанных для энергоснабжения буровых ударно-канатного и вращательного бурения, использование которых: позволило:

- полностью обеспечить энергетические нагрузки буровых установок;

- создать эффективную систему отопления, обеспечивающую заданный уровень температуры в рабочей зоне;

- вдвое увеличить кпд энергоисточника.

4. При оптимизации режимов работы теплоутилизационных установок необходимо использовать математическую модель, разработанную на основе теоретических и экспериментальных исследований, позволяющую выразить величину теплового потока в зависимости от температуры, расхода теплоносителя и нагрузки дизель-генератора, что дает возможность:

- определить величину теплового потока в различных режимах работы системы утилизации теплоты;

- выбрать режим работы, обеспечивающий максимальную экономию топлива.

5. Выбор оптимального варианта энергоснабжения должен производиться по предложенной методике, основанной на технико-экономическом моделировании систем энергоснабжения и сравнении финансовых потоков, изменяющихся во времени, причем, применение установок утилизации теплоты расширяет область оптимального использования систем энергоснабжения на основе дизельных электростанций.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленные в работе результаты теоретических, экспериментальных и производственных исследований содержат решение крупной научной проблемы, имеющей важное хозяйственное значение. Разработаны научно обоснованные технические и технологические рекомендации, позволяющие значительно повысить эффективность геологоразведочных работ на основе экономии энергоресурсов при комплексном решении вопросов электро- и теплоснабжения.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Меркулов, Михаил Васильевич, Москва

1. Аверкиев Ю.В. Дизель-электрические агрегаты завода «РУМО» для малой энергетики. «Горный журнал», 2004. Специальный выпуск.

2. Агафонов А.Н., Сайданов В.О., Гудзь В.Н. Комбинированные энергоустановки объектов малой энергетики. СПб., СПбГПУ, 2005.

3. Аксельбанд A.M. Судовые энергетические установки. JL, 1970.

4. Алексеев В.В. Экономия топливно-энергетических ресурсов в геологических организациях. Обзор ВИЭМС «Технология и техника разведки». М., 1983.

5. Алексеев В.В., Акимов В.Д., Пинчук Н.П. Двигатели внутреннего сгорания для производства геологоразведочных работ и основы технической термодинамики. М., Геоинформмарк, 2002.

6. Алексеев В.В., Гланц A.A., Алексеева Т.В. Энергоснабжение геологоразведочных организаций. М., 1980.

7. Алексеев В.В., Гланц А.А, Чайкин A.C. Передвижные и стационарные электростанции в геологоразведочных организациях. М., Недра, 1984.

8. Алексеев В.В., Гланц A.A. Экономия топливно-энергетических ресурсов в геологических организациях. М., Недра, 1986.

9. Алексеев А.П., Чекменев Е.Е., Кудряшов Г.Ф. Дизельные и карбюраторные электроагрегаты. Справочник. М., Машиностроение, 1973.

10. Андреев В.А. Судовые теплообменные аппараты. JL, 1968.

11. Аракелов В.Е. Исследование оптимальных схем и параметров теплоутилизационных установок. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. МЭИ. М., 1974.

12. Аронов И.З. Использование тепла ■ уходящих газов газифицированных котельных. М., 1967.

13. Атабеков В.Б. Передвижные электростанции М., Высшая школа, 1982.

14. Аттетков A.B., Галкин C.B., Зарубин B.C. Методы оптимизации. М., МГТУ имени Н.Э.Баумана, 2003.

15. Афанасьев В.Н., Исаев С.И., Кожинов И.А., и др. Задачник по технической термодинамике и теории тепломассообмена. М., Высшая школа, 1986.

16. Багаутдинов Г.А., Марков Ю.А., Маргулин А.П. и др. «Электропривод и электрификация приисков. М., Недра, 1989.

17. Баев С.Ф. Судовые компактные теплообменные аппараты. JL, 1965.

18. Баскаков А.П., Берг Б.В., Витт O.K. и др. Теплотехника. М., Энергоатомиздат, 1991.

19. Батенин В.М., Масленников В.М., Цой А.Д. О роли и месте децентрализованных источников энергии. «Энергосбережение», №1, 2003.

20. Башкатов Д.Н. Планирование эксперимента в разведочном бурении. М., Недра, 1985.

21. Башкатов Д.Н. Оптимизация разведочного бурения. Н-Новгород, 2007.

22. Белых Б.П., Щуцкий В.И., Заславец Б.И. и др. Электропривод и электрификация открытых горных работ. М., Недра, 1983.

23. Беляев И.Г. Эксплуатация утилизационных установок дизельных судов. М., Транспорт, 1979.

24. Битколов И.З. Жидкостные нейтрализаторы дизельного выхлопа. В сб. «Токсичность ДВС и пути ее снижения». М., 1968.

25. Богинский П.Я., Денисов В.И., Пономарев A.B. и др. Тепловой режим в зданиях буровой установки. М. Сб. научных трудов ЦНИГРИ, вып. 190. 1984.

26. Богинский П.Я., Разрезов Е.Д., Романов Н.Г. и др. К вопросу нормализации микроклимата в буровых зданиях. Сб. научных трудов «Охрана труда на геологоразведочных работах». М. 1982.

27. Богославский В.Н. Строительная теплофизика. М., Стройиздат, 1982.

28. Богославский В.Н. Тепловой режим здания. М., Стройиздат, 1979.

29. Богуславский В.И. Теплофизика аппаратов утилизации тепла. М. 1983.

30. Бородина O.A. Исследование и разработка методов перевода отопительных и производственных котельных в режим мини-ТЭЦ.

31. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. С-Пб., 2004.

32. Бородихин И.В. Исследование эффективности и оптимизация параметров ТЭЦ в комбинированных системах теплоснабжения с ДВС. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Новосибирск, 2004.

33. Бочаров А.И. Охрана труда при механическом колонковом бурении. Л., ЛГИ, 1983.

34. Брюховецкий О.С., Лимитовский A.M., Меркулов М.В., Калугин Е.В. Малая энергетика на базе возобновляемых источников энергии на объектах геологоразведочных работ. Горный журнал. Специальный выпуск. М. 2004.

35. Брюховецкий О.С., Лимитовский A.M., Меркулов М.В. О перспективе использования возобновляемых источников энергии при производстве геологоразведочных работ. Известия ВУЗов. «Геология и разведка».№ 3, 2007.

36. Будзко И.А., Гессен В.Ю. Электроснабжение сельского хозяйства. М., Колос, 1979.

37. Будзко И.А., Гессен В.Ю., Левин М.С. Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий. М., Колос, 1975.

38. Будзко И.А., Лещинская Т.Б., Сукманов В.И. Электроснабжение сельского хозяйства. М. Колос, 2000.

39. Булгаков К.В. Использование вторичных энергоресурсов. М., 1963.

40. Ванюшин Ю.Н., Глушков В.И. Утилизация тепла на компрессорных станциях магистральных газопроводов. М., 1978.

41. Веников В.А., Журавлев В.Г., Филиппова Т.А. Оптимизация режимов электростанций. М., Энергоиздат, 1981.

42. Вознесенский A.A. Использование отработавшего тепла от дизельных установок. М.-Харьков, 1936.

43. Вознесенский A.A. Повышение экономичности электростанций небольшой мощности. M-JI. 1961.

44. Ганджумян P.A. Математическая статистика в разведочном бурении. М., Недра, 1990.

45. Геркусов A.A. Оптимизация конструктивных параметров и режимов электропередач в системах электроснабжения. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Казань, 2004.

46. Гладилин JI.B. Основы электроснабжения горных предприятий. М., Недра, 1980.

47. Гойтова Т.Б. Развитие теоретических и практических электротехнических комплексов для нетрадиционной энергетики. Автореферат-диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. М., 2006.

48. Голубев В.К., Таранчук Н.В. Управление судовыми утилизационными установками. М., 1980.

49. Горшков JI.K., Гореликов В.Г. Температурные режимы алмазного бурения. М., Недра, 1992.

50. Гусев В.М., Ковалев Н.И., Попов В.П. и др. Теплотехника, отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. JL, Стройиздат, 1981.

51. Денисов В.Н. Нормализация теплового режима рабочих пространств установок геологоразведочного бурения. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. С-Пб, 1997.

52. Денисов В.Н., Богинский П.Я., Немченко A.A. и др. Тепловой режим зданий геологоразведочных буровых установок. М., ВИЭМС, 1985.

53. Денисов В.Н., Богинский П.Я. Нормализация температурных условий как фактор повышения качества буровых установок. Сб. научных трудов «Методы повышения качества и надежности геологоразведочной техники». М., 1983.

54. Денисов В.Н., Богинский П.Я. Оценка и пути повышения эффективности отопительно-вентиляционных систем передвижных зданий. В кн. «Повышениеэффективности отопительно-вентиляционных систем передвижных производственных зданий». Л., 1983.

55. Драганов Б.Х., Есин В.В., Зуев В.П. Использование возобновляемых и вторичных энергоресурсов в сельском хозяйстве. Киев, Высшая школа. 1988.

56. Драганов Б.Х., Есин В.В., Зуев В.П. Применение теплоты в сельском хозяйстве. Киев, Высшая школа. 1990.

57. Драганов Б.Х., Кузнецов A.B., Рудошпа С.П. Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве. Киев, Высшая школа. 1990.

58. Древе Г.В. Энергетические установки. М., 1975.

59. Дудолинн A.A. Исследование влияния климатических условий и типа ГТУ на выбор структуры тепловых схем парогазовых ТЭЦ утилизационного типа. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 2004.

60. Дьячек П.И. О тепловом режиме полов и частей зданий. Вкн. «Техника, технология и экономика строительства», вып. 7. Минск, 1981.

61. Елманов И.П. Бурение геологоразведочных скважин с продувкой воздухом в многолетнемерзлых породах. М., 1965.

62. Ермоленко М.Н. Рациональное использование теплоты в системах отопления и вентиляции компрессорных станций магистальных газопроводов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. С-Пб, 2004.

63. Есьман Б.И. Термогидравлика при бурении скважин. М., Недра, 1982.

64. Жернаков А.П., Акимов В.Д., Алексеев В.В. Экономия топливно-энергетических ресурсов при геологоразведочных работах. М., Геоинформмарк, 2000.

65. Зарубин B.C. Математическое моделирование в технике. М., МГТУ имени Н.Э.Баумана, 2003.

66. Зайцев И.А. Энергетические установки буксирных судов. Л., 1972.

67. Зотов Б.С. Тепловые установки. М., 1964.

68. Иконников С.А., Урлант Ф.Д. Проектирование судовых силовых установок. М., 1963.

69. Ильковский К.К., Ливинский А.П., Парников Н.М., Дьяконов П.М. Проблемы малой энергетики в энергоизолированных районах Сибири и Дальнего Востока. «Горный журнал», 2004. Специальный выпуск.

70. Исаев С.И., Кожинов И.А., Кафанов В.И. и др. Теория тепломассообмена. ' М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997.

71. Исаков Ю.Н., Кочинев Ю.Ю., Ливенцев Ф.Л. Расчет параметров систем использования вторичных энергоресурсов дизельных установок. М., «Двигателестроение», №11, 1980.

72. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел A.C. Теплопередача. М. Энергия, 1981.

73. Кабанцев А.И., Бочаров А.И., Ахмет-Валей X. и др. Охрана труда. М.,. 1986.

74. Кардыш В.Г. Повышение эффективности работы буровых станков. М.,, 1980.

75. Кардыш В.Г., Мурзаков В.Г., Окмянский A.C. Энергоемкость бурения геологоразведочных скважин. М., 1980.

76. Картавцев С.В. Теплоэнергетические системы и энергетические балансы промышленных предприятий. Магнитогорск, 2000.

77. Каспаров A.A. Гигиена труда и промсанитария. М., 1977.

78. Клер A.M., Деканова Н.П., Санеев Б.Г. и др. Оптимизация развития и функционирования автономных энергосистем. Новосибирск, 2001.

79. Кобелев A.B. Повышение эффективности систем электроснабжения с использованием возобновляемых источников энергии. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Липецк, 2004.

80. Козлов A.B., Слюсарев Н.И., Яковлев A.A. Расчет термодинамических параметров пены в циркуляционной системе скважины. В кн. «Промывка и крепление скважин». Л., ВИТР, 1990

81. Козловский А.Е. Оптимизация процесса бурения (структура и элементы управления). М., ВСЕГЕИ, 2000.

82. Козловский А.Е., Сердюков С.Г. Новые направления исследований по оптимизации процесса бурения. В сб. «Доклады 3-го Международного симпозиума по бурению скважин в осложненных условиях». СПб., СПГТИ, 1997.

83. Козловский Е.А. Избранное. М., РАЕН, 2004.

84. Козловский Е.А. Оптимизация процесса разведочного бурения. М. 1975.

85. Козловский Е.А., Питерский В.М., Мурашов С.Ф. Автоматизация управления геологоразведочным бурением. М., Недра, 1991.

86. Концепция развития и использования возможностей малой и нетрадиционной энергетики в энергетическом балансе России. М.: Минтопэнерго РФ, 1994.

87. Корпис Е.Е. Энергосбережение в системах кондиционирования воздуха. М., 1986.

88. Кочинев Ю.Ю. Исследование систем использования вторичных энергоресурсов установок с ДВС и разработка их оптимизации. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. JL, ЛПИ, 1979.

89. Кривов В.Г., Синатов С.А. Эффективность использования отходящей теплоты дизельной установки. М., «Двигателестроение», №6, 1981.

90. Кувшинов Ю.Я. Энергосбережение при кондиционировании микроклимата гражданских зданий. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. М., 1989.

91. Кудряшов Б.Б., Яковлев В.М. Бурение скважин в мерзлых породах. М., Недра, 1983.

92. Кудряшов Б.Б., Яковлев В.М. Бурение скважин в осложненных условиях. М., Недра, 1987.

93. Кудряшов Б.Б., Кирсанов А.И. Бурение разведочных скважин с применением воздуха. М., Недра, 1990.

94. Кудряшов Б.Б., Слюсарев Н.И., Козловский А.Е. Расчет давления нагнетания при бурении скважин с очисткой забоя пеной. «Разведка и охрана недр», №2, 1987.

95. Кузнецов A.B., Ачкасов K.J1. Устройство, эксплуатация и ремонт дизельных электростанций. М., 1974.

96. Кузнецов Е.П., Певзнер М.И., Чикунов В.П. Анализ и оценка эксплуатационных резервов экономии топлива в промышленных печах. Обзор Информэлектро, вып. 19, М., 1983.

97. Лапин Ю.В. Турбулентный пограничный слой в сверхзвуковых потоках газа. М., 1970.

98. Ливинский А.П., Борисов К.Б., Владимирова С.А. Эффективность использования мини-ТЭЦ в районах Крайнего Севера. «Горный журнал». 2004. Специальный выпуск.

99. Ливинцев Ф.Л. Силовые установки с двигателями внутреннего сгорания. Л., 1969.

100. Лимитовский М.А. Инвестиции на развивающихся рынках. М, 2002.

101. Лимитовский A.M. Компактные атомные и физико-химические установки как альтернативные источники энергии в отдаленных районах. «Горный журнал», 2004. Специальный выпуск.

102. Лимитовский A.M. Научные основы, оптимизация и совершенствование электроснабжения геологоразведочных работ. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. М., 1980.

103. Лимитовский A.M. Электрооборудование и электроснабжение геологоразведочных работ. М., АиБ, 1998.

104. Лимитовский A.M., Гланц A.A. Оптимизация и совершенствования электроснабжения геологоразведочных работ. М., 1983.

105. Лимитовский A.M., Гланц A.A., Меркулов М.В. Перспективы использования ветроэнергетики на геологоразведочных работах. В книге «Оптимизация и совершенствование электроснабжения геологоразведочных работ». М., «Недра», 1983.

106. Лимитовский A.M., Гланц A.A., Меркулов M.B. Утилизация тепла дизельных электростанций главный резерв экономии топливно-энергетических ресурсов ГРП. В книге «Оптимизация и совершенствование электроснабжения геологоразведочных работ». М., «Недра», 1983.

107. Лимитовский A.M., Коняхин В.И., Меркулов М.В. Динамика и особенности развития электрификации геологоразведочных работ за 1974-1979 гг. ВИНИТИ № 3790=80. Деп. от 21.08.80.

108. Лимитовский A.M., Марков Ю.А., Меркулов М.В. и др. «Электро- и теплоснабжение геологоразведочных работ», М.: Недра, 1988.

109. Лимитовский A.M., Марков Ю.А., Меркулов М.В. и др. Роторный теплообменник. Авторское свидетельство № 1177644.

110. Лимитовский A.M., Марков Ю.А., Меркулов М.В. и др. Совершенствование систем электроснабжения ГРП Северо-Восточных районов СССР. «Технология и техника reo лого-разведочных работ». Межвузовский сборник №9, МГРИ, 1987.

111. Лимитовский A.M., Марков Ю.А., Меркулов М.В, Хрипко AM. Анализ возможных схем утилизации тепла стационарных дизельных электростанций. «Технология и техника геологоразведочных работ». Межвузовский сборник, МГРИ, 1984.

112. Лимитовский A.M., Меркулов M.B. К вопросу определения сечения проводов ЛЭП на геологоразведочных работах. ВИНИТИ № 559=81 Деп. от 5.02.81.

113. Лимитовский A.M., Меркулов М.В. Перспектива применения малых теплоэлектроцентралей для геологоразведочных работ отдаленных районов. «Технология и техника геологоразведочных работ». Межвузовский сборник №8, МГРИ, 1985.

114. Лимитовский A.M., Меркулов М.В. О возможности применения ветроагрегатов на геологоразведочных работах. Известия ВУЗов «Геология и разведка» № 8, 1980.

115. Лимитовский A.M., Меркулов М.В., Калугин Е.В. Влияние тепловой нагрузки буровой установки на выбор системы энергоснабжения. Известия ВУЗов «Геология и разведка» № 2, 2006.

116. Лимитовский A.M., Меркулов М.В., Калугин Е.В. Экспериментальные данные исследований утилизационной установки дизельной электростанции ДЭС-бОр. Известия ВУЗов «Геология и разведка» № 6, 2006.

117. Лимитовский A.M., Меркулов М.В., Калугин Е.В. Утилизация тепла дизель-электрических станций при ведении геологоразведочных работ в северных районах. «Горный журнал». 2004. Специальный выпуск.

118. Лимитовский A.M., Меркулов М.В., Хрипко A.M. Экономия топливно-энергетических ресурсов за счет утилизации тепла передвижных дизельных электростанций. Известия ВУЗов «Геология и разведка»№1, 1984.

119. Лимитовский A.M., Меркулов М.В., Хрипко A.M. Промышленно-экспериментальные исследования утилизаторов тепла передвижных дизельных электростанций на буровых работах. Известия ВУЗов «Геология и разведка» №2, 1984.

120. Лимитовский A.M., Меркулов М.В., Хрипко A.M. Результаты промышленно-экспериментальных исследований утилизаторов тепла ДЭС. «Разведка и охрана недр», №2, 1985.

121. Лимитовский A.M., Меркулов M.B, Хрипко A.M. Вопросы утилизация тепла дизельных электростанций геологоразведочных работ. ВИНИТИ №5603-81. Деп 5.1181г.

122. Лимитовский A.M., Меркулов М.В, Шляпцев Д.Б Особенности расчета электрических сетей геологоразведочных работ. ВИНИТИ № 3801-84. Деп. 07.06.84г.

123. Лисенко В.Г., Щелоков A.M., Ладыгичев М.Г. Хрестоматия энергоснабжения. Справочник в 2 книгах. М., Теплоэнергетик, 2002.

124. Лыков A.B. Тепломассообмен. Справочник. М., Энергия, 1978.

125. Марамзин A.B., Резанов A.A. Бурение разведочных скважин в районах распределения многолетнемерзлых пород. М., 1971.

126. Меркулов М.В. Анализ энергопотребления и его влияние на эффективность геологоразведочных работ. «Горный информационно-аналитический бюллетень» №8, 2008. Деп. № 641/08-08 от 21.04.08.

127. Меркулов М.В. Исследование температурного режима буровой установки в условиях Крайнего Севера. В сб.: «Тезисы научной конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов МГРИ.» М., МГРИ, 1988.

128. Меркулов М.В. Обеспечение энергетических нагрузок буровой установки за счет утилизации теплоты дизельных электростанций. «Горный информационно-аналитический бюллетень» №8, 2008. Деп. № 643/08-08 от 21.04.08.

129. Меркулов М.В. Определение тепловых нагрузок установок колонкового бурения. «Горный информационно-аналитический бюллетень» №8, 2008. Деп. №642/08-08 от 21.04.08.

130. Меркулов М.В. Оценка теплопотерь производственных потребителей при бурении скважин. В сб.: «Новые идеи в науках о Земле». Тезисы докладов международной научной конференции. М., МГГА, 1999.

131. Меркулов М.В. Перспективы использования установок утилизации теплоты ДЭС при разведочном бурении на нефть и газ. «Новые идеи в науках о

132. Земле». Тезисы докладов международной научной конференции. М., МГГА, 1997.

133. Меркулов М.В. Прогнозирование параметров установки утилизации теплоты в различных режимах работы. «Горный информационно-аналитический бюллетень» №8, 2008. Деп. № 644/08-08 от 28.04.08.

134. Меркулов М.В. Структура теплопотребления и пути повышения эффективности теплоэнергетики ГРР. «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых на рубеже ХХ-ХХ1 века». Тезисы докладов. М., МГГА, 2000.

135. Меркулов М.В. Теплотехника и теплоснабжение ГРР. М., РГГРУ. 2008.

136. Меркулов М.В. Улучшение условий труда и повышение эффективности буровых работ за счет использования вторичных энергоресурсов. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., МГРИ, 1989.

137. Меркулов М.В., Андреев В.И. Разработка математической модели утилизации теплоты дизельных электростанций на геологоразведочных работах. Известия ВУЗов «Геология и разведка» № 1, 1996.

138. Меркулов М.В., Богодист С.Г., Лимитовский A.M. и др. Устройство утилизации тепла двигателя внутреннего сгорания. Авторское свидетельство №1677361. 1994.

139. Меркулов М.В., Волченсков В.И. Обоснование и выбор оптимального варианта энергоснабжения объектов ГРР. «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых на рубеже XX-XXI века». Тезисы докладов. М., МГГА, 1998.

140. Меркулов М.В., Галиуллин В. Тепловые насосы и возможность их применения на геологоразведочных работах. «Новые идеи в науках о Земле». Тезисы докладов международной научной конференции. М., МГГА. 1996.

141. Меркулов М.В., Ивченко И.А. Возможность использования ВИЭ в России. Энергия ветра, солнца, биомассы. «Новые идеи в науках о Земле». Тезисы докладов VIII международной научной конференции. Т. 6, М., РГГРУ; 2007.

142. Меркулов М.В., Калугин Е.А. Перспективные направления экономии, топливно-энергетических ресурсов на геологоразведочных работах. Новые идеи в науках о Земле». Тезисы докладов международной научной конференции. М., МГГРУ.2003.

143. Меркулов М.В., Калугин Е.А. Повышение эффективности дизельных электростанций на геологоразведочных работах. «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых». Тезисы докладов. М., РГГРУ, 2004.

144. Меркулов М.В., Калугин Е.А. Теоретические и экспериментальные исследования утилизационных установок дизельных электростанций. «Новые идеи в науках о Земле». Тезисы докладов VII международной научной конференции. М., РГГРУ, 2005.

145. Меркулов М.В., Косьянов В.А. Обоснование оптимального варианта энергоснабжения на основе технико-экономического моделирования. «Горный информационно-аналитический бюллетень» №8, 2008. Деп. № 644/08-08 от 28.04.08.

146. Меркулов М.В., Косьянов В.А., Соловьев Н.В. Повышение эффективности буровых работ путем совершенствования систем их электроснабжения. «Разведка и охрана недр». №11 2007.

147. Меркулов М.В, Косьянов В.А Теплотехника и теплоснабжение геологоразведочных работ. М., МГГА, 2001.

148. Меркулов М.В., Слоистов С.М. Определение средней скорости ветра в ветроэнергетических расчетах. Тезисы докладов V международной научной конференции. «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых». М., РГГРУ, 2006.

149. Михайлов В.В., Гудков Л.В., Терещенко A.B. Рациональное использование топлива и энергии в промышленности. М., 1978.

150. Михалин И.Г. Эксплуатация дизельных электростанций. М., 1972.

151. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М., Энергия, 1977.

152. Муравейник В.И., Курас Д.М., Тимофеев В.Н. Состояние микроклимата рабочих мест буровых установок и пути его нормализации. М., ВИЭМС, 1978.

153. Назарова З.М., Гольдман E.JL, Комащенко В.И. Управление, организация и планирование геологоразведочных работ. М., Высшая школа. 2004.

154. Немцов З.Ф., Арсентьев Г.В. Теплоэнергетические установки. М., 1982.

155. Нефедова Н.И. Моделирование процессов тепло- массообмена при утилизации высоковлажных тепловых вторичных энергоресурсов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 2006.

156. Озерный М.И. Электрооборудование и электроснабжение подземных разработок угольных шахт. М., Недра, 1975.

157. Октябрьский Р.Д., Буц Д.Н. Оптимизация теплообменных установок. Водоснабжение и санитарная техника, №1, 1991.

158. Олесевич К.А., Олесевич А.К., Осипов М.И. Экспериментальные исследования теплогидравлических характеристик кожухотрубного теплообменного аппарата с винтовой перегородкой. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. №2, 2007.

159. Осипов A.JI. Исследование и разработка схем теплоснабжения для использования низкопотенциального тепла на основе применения теплонасосных установок. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Казань, 2005.

160. Осташенков В.Ф. Теплотехнические испытания судовых энергетических установок. М., Транспорт, 1975.

161. Отчет о НИР: «Оптимизация и совершенствование способов производства, распределения и потребления энергии на ГРР». М. 1986г. № гос. регистрации 8101381.

162. Отчет о НИР: «Оптимизация и совершенствование способов производства, распределения и потребления энергии на ГРР». М., 1987г. № гос. регистрации 01860008267.

163. Павлов И.И., Федоров М.Н. Котельные установки и тепловые сети. М., Стройиздат, 1977.

164. Парийский Ю.М., Пискачева Т.Ю. Термогидравлические процессы при бурении скважин и методика их математического моделирования. JL, Записки ЛГИ, №116, 1988.

165. Плащанский Л.А. Основы электроснабжения горных предприятий. М., МГГУ, 2006.

166. Попель О.С. Исследование и разработка систем энергоснабжения с использованием возобновляемых источников энергии. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. М., 2007.

167. Промышленный и энергетический потенциал России в 2004 г. М., «Энергонадзор и энергобезопасность». №1, 2005.

168. Ребрик Б.М., Меркулов М.В., Сергеев С.Н., Хаустов И.П., Петров И.П., Тихонов Ю.В. Итоги конкурса по разработке новой техники. «Разведка и охрана недр», № 2, 1990.

169. Ребрик Б.М., Меркулов М.В., Некоз С.Ю., Смирнов Д.А. Затраты энергии, времени и оценка технической эффективности процесса бурения скважин. «Новые идеи в науках о Земле». Тезисы докладов международной научной конференции. М., МГТРУ.2003.

170. Ребрик Б.М., Некоз С.Ю., Меркулов М.В. и др. Особенности затрат энергии, времени и оценка технической эффективности процесса бурения скважин. Известия ВУЗов «Геология и разведка» №3, 2003.

171. Румшинский JI.3. Математическая обработка результатов эксперимента. М., 1971.

172. Сальников B.C. Научное обоснование эффективности энергопотребления технологических систем. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Тула, 2003.

173. Селиверстов В.М. Утилизация тепла в судовых дизельных установках. Л., 1973.

174. Сидельников А.И. Разработка методики технико-экономического обоснования структуры и параметров энергокомплекса на базе возобновляемых источников энергии. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 2006.

175. Слюсарев Н.И., Козловский А.Е., Лоскутов Ю.Н. Технология и техника бурения геологоразведочных скважин с промывкой пеной. С-Пб., Недра, 1996.-,

176. Солоницын А.Г. Локальные электроэнергетические системы с широким использованием возобновляемых источников. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Владивосток, 2007.

177. Сушко С.Н. Оптимизация параметров энергоблоков угольных мини-ТЭЦ, работающих в автономных системах энергоснабжения. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Иркутск, 2006.

178. Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин. Под редакцией Е.А. Козловского. М., 1984.

179. Справочник по бурению геологоразведочных скважин. Под редакцией Е.А. Козловского. СПб., Недра, 2000.

180. Справочник. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. Под общ. ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. М., Энергоатомиздат, 1991.

181. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. И.Н Бронштейн, К.А. Семендяев. М., 1986.

182. Справочник по теплоснабжению сельскохозяйственных предприятий. Под общей редакцией В.В. Уварова. М., 1983.

183. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электросети. Под общей редакцией Федорова A.A. и Сербиновского Г.В. М., Энергия, 1980.

184. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Электрооборудование и автоматизация. Под общей редакцией Федорова A.A. и Сербиновского Г.В. М., Энергия, 1980.

185. Справочник энергетика геологоразведочных организаций. Под редакцией В.В. Алексеева. М., Недра, 1981.

186. Теплотехнический справочник. Под редакцией П.Д. Лебедева. Т I и II. М., 1978.

187. Теплотехника. Под редакцией А.П. Баскакова. М., Энергоиздат, 1991.

188. Тихомиров К.В., Сергиенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. М., БАСТЕТ, 2007.

189. Ушаков К.З., Кирин Б.Ф., Ножкин Н.В. и др. Охрана труда. М., 1986.

190. Федоров A.A., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М., Энергия, 1979.

191. Харитонов Б.А., Исаков Ю.Н., Кочинев Ю.Ю. и др. Комплексная утилизация тепла в энергетических установках. Научные труды, вып. №358, «Теплоэнергетика». Л., ЛИИ, 1977.

192. Хряпченков A.C. Судовые вспомогательные и утилизационные парогенераторы. Л., Судостроение, 1979.

193. Чайкин A.C., Наугольнов С.И., Алексеев В.В. Методические рекомендации по нормированию расхода топлива на работу геологоразведочного оборудования с приводом от двигателей внутреннего сгорания. М., ВИЭМС, 1989.

194. Шищенко Р.Н., Есьман Б.Н. Гидравлика промывочных жидкостей. М., Недра, 1976.

195. Шлиновой В.А. Оптимизация и совершенствование энергоснабжения нефтегазодобычи. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Новосибирск, 2006.

196. Штерн В.Н. Эксплуатация дизельных электростанций. М., 1980

197. Шувалов В.И. Проблемы безопасной добычи полезных ископаемых в России. «Вестник РАЕН XXI. Горнометаллургическая секция». М., РАЕН, 2007.

198. Щавелев Д.В. Разработка системы очистки отработавших газов судовых дизелей с использованием жидкостных контактных аппаратов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Н-Новгород, 2005.

199. Эконометрика. Под редакцией И.И. Елисеевой. М., 2004

200. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года. М., «Российское информационное агентство ТЭК», 2003.

201. Яковлев A.M., Саламатин А.Н. Методика расчета параметров циркуляции газожидкостных систем при бурении скважин., В кн. «Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые». Свердловск, 1981.

202. Яковлев A.M., Коваленко В.И. Бурение скважин с пеной на твердые полезные ископаемые. JL, Недра, 1987.

203. Chow W.K. Ventilation design use computational fluid dynamics as a study tool. Build. Ser. Eng. Res. and technol. 1995. - 16, №2.

204. Mitchell B.J. Test dats fill theory dop an using foam as drilling fluid. "Oil and Gas". J., 1971, vol. 69,36.

205. Reay D.A., Wright A. Innovation for energy efficiency. Oxfard, Pergamon, 1981.

206. Smith C.B. Energy management principles. Elmsford, New York, Pergamon, 1985.

207. Treris L.L. (ed.) Wind Energy Conversion Systems, Prentice Hall Int. Ltd., Hemel Hemstead (UK), 1990.

Информация о работе

Меркулов, Михаил Васильевич
доктора технических наук
Москва, 2008
ВАК 25.00.14

Диссертация

Оптимизация энергетических комплексов при бурении геологоразведочных скважин в условиях Крайнего Севера - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы