CC BY
6
№ 4 (109)
AunI
/Ш. ТЕ)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
апрель, 2023 г.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ, МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫЕ ПЛАСТЫ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ
Аликулов Шухрат Шарофович
д-р техн. наук, доц.
Навоийского государственного горного и технологического университета,
Республика Узбекистан, г. Навои
Ибрагимов Равшан Раимович
соискатель
Навоийского государственного горного и технологического университета,
Республика Узбекистан, г. Навои E-mail: ibragimov. r. r. ndki@gmail. com
Алимов Мехрикул Умаркулович
докторант
кафедры "Добыча и переработка руд редких и радиоактивных металлов " Навоийского государственного горного и технологического университета,
Республика Узбекистан, г. Навои E-mail: mehriqulalimov@gmail. com
EXPERIENCE OF APPLICATION OF TECHNOLOGY OF IMPACT ON SAND-CLAY FORMATIONS WITH ALTERNATING CURRENT
Shukhrat Alikulov
Doctor of Technical Sciences, Associate Professor of Navoi State Mining and Technological University, Republic of Uzbekistan, Navoi
Ravshan Ibragimov
Competitor
of Navoi State Mining and Technological University, Republic of Uzbekistan, Navoi
Mehrikul Alimov
Doctoral student
of the department "Extraction and processing of ores of rare and radioactive metals "
of the Navoi State Mining and Technological University, Republic of Uzbekistan, Navoi
АННОТАЦИЯ
Наиболее эффективно воздействие переменным током низкого напряжения проявляется в прифильтровой зоне откачных скважин по причине наличия там химической кольматации и выражается в выносе продуктов разложения механического и химического кольматанта из пласта.
ABSTRACT
The most effective effect of low voltage alternating current is manifested in the near-filter zone of pumping wells due to the presence of chemical colmatation there and is expressed in the removal of decomposition products of mechanical and chemical colmatant from the formation.
Ключевые слова: высоковольтный, эффект, электрогидравлический, разряд, электрический импульс, деформации, твердых тел.
Keywords: high-voltage, effect, electro-hydraulic, discharge, electric impulse, deformation, solids.
Библиографическое описание: Аликулов Ш.Ш., Ибрагимов Р.Р., Алимов М.У. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЕСЧАНО- ГЛИНИСТЫЕ ПЛАСТЫ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 4(109). URL: h ttps: //7un iversum. com/ru/tech/archive/item/15220
№ 4 (109)
А1
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Основой для внедрения технологии воздействия переменным током послужили результаты лабораторных исследований и анализ горнотехнической обстановки, сложившейся на объекте внедрения к началу работ. В результате обсуждения результатов лабораторных и теоретических исследований сделаны следующие выводы.
1. При существующих технологических схемах отработки 50% избыточного напора, задаваемого понижением и повышением уровня в скважинах, теряется в прифильтровой зоне радиусом 1,5 — 2,5 м. Высокие потери напора в названной зоне обусловлены ее малым проходным сечением.
Это обстоятельство позволяет увеличивать производительность технологических скважин в 1,3—1,5 раза вследствие снижения потерь напора в результате электровоздействия на породы в сравнительно малом объеме прифильтровой зоны, за пределами которой оно дает значительно меньший прирост дебита. Например, при понижении 30 м одинаковый эффект по приросту дебита можно получить при управлении проницаемостью пород в цилиндрическом объеме, заключенном между сечениями радиусом 0,1 и 2,11 м (прифильтровой зоне), или при управлении проницаемостью пород за пределами этой зоны между сечениями радиусами от 2,11 до 44,52 м, хотя соотношение объемов пород в этих зонах составляет 1:446.
2. При наличии кольматации потери напора в прифильтровой зоне указанного размера составляют 70% и более.
3. При расстоянии между откачными и закачными рядами от 40 до 60 м значения напряженности электрического поля на стенке скважины и в середине расстояния между рядами соотносятся как (150—200): 1, поэтому для достижения напряженности, необходимой для получения заметных электрокинетических эффектов в пласте (0,1—1 В/см), найряженность электрического поля на стенке скважины должна составлять 15—200 В/см, разность потенциалов на электродах 1000—10 000 в.
При столь значительных напряженностях электрического поля неизбежны перегрев прифильтровой зоны, деформация обсадных полиэтиленовых труб, обильное газовыделение вследствие электролиза и кипения и, как результат, разрыв электрической цепи, значительное удорожание работ, обусловленное специальными мероприятиями по обеспечению безопасности персонала.
В силу перечисленных причин и с учетом того обстоятельства, что производительность технологических скважин во многом определяется, проницаемостью пород в прифильтровой зоне, было принято решение ограничиться на данной стадии исследований невысокими напряжениями (20—40 В). При такой разности потенциалов напряженность электрического поля 0,1—1,0 В/см характерна для зоны радиусом 1—3 м, т.е. необходимая напряженйость поля создается в той зоне, которая представляет интерес с позиции увеличения производительности технологических скважин.
апрель, 2023 г.
Выбранная технологическая схема отличается от технологической схемы с электрообработкой всего пласта некоторыми преимуществами, основное из них — низкий расход электроэнергии. При выбранной схеме мощность источника тока, приходящаяся на одну ячейку, не превышает 1—10 кВт, в отличие от 3000 кВт (по данным Л.И. Лунева) , необходимых для обработки всего объема пород в ячейке.
Сущность физического эффекта увеличения проницаемости песчано-глинистых пород при пропускании переменного электрического тока заключается в отделении от глинистой фракции породы связанной воды, вследствие чего увеличивается эффективное сечение пор. Кроме того, в отличие от постоянного тока, переменный ток воздействует и на воду, иммобилизованную гелиями, кольмати-рующими поровое пространство, например, гелем кремниевой кислоты. Тиксотропную (гелеобразную) структуру образует при контакте с серной кислотой и глинистая фракция породы из-за растворения кристаллизационного цемента глин и их разупрочнения. Гели даже при незначительном количестве твердого материала (1—10%) занимают большой объем, обусловленный сетчатой структурой, в ячейках которой содержится 90% и более иммобилизованной воды. Иммобилизованная вода отличается от воды в диффузном слое тем, что она не связана с катионами и не притянута поверхностными зарядами частиц. Поэтому во внешнем постоянном электрическом поле диполи иммобилизованной воды ориентируются вдоль поля и не приходят в движение. В переменном электрическом поле диполи воды вращаются, что дает вибронагрузку на ячеистую структуру геля-кольматаита. При вибровоздействии тиксотройные структуры, какими и являются гели, разжижаются.
В поровом пространстве руд при ПВ разрушение геля-кольматанта приводит к увеличению эффективного сечения пор и выносу разрушенного коль-матанта потоком растворов.
Аналогичный механизм разрушения кольматанта вращающимися в переменном электрическом поле диполями воды предполагается и в отношении химических соединений типа MeScU «Н2О, где число п достигает 16—22 (кристаллогидраты). На наличие таких новообразований указывает В.П. Новик-Качан [84] .
О развитии подобного рода кольматации свидетельствуют факты дебаланса количества подаваемого в пласт и откачиваемого сульфат- иона на участке внедрения электровоздействия. Так, по данным Е.П. Морозова, в 1976 г. дебаланс по сульфат-иону составлял 7,5 тыс.т, а сульфат-ион, как следует из приведенной выше формулы соединения, является компонентом кристаллогидратов.
В соответствии с изложенным выше и была построена методика исследований, предусматривающая подачу такого напряжения на электроды при одно-электродной схеме ввода электроэнергии в пласт (по одному электроду на каждую скважину), чтобы обрабатывалась зона радиусом около 2 м (20 В); разнос электродов при двухэлектродной схеме
№ 4 (109)
A UNI
¿Ж ТЕ)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
апрель, 2023 г.
ввода электроэнергии, чтобы обрабатывалась зона того же радиуса; ежесуточный отбор проб из откач-ной скважины для определения изменений химических и механических концентраций примесей при подключении тока; спуск термодатчиков в интервал фильтров оцытцых скважин для контроля температуры.
Ячейка для опытных работ по электрообработке пласта была выделена в торцевой части участка подземного выщелачивания (рис. 1). В нее вошли две за-качные скважины (№ 1, 2) и откачная эрлифтная скважина № 3,* расположенная между закачными
скважинами. Закачные скважины обсажены полиэтиленовыми трубами диаметром 110 мм, откачная — 210 мм. Фильтры нарезные с шириной щели 2 мм. Длина фильтров в скважинах № 1,2 и 3 соответственно 6,2 и 3 м.
Электроды длиной 1 м для ввода электроэнергии в пласт были нарезаны из нержавеющих труб диаметром 57 мм. Для соединения с кабелем к ним были приварены переходники - стержни диаметром 20 мм, длиной 250 мм с отверстием диаметром 8 мм под кабель. Оголенный конец кабеля ВПП-35 вставляли в отверстие и обжимали. Место контакта изолировалось проклеенной обмоткой и лентой ПХВ.
50 м <->
\
X
1 — электрокабель; 2 — скважина; 3 - электрод; 4 - рудоносный горизонт; 5 - фильтр Рисунок 1. Схема опытной ячейки с воздействием на пласт переменным током
Работы были начаты с освоения схемы с одним электродом в каждой скважине. Подключение тока произведено после планового ремонта (очистки) скважины №3, дебит которой после него увеличился с 0,35 до 0,7 м3/ч. После включения электроэнергии дебит возрос до 0,85 м3/ч, или на 21%. Приемистость закачных скважин оставалась после включения примерно на первоначальном уровне.
Впоследствии была подготовлена вторая схема ввода электроэнергии: по два электрода в закачных скважинах и один в откачной. В этот же период производительность откачной скважины снизилась до 0,4 м3/ч. После подключения электроэнергии производительность откачной скважины повысилась до 1,1 м3/ч и стабилизировалась на уровне 0,96 м3/ч, производительность закачной скважины № 1 увеличилась с 0,6 до 0,9 м3/ч и стабилизировалась на уровне 0,76 м3/ч. Прирост производительности откачки составил 140% по сравнению с дебитом перед включением электроэнергии и 37 % по сравнению с дебитом после очистки скважины.
Прирост производительности закачной скважины составил 25 %. Производительность низкодебитной
(0,05 м3/ч) закачной скважины № 2 в период опыта заметно не изменялась. В результате включения тока резко возрастает содержание механических примесей в откачиваемом растворе и содержание ионов алюминия, трехвалентного железа, что свидетельствует о разрушении и выносе кольматанта из призабойной зоны.
Измерения температуры в интервале фильтров при пропускании тока показали изменение ее на 1-2 °С, что свидетельствует о ''нетепловом" действии электрического поля на породы. (К нетепловому действию относят такие Явления, как электроосмос, электрофорез). В результате применения переменного тока на опыуной ячейке установлены увеличение проницаемости пород и их раскольматация, что подтверждает результаты лабораторных исследований и гипотезу о раскольматации переменным током.
Наиболее эффективно воздействие переменным током низкого напряжения проявляется в прифильтровой зоне откачных скважин по причине наличия там химической кольматации и выражается в выносе продуктов разложения механического и химического кольмятянтя из плястя.
5
№ 4 (109)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
апрель, 2023 г.
Список литературы:
1. Юткин Л.А. Электрогидравлической эффект и его применение в промышленности. «Машиностроение»/ Ленинград - 1986.
2. Кошколда К.Н., Пименов М.К., Атакулов Т и др. Пути интенцификации подземного выщелачивании.; Под ред. Чеснокова Н.И. - М.: Энергиофтомиздат, 1988-224с.
3. Аренс В.Ж., Гайдин А.М. Геолого-гидрогеологические основы геотехнологических методов добычи полезных ископаемых. М.: Недра, 1978.
4. Аликулов Ш.Ш. Халимов И.У. Хамидов С.Б.Алимов М.У. Интенсификация параметров подземного выщелачивания урана из слабопроницаемых руд на примере урановых месторождений Universum: технические науки, Выпуск: 6(75), Июнь 2020, 57 стр.
5. Аликулов Ш.Ш. Алимов М.У. Исследование по бактериальному выщелачиванию урановых руд месторождения кетменчи Universum: технические науки, Выпуск: : № 4 (97), 2022, 10 стр.
6. Аликулов Ш.Ш. Алимов М.У Подземное выщелачивание урана с использованием микроорганизмов Journal of Advances in development of engineering technology vol.3(7) 2022 mineral deposits.
