НАХОЖДЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМА ЗАКАЧКИ НЕРАСТВОРИТЕЛЯ РАСЧЕТНЫМ ПУТЕМ Китаева Т.С.

Калужский филиал Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана


Номер: 3-1
Год: 2015
Страницы: 12-16
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

управление, формирование, режим закачки, кровля камеры, радиус размыва, высота слоя нерастворителя, период закачки, management, forming, injection mode, the roof chamber, the radius of erosion, the height of the layer of non-solvent, injection period

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Выявлено одно из направлений улучшения процесса формообразования подземной камеры растворения солей - формирование вертикальной выработки в пределах проектного контура изменением уровня нерастворителя. Расчетным путем определен промежуток времени между последующими закачками нерастворителя в режиме дискретного контроля

Текст научной статьи

В основе технологии подземного растворения солей (ПРС) через скважины с поверхностей лежит их свойство растворяться в воде. Суть метода заключается в следующем: в пробуренную и обсаженную до кровли соленой залежи скважину соосно спускают водоподающую и рассолозаборную колонны труб. Нагнетаемая в скважину вода в камере растворяет соль. Полученный соляной раствор за счет давления нагнетаемой воды поднимается на поверхность. Управление формообразованием камер растворения с целью обеспечения устойчивости междукамерных целиков и земной поверхности достигается отработкой соляной залежи снизу вверх в заданных диаметре и высоте камеры с применением жидкого нерастворителя (нефтепродуктов) - химически нейтрального к воде, соли и рассолу, изолирующего кровлю отрабатываемой ступени от произвольного растворения[1]. Сложные горно-геологические условия месторождений и отсутствие гибких технологических схем подземной разработки не позволяют управлять формообразованием камер растворения и делают практически невозможным контроль уровня нерастворителя [2]. Существенное улучшение процесса ПРС возможно за счет формирования вертикальной выработки в виде расширяющихся цилиндров в пределах проектного контура изменением уровня нерастворителя в отрабатываемой камере. Выделим нерастворитель объемом , предохраняющий кровлю камеры от растворения, высота слоя которого : , (1) где - радиус размыва; - радиус трубы водоподающей колонны. При поступлении нерастворителя в камеру: , (2) С другой стороны, боковая поверхность при растворении “уходит” влево (вправо), тогда из (1): , (3) Приравнивая (2) и (3): , (4) Чтобы найти , необходимо решить уравнение: , (5) где - коэффициент скорости растворения; - концентрация насыщения; - концентрация в объеме, прилегающей к слою; - начальная концентрация на границе раздела фаз; - коэффициент скорости диффузии. Представим его решение в виде: , (6) В результате совместного решения системы уравнений получим дифференциальное уравнение с переменными коэффициентами относительно : , (7) Пусть , тогда можно сделать ряд допущений: за время , когда уменьшается до опасного значения , радиус увеличивается незначительно, то есть , тогда , (8) Из данного уравнения можно определить максимально допустимый период времени контроля уровня нерастворителя при периодической его подкачке. Для этого необходимо подставить: ; : , (9) где . Принимая , получаем: , (10) Решая совместно уравнения (4)-(6), имеем: , (11) или , (12) Сравнив (7) и (12), находим : , (13) Рассмотрим функцию , где - время, за которое уменьшалась , (14) где величина (пренебрежимо мала ввиду малости по сравнению со временем размыва). Из (13) находим : , (15) Введем обозначение: , (16) тогда из (14): , (17) Используя (13), (15) и (17), получим: (18) Подставляем (18) в (17): (19) Рассмотрим случай дискретной закачки нерастворителя: через промежуток времени . Тогда из (19): , (20) откуда (21) интегрируем: (22) , (23) где , - уровень нерастворителя в моменты времени и соответственно. Пусть достигает критического значения , тогда , (24) где - время, за которое , или (25) ; , (26) Для , , то есть берем знак “+” (27) Из (26) и (27) получаем: , (28) Таким образом из выражения (28) определяем промежуток времени , за который может произойти обношение кровли камеры.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.