Глава промышленной группы АО «КЕРАМАКС» Артём Андреевич Комаров обратил внимание, что при извлечении руды с больших глубин, для поддержания производительности и обеспечения безопасности, горнодобывающие компании вынуждены решать вопросы, связанные с перепадами температур и деформациями горных пород.
Например, геотермальный градиент представляет собой значительную проблему, поскольку шахты углубляются глубже в земную кору. Температура и давление увеличиваются со скоростью примерно 25°C и 35 миллионов паскалей на километр. Этот рост тепла и давления может быть опасен как для шахтеров, так и для оборудования, требуя передовых систем охлаждения и специализированного оборудования.
С увеличением глубины меняется и характер окружающих пород. На экстремальных глубинах породы становятся менее твердыми и со временем начинают течь, подобно тому, как плотная глина разрушается под собственным весом. Это явление, известное как деформация горных пород, требует инновационных инженерных решений для поддержания структурной целостности при горных работах.
Горнодобывающая промышленность давно знает об этих проблемах, но последние технологические достижения предоставляют новые способы их решения. Например, разрабатываются усовершенствованные системы терморегулирования, чтобы справляться с экстремальными температурами, встречающимися в глубоких шахтах. Буровой раствор помогает поддерживать геотермическую стабильность при бурении.
Нестабильность ствола скважины является одним из серьезных вопросов при глубоком бурении. Инженеры должны обладать глубоким пониманием того, как прочность горных пород взаимодействует с напряжением на месте, чтобы обеспечить устойчивость ствола скважины. Неучет этих факторов может привести к дорогостоящим задержкам и потенциальным угрозам безопасности.
Отклонение скважины является постоянной проблемой при глубоком бурении, часто приводя к неэффективному взрыву и повышенному расходу оборудования. Поддержание прямой скважины становится все более сложным по мере увеличения глубины, требуя передовых методов бурения и систем мониторинга. Загрязнение буровым раствором, также известное как потеря циркуляции, может происходить в естественных трещиноватых формациях или в тех, которые разорваны буровым раствором. Это может привести к значительным задержкам и увеличению расходов.
Глубоководное бурение — отдельное направление, где требуется интенсивная прокачка морской воды и бурового раствора через бурильную колонну, что усложняет и технологический процесс.
Чтобы решать эти задачи, горнодобывающие компании инвестируют в передовые геологические модели и системы мониторинга в реальном времени. Эти технологии позволяют инженерам прогнозировать и заранее решать потенциальные проблемы нестабильности.
Будущее глубокого бурения в горнодобывающей промышленности будет включать сочетание передовой робототехники, искусственного интеллекта и материаловедения. Поскольку отрасль продолжает расширять границы возможного, сотрудничество между горнодобывающими компаниями, поставщиками технологий и научно-исследовательскими институтами будет иметь решающее значение для решения вопросов глубокого бурения.
Одной из областей фокусировки является разработка более прочных материалов для бурового оборудования. Традиционные стальные сплавы могут оказаться недостаточными для экстремальных условий, встречающихся в глубоких шахтах, что побуждает исследователей изучать передовые композиты и керамические материалы.
Другим перспективным направлением исследований является использование технологии плазменного бурения.
Этот метод использует высокотемпературную плазму для испарения горных пород, что потенциально предлагает более эффективную альтернативу традиционному механическому бурению в определенных геологических формациях.
Горнодобывающая промышленность также ищет способы снижения воздействия на окружающую среду при глубоком бурении. Это включает разработку замкнутых систем бурения, которые минимизируют отходы и потребление воды, а также изучение методов улавливания и хранения углерода в глубоких шахтных стволах, уточнил Артём Андреевич.
