В чем заключается механизм гравитационного замещения

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Гравитационное взаимодействие

Гравитационное взаимодействие меж ду телами осуществляется с помощью поля тяготения, или гравитационного поля. Это поле порождается телами и является формой существования материи. [16]

Гравитационное взаимодействие между телами осуществляется с помощью поля тяготения, или гравитационного поля. Это поле порождается телами и является формой существования материи. [19]

Гравитационное взаимодействие присуще всем без исключения частицам, однако из-за малости масс элементарных частиц оно пренебрежимо мало и, по-видимому, в процессах микромира несущественно. [20]

Гравитационное взаимодействие между телами осуществляется с помощью поля тяготения, или гравитационного поли. Это поле порождается телами и является формой существования материи. [21]

Гравитационное взаимодействие присуще всем без исключения частицам, однако из-за малости масс элементарных частиц оно пренебрежимо мало и, по-видимому, в процессах микромира несущественно. [22]

Гравитационное взаимодействие проявляется во взаимном притяжении тел и присуще всем телам независимо от их строения, химического состава и других свойств. Ньютоном был установлен закон, определяющий силу взаимного притяжения тел. [24]

Гравитационное взаимодействие между пластовым флюидом и фильтратом бурового раствора может возникнуть, если коллектор имеет трещины по вертикали с раскрытостью более 2 мм. Однако лабораторные исследования [7] показали, что гравитационное замещение возможно при равенстве забойного и пластового давления. [25]

Гравитационные взаимодействия не учитываются современной квантовой теорией поля. [26]

Гравитационное взаимодействие является универсальным, ему подвержены все без исключения элементарные частицы. Однако в процессах микромира гравитационное взаимодействие ощутимой роли не играет. [28]

Гравитационное взаимодействие обусловлено обменом гравитонами. [29]

Источник

Поступление флюида с выбуренной породой. При механическом углублении скважины в зоне залегания флюидосодержащей породы в результате ее разрушения происходит освобождение флюида, содержащегося до этого в пористом пространстве породы. Выделившийся из породы флюид поступает в БР, смешивается с ним или растворяется в нем.

Для предотвращения возникновения условий снижения забойного давления из-за поступления в скважину газа с выбуренной породой в ПБ предписывается, что «при бурении в продуктивном газовом пласте механическая скорость должна ограничиваться до значений, при которых обеспечивается дегазация бурового раствора».

Гравитационное замещение пластового флюида БР возможно только при определенных условиях залегания пластов и их специфической геологической структуре. Пласты-коллекторы должны иметь преимущественно трещиноватую структуру с высокой степенью раскрытости трещин (свыше 1–2 мм) и большими углами падения пластов (более 10–15°). Обычно такие условия залегания пластов бывают приурочены к зонам тектонических нарушений.

При возникновении ГНВП с таким механизмом перемещения флюида следует уменьшать механическую скорость проходки (для ограничения скорости вскрытия новых трещин) и повышать структурные свойства БР (для ограничения глубины проникновения его в трещины).

К процессам массообмена, которые могут служить причинами появления пластовых флюидов в стволе скважины, относятся диффузия и осмос.

Диффузия– это молекулярное проникновение одного вещества в другое при их непосредственном контакте.

При наличии разности концентраций любых веществ на границах сред происходит молекулярное проникновение этих веществ друг в друга и распространение зоны этого проникновения во времени. Процесс диффузии газа заключается в том, что он переходит из газового пласта в БР, в среду, где его концентрация меньше. Перемещение газа под действием разности концентраций называют диффузионным потоком газа. Диффузионный поток способствует выравниванию концентраций и после этого прекращается. Движущей силой диффузии является перепад парциальных давлений, т. е. различие в содержании газа в пласте и за его пределами. Со временем на некотором расстоянии от скважины в пласте накапливается проникший в пласт БР, который, создавая блокирующие зоны, препятствует прохождению газа к скважине.

Коэффициент диффузии зависит от свойств и состава диффундирующего вещества, свойств глинистой корки и БР, температуры, концентрации диффундирующего вещества, давления и т. п.

Если предположить, что парциальное давление в БР равно нулю, а в пласте – 10 МПа, в случае диффузии из этого пласта метана при температуре 60 °С через 1 м глинистой корки толщиной 1 мм (для скважины 245 мм без каверн) за одни сутки в скважину поступит 0,2 м 3 газа.

Процесс накопления флюида в скважине происходит весьма медленно и с течением времени имеет тенденцию к замедлению; процесс диффузии происходит непрерывно, так как выравнивание концентрации флюида в БР и в пласте практически невозможно (циркуляция БР, всплытие газа).

Инструктивными материалами рекомендуется ограничивать длительность простоя скважины без промывки при разбуривании газоносных пластов с обязательным использованием дегазаторов.

Осмос – диффузия растворителя через полупроницаемую перегородку (мембрану), разделяющую два раствора разной концентрации и пропускающую только молекулы растворителя, но препятствующую прохождению частиц растворенного вещества. Сущность осмоса заключается в самопроизвольном переходе растворителя в раствор с большей концентрацией.

В большинстве БР растворителем является водная фаза, имеющая определенную минерализацию. При вскрытии продуктивного пласта, водная фаза которого имеет большую минерализацию, чем БР, происходит перемещение водной фазы (растворителя) из БР в пласт (в раствор с большей концентрацией солей) через полупроницаемую перегородку, роль которой в данном случае играет глинистая корка, образовавшаяся на стенках скважины.

Процесс осмоса носит разовый характер и прекращается при выравнивании концентраций водного раствора (по минерализации) в пласте и БР. Осмотическое увлажнение (или осушение) пород в приствольной зоне скважины может быть причиной возникновения других осложнений, таких как осыпи и обвалы стенок скважины (особенно при разбуривании хемогенных пород) и кавернообразования. Эти осложнения могут в дальнейшем способствовать или явиться причиной возникновения ГНВП. Это, например, могут быть:

— сужения сечения ствола скважины (рост гидродинамического давления– поглощение– ГНВП);

— сальникообразование (свабирование и поршневание при спуско-подъемных операциях);

— поступление пластовых флюидов с осыпавшейся или обвалившейся породой;

Для предотвращения осмотических перетоков следует регулировать минерализацию БР, причем важно сбалансировать не только концентрацию солей, но и их соответствие в БР.

При вскрытом продуктивном пласте, содержащем газ или нефть, неизбежно происходит контакт между фильтратом БР и углеводородным флюидом (несмешивающиеся жидкости) в гидравлических каналах пласта (капиллярах). По отношению к большинству пород-коллекторов вода имеет большую смачивающую способность по сравнению с нефтью или газом, иначе в большинстве своем породы гидрофильны. В таком случае капиллярные силы направлены в сторону расположения углеводородных флюидов, т. е. в глубь пласта, и способствуют продвижению фильтрата БР в ту же сторону, оттесняя флюид.

В буровой практике этот процесс носит название капиллярной пропитки. Процесс происходит до тех пор, пока фильтрат не заполнит пространство вокруг скважины, вытеснив флюид и заблокировав остальную часть порового пространства пласта. При бурении и циркуляции поступивший в скважину флюид выносится на поверхность БР и, как правило, не приводит к осложнениям процесса бурения. Однако при длительных простоях эффект от капиллярного замещения пластового флюида может оказать существенное влияние на изменение плотности БР и его газонефтесодержания. Скорость капиллярной пропитки в значительной степени зависит от гидрофобности глинистой корки.

Противодействовать капиллярной пропитке продуктивных пластов можно снижая водоотдачу бурового раствора или используя буровые растворы, у которых смачивающая способность пород, содержащих нефть или газ, невелика.

Оказывается, что приращение объема глины меньше, чем объем всасываемой жидкости. В результате суммарное изменение объема гетерогенной системы «вода–глина» приводит к уменьшению общего объема смеси по сравнению с исходными объемами глины и воды, т. е. налицо эффект контракции. В практике применяют термин усадка глинистого раствора.

Само по себе явление контракции БР не может стать причиной ГНВП. Уменьшение объема раствора компенсируется некоторым падением уровня в скважине без заметного снижения давления на стенки скважины.

Однако, если структурно-механические свойства БР высокие, то при остановке циркуляции в результате структурообразования силы сцепления БР со стенками скважины могут оказаться столь большими, что это приведет к образованию как бы пустот по длине столба бурового раствора в стволе скважины в сочетании с контракционным эффектом («зависание» БР). Часть объема БР уменьшается в результате контракции, а вышележащий БР не опускается вниз из-за образования структуры и больших сил сцепления со стенками скважины. Такая ситуация создает условия для поступления флюида из пласта под действием локального снижения гидростатического давления БР.

Эффект контракции характерен при распускании не только глинопорошка, составляющего основу БР, но он возникает при попадании в раствор глинистой породы (шлам) и при контакте БР с вновь образовавшейся глинистой коркой. Эффект контракции присущ также цементным растворам и может играть большую отрицательную роль при формировании непроницаемого цементного камня. Образовавшиеся в результате «усадки» трещины и каналы впоследствии могут стать причиной ГНВП и межпластовых перетоков.

– контроль качества приготовления БР для обеспечения максимальной гидратации глины (роспуск глины);

– контроль и регулирование структурно-механических свойств БР (СНС);

– качественная очистка БР от выбуренной породы, особенно при бурении глинистых отложений;

– регулирование процесса коркообразования на стенках скважины;

– сокращение простоев скважины без циркуляции БР.

Поступление флюида из пласта вследствие седиментации бурового раствора. БР как совокупность различных по агрегатному состоянию веществ (твердых и жидких) является так называемой дисперсной системой. Она представляет собой такую систему, где одно вещество (в данном случае твердые частицы глины, утяжелителя, шлама) раздроблено (диспергировано) и распределено в другом веществе (водный раствор химических реагентов). Седиментация бурового раствора – это процесс оседания твердых частиц, диспергированных в нем, под воздействием гравитационного поля (силы тяжести).

В результате седиментации происходит расслоение БР с образованием осадка и обедненной или даже чистой дисперсионной среды (водной фазы БР). Причем расслоение раствора имеет локальную структуру. Места накопления осадка образуются в интервалах изменения сечения ствола (сужения ствола, выступы бурильной колонны, каверны и т. п.), на забое скважины, а также в зонах расположения проницаемых пластов. Очевидно, чем выше места выпадения осадка, тем ниже плотность БР, что, в свою очередь, ведет к уменьшению гидростатического давления. Таким образом, в скважине формируются локальные участки пониженного давления, в которых могут сложиться условия перемещения пластового флюида из флюидосодержащего пласта. Для того чтобы твердые частицы, присутствующие в БР, не выпадали в осадок, он должен обладать структурно-механическими свойствами, которые удерживают твердые частицы во взвешенном состоянии. Процесс седиментации обусловливается следующими факторами:

— низкое значение структурно-механических свойств БР (особенно CHC₁₀);

— низкое качество утяжелителя по фракционному составу;

— недостаточная очистка БР от выбуренной породы.

Соответственно к технологическим мероприятиям, направленным на предотвращение седиментации БР, относятся:

1. Контроль параметров БР.

2. Контроль за качеством утяжелителя и химических реагентов.

3. Обеспечение достаточной для выноса выбуренной породы промывки скважины.

4. Сокращение простоев скважины без циркуляции БР или без предварительной очистки ствола скважины от выбуренной породы.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Источник

ГРАВИТАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ

Гравитационными методами обогащения называют такие, в которых разделение минеральных частиц, отличающихся плотностью, размером и формой, обусловлено различием в характере и скорости их движения в текучих средах под действием силы тяжести и сил сопротивления. Гравитационные методы занимают ведущее место среди других методов обогащения. Они могут быть собственно гравитационными (разделение в поле силы тяжести – обычно для относительно крупных частиц) и центробежными (разделение в центробежном поле – для мелких частиц). Если разделение происходит в воздушной среде, то процессы называют пневматическими; в остальных случаях – гидравлическими. Наибольшее распространение в обогащении получили собственно гравитационные процессы, осуществляемые в воде.

По типу используемых аппаратов гравитационные процессы можно разделить на отсадку, обогащение в тяжелых средах и обогащение на наклонной плоскости в потоке воды: концентрацию на столах, обогащение на шлюзах, в желобах, винтовых сепараторах. применяют также относительно новые гравитационные процессы – обогащение в вибрационных концентраторах, противоточных сепараторах, обогатительных циклонах с водной средой и др.

Рис.I.12. Принцип действия отсадки 1 и 2 – соответственно тяжелая и легкая Наиболее распространенным методом гравитационного обогащения является отсадка. Отсадкой называется процесс разделения минеральных частиц по плотности в водной или воздушной среде, пульсирующей относительно разделяемой смеси в вертикальном направлении. Этим методом можно обогащать материалы крупностью от 0,1 до 400 мм. Отсадка применяется при обогащении углей, сланцев, окисленных железных, марганцевых, хромитовых, касситеритовых, вольфрамитовых и других руд, а также золотосодержащих пород. В процессе отсадки (рис.I.12) материал, помещенный на решете отсадочной машины, периодически разрыхляется и уплотняется. При этом зерна обогащаемого материала под влиянием сил, действующих в пульсирующем потоке, перераспределяются таким образом, что в нижней части постели сосредотачиваются частицы максимальной плотности, а в верхней – минимальной (размеры и форма частиц также оказывают влияние на процесс расслоения). Часто на решето укладывают искусственную постель из материала, плотность которого больше плотности легкого минерала, но меньше плотности тяжелого. крупность постели в 5-6 раз больше крупности максимального куска исходной руды. В настоящее время известно около 100 конструкций отсадочных машин. Наиболее распространена гидравлическая отсадка. А среди машин чаще всего применяют беспоршневые. Обогащениеполезных ископаемыхв тяжелых средахосновано на разделении минеральной смеси по плотности. Процесс происходит в соответствии с законом Архимеда в средах с плот- 4 5 6 2 7 10 9 Рис. I.13. Тяжелосредный колесный сепаратор 1 – корпус с ванной; 2 – подача суспензии; 3 – исходный материал; 4 – привод элеваторного колеса; 5 – гребковое устройство; 6 – элеваторное колесо; 7 – легкий продукт; 8 тяжелый продукт; 9,10 – сброс суспензии Ностью, промежуточной между плотностью удельно-легкого и удельно-тяжелого минерала. Удельно-легкие минералы всплывают, а удельно-тяжелые погружаются на дно аппарата. Обогащение в тяжелых средах широко применяют в качестве основного процесса для углей трудной и средней категорий обогатимости, а также сланцев, хромитовых, марганцевых, сульфидных руд цветных металлов и др. Эффективность разделения в тяжелых средах выше эффективности обогащения на отсадочных машинах (это самый эффективный гравитационный процесс). Технологические схемы обогащения в тяжелых суспензиях практически одинаковы для большинства работающих установок. Процесс состоит из следующих операций: подготовка тяжелой суспензии, подготовка руды к разделению, разделение руды в суспензии на фракции различной плотности, дренаж рабочей суспензии и отмывка продуктов разделения, регенерация утяжелителя. Обогащение в потоках, текущих по наклонным поверхностям, производится на концентрационных столах, шлюзах, в желобах и винтовых сепараторах. Движение пульпы в этих аппаратах происходит по наклонной поверхности под действием силы тяжести при малой (по сравнению с шириной и длиной) толщине потока. Обычно она превышает размер максимального зерна в 2-6 раз. Концентрация (обогащение) на столах – это процесс разделения по плотности в тонком слое воды, текущей по слабонаклонной плоскости (деке), совершающей асимметричные возвратно-поступательные движения в горизонтальной плоскости перпендикулярно направлению движения воды. Концентрацию на столе применяют при обогащении мелких классов – 3+0,01 мм для руд и –6(12)+0,5 мм для углей. Данный процесс используется при обогащении руд олова, вольфрама, редких, благородных и черных металлов и др.; для обогащения мелких классов углей, в основном для их обессеривания. Концентрационный стол (рис.I.14) состоит из деки (плоскости) с узкими рейками (рифлями); опорного устройства; приводного механизма. Угол наклона деки a = 4¸10°. Для легких частиц преобладающими являются гидродинамическая и подъемная турбулентная силы, поэтому легкие частицы смывает в перпендикулярном к деке направлении. Частицы промежуточной плотности попадают между тяжелыми и легкими частицами. Шлюз представляет собой наклонный желоб прямоугольного сечения с параллельными бортами, на дно которого укладывают улавливающие покрытия (жесткие трафареты или мягкие коврики), предназначенные для удержания осевших частиц тяжелых минералов. Шлюзы применяют для обогащения золота, пла-е тины, касситерита из россыпей и других материалов, обогащаемые компоненты которых значительно различаются по плотности. Шлюзы характеризуются высокой степенью концентрации. Материал на шлюз подают непрерывно до тех пор, пока ячейки трафаретов не заполнятся преимущественно частицами плотных минералов. После этого загрузку материала прекращают и производят сполоск шлюза. Рис. I.14. Концентрационный стол 1 – сборник легкой фракции, 2 – дека, 3 – смывная вода, 4 – исходное питание 5 – привод, 6 – нарифления, 7 – сборник тяжелой фракции Рис. I.15. Винтовой сепаратор У винтовых сепараторов неподвижный наклонный гладкий желоб выполнен в виде спирали с вертикальной осью (рис.I.15), их используют для разделения материала крупностью от 0,1 до 3 мм. При движении в закрученном потоке помимо обычных гравитационных и гидродинамических сил, действующих на зерна, развиваются центробежные силы. Тяжелые минералы концентрируются у внутреннего борта желоба, а легкие – у внешнего. Затем продукты разделения разгружают из сепаратора при помощи либо рассекателей, стоящих в конце желоба, либо отверстий, расположенных по ходу желоба. ФЛОТАЦИОННЫЕМЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ Флотацию применяют для обогащения большинства руд цветных металлов, апатитовых, фосфоритовых, графитовых, флюоритовых и других руд, широко используют в сочетании с другими методами при обогащении руд черных металлов, угля. Широкая распространенность флотации объясняется универсаль­ностью процесса, связанной с возможностью разделения практически любых минералов, обогащения бедных руд с весьма тонкой вкрапленностью полезных минералов. Флотация основана на различном закреплении частиц разделяемых минералов на межфазной границе, что определяется различием в поверхностных свойствах минералов. При пенной флотации, наиболее применяемой в промышленности, пульпу насыщают газом и частицы некоторых минералов прилипают к пузырькам газа и всплывают на поверхность, образуя минерализованную пену, которая легко удаляется механическим путем. Другие минералы не прилипают и остаются в объеме пульпы. По способу насыщения пульпы газом различают несколько видов пенной флотации, однако наибольшее распространение получило насыщение пульпы воздухом. . Чем хуже смачивается минерал, тем лучше он прикрепляется к пузырьку воздуха, легче флотируется. Почти все природные минералы хорошо смачиваются водой (краевой угол смачивания у них меньше 50°). Исключением являются некоторые естественно-гидрофобные минералы (сера, графит, уголь, тальк и молибденит), у которых краевой угол составляет около 90°. Для регулирования смачиваемости разделяемых минералов (соответственно результатов флотации) применяют различные флотореагенты. Их подразделяют на собиратели, вспениватели, депрессоры, активаторы и регуляторы среды. Молекулы аполярных собирателей (керосин, смазочные масла) содержат только углеводородную цепочку. Их широко применяют при флотации естественно-гидрофобных минералов (уголь, сера и др.) Из катионоактивных собирателей наибольшее практическое значение получили первичные алифатические амины RNH2 и четвертичные аммониевые основания, например лауриламин солянокислый (C12H25NH3Cl), который широко применяют при флотации солей и полевого шпата. Подбирая соответствующие реагенты, их комбинацию и количества, добиваются оптимальных показателей флотационного обогащения. Флотационными машинами называют аппараты, в которых осуществляют флотацию. Широкое применение флотации для обогащения самых разнообразных полезных ископаемых привело к созданию большого числа типов и конструкций флотационных машин. Классификацию флотационных машин чаще всего производят в зависимости от способа аэрации и перемешивания пульпы. По этому признаку машины разделяют на механические, пневматические и пневмомеханические. Рис.I.16. Схемы механической (а) и пневмомеханической (б) Пневматическая (аэрлифтная) флотомашина конструктивно является наиболее простой. Она представляет собой емкость, вытянутую вверх, прямоугольного или круглого сечения, с коническим днищем, внутри которой расположена аэрлифтная труба. В трубу под давлением подается сжатый воздух, который интенсивно перемешивает пульпу и насыщает ее пузырьками. Образующаяся на поверхности пена самотеком разгружается в желоба. Совокупность основной, контрольной и перечистных операций, при которых выделяется один или несколько готовых (не подвергаемых дальнейшей флотации) продуктов, образует цикл флотации. Флотация бывает прямой и обратной. Если полезный минерал переходит в пенный продукт, то флотация называется прямой; если он остается в камерном продукте, то обратной. В практике обогащения применяют, в основном, прямую флотацию. Флотация является основным процессом обогащения сульфидных руд всех цветных металлов. Источник ← Как зовут маму наруто узумаки Как использовать гидрозатвор для браги → Вам также понравится Как использовать ароманабор с палочками 03.10.202311.07.2022 admin 0 Как колокольчики звенят кто поет 06.10.202312.07.2022 admin 0 А1 услуга мелофон что это 02.10.202307.07.2022 admin 0 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email *