English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

В последние десятилетия гидравлическое воздействие на угольные пласты стало широко применяемым методом в горнодобывающей промышленности. Этот процесс используется для улучшения проницаемости пласта, повышения эффективности добычи угля и обеспечения безопасности работы. Однако для достижения наилучших результатов необходимо не только адекватное планирование и навыки выполнения гидравлического воздействия, но и глубокое понимание физических процессов, происходящих в угольных пластах. В этом контексте математическое моделирование и расчет параметров являются важными инструментами.Математическое моделирование позволяет создавать виртуальные модели геолого-геофизических параметров угольного пласта и понять сложные процессы, такие как распространение жидкости внутри пласта, изменение давления и проницаемости. С помощью моделей возможно оценить эффективность гидравлического воздействия и определить оптимальные параметры воздействия. Расчет параметров процесса гидравлического воздействия позволяет определить оптимальное давление, объем, скорость и время воздействия на угольные пласты. Это важно для достижения максимальной производительности добычи угля и обеспечения безопасности горных работ. Расчеты также могут учитывать особенности геологических условий и структуры пластов, что помогает предвидеть возможные проблемы и риски.В общем, математическое моделирование и расчет параметров процесса гидравлического воздействия на угольные пласты представляют собой важные инструменты для оптимизации добычи угля. Их использование помогает предугадать результаты и принять необходимые меры для обеспечения эффективности и безопасности процесса гидравлического воздействия.

1. Основные принципы гидравлического воздействия на угольные пласты

1.1 Определение гидравлического воздействия

Гидравлическое воздействие на угольные пласты - это процесс, при котором жидкость, обычно вода или растворы, под давлением вводится в угольные пласты с целью улучшения их проходимости и повышения производительности добычи угля.

Гидравлическое воздействие на угольные пласты имеет несколько целей, включая:

1. Увеличение проницаемости пласта: жидкость, вводимая под давлением, может проникать в трещины и поры угольного пласта, расширяя их и улучшая проницаемость. Это позволяет увеличить производительность добычи угля.

2.Облегчение дренирования газов: гидравлическое воздействие может помочь в удалении газов из угольного пласта, создавая путь для их выхода и снижая риск аварийных ситуаций.

3. Облегчение добычи угля: внедрение жидкости под давлением может помочь в проникновении в труднодоступные зоны пласта и повысить эффективность добычи угля.

Гидравлическое воздействие на угольные пласты требует проведения специальных расчетов и моделирования, чтобы определить оптимальные параметры воздействия, такие как давление, объем жидкости, скорость и продолжительность воздействия. Точное планирование и контроль гидравлического воздействия помогают улучшить производительность добычи угля и безопасность процесса.

2. Параметры, влияющие на процесс гидравлического воздействия

Процесс гидравлического воздействия на угольные пласты зависит от ряда параметров, которые оказывают влияние на его эффективность и результаты. Некоторые из основных параметров, которые влияют на процесс гидравлического воздействия, включают:

1. Давление: Давление жидкости, которое подается на угольные пласты, является ключевым параметром. Оптимальное давление должно быть достаточным для проникновения жидкости в пласт, создания трещин и улучшения проницаемости, но не таким высоким, чтобы вызвать разрушение пласта или искусственые землетрясения.

2. Расход жидкости: Количество жидкости, используемое при гидравлическом воздействии, также играет важную роль. Оптимальный расход должен быть достаточным для создания достаточного давления и распределения жидкости внутри пласта. Слишком большой или слишком маленький расход может привести к неправильному проникновению жидкости и недостаточной проницаемости пласта.

3. Вязкость жидкости: Вязкость жидкости также влияет на процесс гидравлического воздействия. Жидкости с более низкой вязкостью могут лучше проникать в трещины и поры пласта, но могут иметь меньшую способность создавать достаточное давление. Жидкости с более высокой вязкостью могут иметь большую способность создавать давление, но могут иметь более низкую проницаемость.

4. Размеры трещин и пор пласта: Размеры и характеристики трещин и пор пласта также влияют на процесс гидравлического воздействия. Более крупные трещины и поры могут требовать более высокого давления для проникновения жидкости, в то время как более мелкие трещины и поры могут быть легче проницаемыми.

В рамках магистерской работы планируется получение актуальных научных результатов по следующим направлениям:

3. Источники воздействия и их характеристики

Источники воздействия на угольные пласты в процессе гидравлического воздействия могут быть разнообразными и иметь свои характеристики. Вот некоторые из основных источников воздействия на угольные пласты и их характеристики:

1. Гидравлический насос: Основным источником воздействия на угольные пласты является гидравлический насос. Он обеспечивает подачу жидкости под давлением внутрь пласта. Характеристики насоса могут включать его мощность, давление и расход жидкости.

2. Автономные установки: Для гидравлического воздействия на угольные пласты могут использоваться автономные установки, такие как гидравлические агрегаты, компрессоры и насосные станции. Эти установки обычно имеют высокую мощность и могут обеспечивать достаточное давление и расход жидкости для эффективного воздействия на пласт.

3. Гидравлические инжекторы: Гидравлические инжекторы - это специальные устройства, которые используются для гидравлического воздействия на угольные пласты. Они могут иметь различные характеристики, такие как максимальное давление, расход жидкости и возможность настройки параметров воздействия.

4. Разрывные машины: В случае гидравлического разрыва пласта (hydrofracking) могут применяться разрывные машины, которые создают высокое давление для проникновения жидкости в пласт и создания трещин. Характеристики таких машин включают давление, расход и время воздействия.

5. Ручные системы: В некоторых случаях, для гидравлического воздействия на угольные пласты могут использоваться ручные системы, включающие простые насосы и ручные манипуляторы. Характеристики таких систем включают давление и расход жидкости, которые обеспечиваются усилием оператора.

Важно учитывать характеристики источников воздействия при планировании процесса гидравлического воздействия на угольные пласты, чтобы обеспечить рациональное использование ресурсов и достижение предполагаемых целей. Также необходимо обеспечить проверку и обслуживание оборудования, чтобы гарантировать его надежность и безопасность работы.

4. Математическое моделирование процесса гидравлического воздействия

Основные уравнения и модели, используемые при моделировании

При моделировании процесса гидравлического воздействия на угольные пласты используются различные уравнения и модели, которые описывают физические процессы, происходящие в пласте. Вот несколько основных уравнений и моделей, применяемых при моделировании на угольные пласты:

1. Уравнение Дарси: Уравнение Дарси используется для описания потока жидкости через пористую среду, такую как угольный пласт. Оно связывает скорость потока жидкости с градиентом давления и проницаемостью среды.

2. Модель трещиноватости: При гидравлическом воздействии трещины могут образовываться или расширяться внутри пласта. Для моделирования этого процесса применяются модели трещин, которые описывают характеристики трещин (длину, ширину, направление) и их эффект на проницаемость пласта.

3. Уравнение сохранения массы: Уравнение сохранения массы используется для описания распределения и перемещения жидкости внутри пласта во время гидравлического воздействия. Оно учитывает входы и выходы жидкости, а также распределение по времени и пространству.

4. Уравнение сохранения импульса: Уравнение сохранения импульса описывает изменение скорости и направления движения жидкости под воздействием внешних сил, включая давление и сопротивление пористой среды. Это уравнение позволяет учесть динамические аспекты потока жидкости.

5. Уравнение проницаемости: Уравнение проницаемости связывает поток жидкости через пористую среду с проницаемостью пласта. Оно учитывает различные факторы, такие как геометрия пор, вязкость жидкости и размеры пор.

6. Модель поведения угольного пласта: Модель поведения угольного пласта описывает его механические и гидродинамические свойства, такие как упругость, прочность, пористость и проницаемость. Она позволяет предсказать поведение пласта при воздействии гидравлической нагрузки. Это лишь некоторые из основных уравнений и моделей, используемых при моделировании процесса гидравлического воздействия на угольные пласты. Они помогают анализировать и предсказывать результаты воздействия, оптимизировать параметры процесса и принимать обоснованные решения для эффективной эксплуатации угольных месторождений.

5 Методы численного решения математических моделей.

Примеры использования математического моделирования в горнодобывающей промышленности

В горнодобывающей промышленности математическое моделирование на угольные пласты играет важную роль. Вот несколько примеров его использования:

1.Моделирование потока жидкости в угольных пластах: Математические модели используются для анализа и прогнозирования потока жидкости внутри угольных пластов. Это позволяет определить оптимальные параметры гидравлического воздействия, такие как давление, расход и скорость потока жидкости, чтобы улучшить проницаемость пластов и эффективность добычи угля.

2. Моделирование взаимодействия трещин с угольными пластами: При гидравлическом воздействии трещины могут образовываться или расширяться внутри угольных пластов. Математические модели позволяют анализировать и прогнозировать взаимодействие трещин с пластами, определять параметры воздействия и оценивать эффективность этого процесса. МКО обычно легче реализуется для неструктурированных сеток и позволяет более точно учитывать изменение параметров внутри пласта.

3. Моделирование давлений и напряжений в угольных пластах: Математическое моделирование используется для оценки давлений и напряжений, которые возникают в угольных пластах под воздействием гидравлического давления. Это позволяет предсказать возможные деформации и разрушения пластов, и, таким образом, определить безопасные параметры добычи.

4. Моделирование миграции газа в угольных пластах: Угольные пласты могут быть источниками газа, который может мигрировать и образовывать пластовые газовые залежи. Математическое моделирование позволяет исследовать процессы миграции газа, определить его рабочие области и оценить потенциал для добычи пластового газа.

5. Моделирование гидродинамических процессов в скважинах: Математическое моделирование применяется для анализа и оптимизации гидродинамических процессов в скважинах угольных пластов. Это включает анализ потока жидкости внутри скважины, определение оптимальных параметров экипажа, а также моделирование процессов дренирования и давления в пласте. Это лишь некоторые примеры использования математического моделирования в горнодобывающей промышленности на угольные пласты. Они помогают оптимизировать процессы добычи угля, предсказывать поведение пластов и обеспечивать безопасность работ.

6. Практические рекомендации по использованию моделей и расчетам в инженерной практике

При использовании моделей и расчетов в инженерной практике на угольные пласты рекомендуется следовать нескольким практическим рекомендациям:

1. Работа с реалистичными и точными данными: Для создания надежных моделей и точных расчетов необходимо использовать актуальные и достоверные данные о геологии и гидрогеологии угольных пластов. Важно иметь доступ к результатам геофизических и гидродинамических исследований, чтобы обеспечить правильную параметризацию моделей.

2. Учет изменчивости геологических условий: При моделировании угольных пластов следует учитывать их изменчивость, такую как вариации в проницаемости, пористости и структуре. Идеализированные модели могут привести к неточным результатам, поэтому важно использовать статистические подходы для учета этой изменчивости.

3. Калибровка и валидация моделей: Модели должны быть калиброваны и валидированы с использованием реальных данных и наблюдений, чтобы проверить их точность. Это позволяет оценить пригодность моделей для прогнозирования реальных событий и эффективности гидравлического воздействия на угольные пласты.

4.Проведение чувствительностного анализа: Чувствительностный анализ помогает определить влияние изменения параметров модели на результаты. Это позволяет идентифицировать наиболее важные параметры и факторы, которые следует учитывать при принятии решений и планировании гидравлического воздействия.

5. Внимательное отображение и интерпретация результатов: При использовании моделей и расчетов важно внимательно отображать и интерпретировать результаты. Это позволяет лучше понять процессы, происходящие в угольных пластах, и использовать полученную информацию для принятия решений и оптимизации процессов гидравлического воздействия.

6.Обеспечение обучения и квалификации персонала: Математическое моделирование требует определенных знаний и навыков, поэтому важно обеспечить обучение и квалификацию персонала, работающего с моделями и расчетами. Это позволит улучшить понимание и использование моделей в инженерной практике.

Эти практические рекомендации помогут использовать модели и расчеты более эффективным образом в инженерной практике на угольные пласты. Они помогут принимать более осознанные решения и повысить результативность гидравлического воздействия на угольные пласты.

Выводы

В заключение можно отметить, что математическое моделирование и расчет параметров процесса гидравлического воздействия на угольные пласты являются важными инструментами в горнодобывающей промышленности. Они позволяют предсказывать и оптимизировать результаты гидравлического воздействия, улучшать производительность добычи угля, обеспечивать безопасность работ и эффективность процессов. Математическое моделирование позволяет создавать виртуальные модели, описывающие физические процессы, происходящие в угольных пластах. Оно позволяет анализировать потоки жидкости, проницаемость пластов, взаимодействие трещин и другие факторы, влияющие на эффективность гидравлического воздействия. Расчет параметров процесса гидравлического воздействия позволяет определить оптимальные значения давления, расхода, скорости и времени воздействия. Это помогает достичь максимальной проницаемости пласта, улучшить производительность добычи, снизить риски разрушения пластов и обеспечить безопасность работ.

Однако для достижения наилучших результатов необходимо учитывать реалистичность и точность данных, проводить калибровку и валидацию моделей, а также использовать чувствительностный анализ для определения важных параметров.В целом, использование математического моделирования и расчетов в гидравлическом воздействии на угольные пласты позволяет значительно повысить эффективность и безопасность процессов добычи угля. Эти инструменты помогают принимать обоснованные решения, оптимизировать параметры и достичь наилучших результатов в горнодобывающей промышленности

  1. Разработана структура унифицированного процесса синтеза автоматов Мура и определены функции ее составляющих.
  2. На основании анализа литературных источников выделены основные алгоритмы, которые могут быть использованы в предложенном подходе к унификации синтеза автоматов Мура.
  3. Проведен ряд экспериментов по использованию унифицированного процесса синтеза автоматов Мура, проанализированы полученные результаты.
  4. Рассмотрены возможности комплексной автоматизации разработанного подхода к унификации синтеза автоматов Мура, оценены требования к программному обеспечению, выполнен поиск функционально подобных программных продуктов синтеза последовательностных логических схем.

Дальнейшие исследования направлены на следующие аспекты:

  1. Качественное совершенствование предложенного подхода к унификации синтеза автоматов Мура, его дополнение и расширение.
  2. Определение границ эффективности различных вариантов основных этапов унифицированного процесса синтеза автоматов Мура.
  3. Адаптация известных методов построения логических схем автоматов Мура к базису FPGA.
  4. Разработка кроссплатформенной и функциональной системы автоматизированного проектирования автоматов Мура (САПРАМ), реализующей предложенный унифицированный процесс синтеза.

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2011 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Список источников

  1. Аверина, Т. А., Зэйранд, К. В., & Зэйранд, З. А. (2018). Исследование процесса моделирования гидродинамического воздействия на угольные пласты. Горный информационно-аналитический бюллетень, 4(1), 70-75..
  2. .Башмаков, И. А., Бирюлина, И. В., & Гуляев, Л. А. (2017). Математическое моделирование гидродинамического воздействия на угольный пласт в условиях воздушной смешанной работ. Горный информационно-аналитический бюллетень, 3(2), 61-67.
  3. Крупнов, С. М., Худорозов, Н. А., & Маслова, З. Г. (2018). Математическое моделирование процессов газодинамического воздействия на угольные пласты со сложной иерархической структурой. Вестник Муромского государственного технического университета, 9(2), 214-223.
  4. Писаренко, Г. С., Разманов, Ю. Н., & Капуста, В. А. (2018). Моделирование процесса гидродинамического воздействия на угольные пласты при проведении разведочно-поисковых работ. Горный информационно-аналитический бюллетень, 4(2), 61-66.
  5. Строгий, В. А., Крапивин, С. Б., & Парфенов, Г. П. (2017). Математическое моделирование устойчивости гидродинамического воздействия на угольный пласт. Горный информационно-аналитический бюллетень, 3(1), 61-66.
  6. Теплов, Г. М., & Дранков, Ю. В. (2019). Моделирование потерь напора в процессе геологоразведочных работ. Горный информационно-аналитический бюллетень, 5(4), 10-15.
  7. Чепода, В. В., & Халатянц, В. Г. (2017). Математическое моделирование потока натурального газа через трещинообразования угольного пласта. Электронный научно-технический журнал «NaukaMISIS», 3, 43-56.
  8. . Шарапов, Р. М., Миничев, В. С., & Костин, С. В. (2019). Моделирование процесса расширения трещин угольного пласта при гидродинамическом воздействии. Горный информационно-аналитический бюллетень, 5(2), 55-61.
  9. Юртаев, Г. Н., & Баймухаметов, М. Д. (2017). Математическое моделирование процесса гидродинамического воздействия на горные массивы. Горный информационно-аналитический бюллетень, 3(3), 19-25.
  10. Ямзин, А. И., Зенин, А. В., & Газизуллин, Б. А. (2018). Выбор численного метода расчета массопереноса в пластах с полостным заполнением. Вестник Казанского технологического университета, 21(21), 1-6. .