Процессы, определяющие движение рабочих и продуктивных флюидов

Процесс гидравлического разрушения

В ходе гидравлического разрушения нарушаются связи в горной породе и образоуется взвесь — дисперсная система, в которой дисперсная фаза представлена рудой грубого гранулометрического состава, а дисперсная среда рабочим агентом (жидкостью).

По прочности горные породы можно подразделить на два класса: породы с жесткими связями и породы без них. Для диспергирования наиболее перспективны вторые, которые делятся на две группы: связные (глинистые, лессовидные) и рыхлые.

Гидромониторной струей практически можно разрушить породы любой крепости. Однако разрушение струей в основном применяется при разработке песков, супесей, глинистых песчаников, алевролитов и реже при разработке углей, аргиллитов, мергелей, сланцев, известняковистых песчаников и др. Механизм разрушения зависит от физико-механических свойств горных пород, условий течения струи и обусловлен одновременным проявлением различных сил (удар, динамическое давление, фильтрационные силы и др.). Механизм разрушения крепких связных пород аналогичен механизму разрушения резанием и ударом. В результате удара и гидродинамического давления струи на забой в нем образуется лунка формы параболоида, размеры которой зависят от параметров струи и времени воздействия. После удаления разрушенных частиц из лунки образуются мелкие трещины. Если удар нанесен под углом к поверхности, то наблюдается отделение крупных частиц под воздействием касательной составляющей силы удара струи. Фильтрация части воды в поры рыхлых пород обусловливает их увлажнение и смачивание, что, в свою очередь, приводит к ослаблению сил сцепления. Кроме того, вода распирает забой и, как следствие, в массиве возникают напряжения, спо собствующие появлению трещин и отрыву отдельных частиц породы.

Разрушение структуры связных горных пород возможно следующими способами : механическим (породоразрушающий механизм, струя воды, вибрация, взрыв), микробиологическим (разложение цементирующего вещества), разупрочнение связности с помощью ПАВ.

Рабочие агенты и продуктивные флюиды движутся под действием гидродинамического градиента давления, гидростатического напора, конвективных, гравитационных и диффузионных сил. Основной режим движения флюидов — напорный в свободном пространстве (при подземном растворении солей напорный градиент обеспечивает поступление растворителя к по верхности растворяемого вещества). Продуктивный флюид перемещается в основном за счет конвекции, обусловлен ной разной плотностью продуктивного раствора. Массопередача в пограничном слое осуществляется силами молекулярной диффузии и гравитацией в поровом пространстве.

Характер выщелачивания зависит от пористой среды. Если полезный компонент непосредственно омывается потоком выщелачивающего реагента, толщина диффузионной пленки очень мала и переход в раствор лимитируется лишь присутствием ионов выщелачивающего раствора. Если же полезный компонент вкраплен в породу и находится в мелких порах и узких капиллярах, то течение рабочего агента и удаление продуктивного раствора осуществляется силами молекулярной диффузии.

Гидродинамическое давление фильтрационного потока играет решающую роль в процессе скважинной гидродобычи полезных ископаемых. В результате удара и гидродинамического давления струи на забой разрушается естественная структура связных и рыхлых горных пород, происходят разжижение и течение разрушенной горной массы.

Все геотехнологические процессы идут на поверхности контакта полезного ископаемого, вмещающей породы и рабочего агента, поэтому особое значение приобретает установление влияния поверхностных явлений на интенсивность процессов.

В основном движению флюидов препятствуют, силы капиллярные и гидравлического сопротивления. Действие последних при движении жидкостей в пористой среде пропорционально скорости потока и вязкости флюидов.

Разработка месторождений в режиме растворенного газа сопровождается выделением значительной части газа, который не образует связной системы и может закупоривать капиллярные каналы. В таких случаях, скорости движения порций жидкости и газа оказываются примерно равными и вся система ведет себя как сильно сжимающаяся жидкость.

Дата добавления: 2014-01-04