|
Реферат: Спектры поглощения касситеритов (Геология)
Башкирский Государственный Университет
Кафедра геологии и геоморфологии.
РЕФЕРАТ
на тему: «Спектры поглощения касситеритов»
Выполнил: студент III курса гр.3.5
Э.Р.Япаров.
Проверил: С.Ф.Зарипова.
Уфа–2001
Оглавление.
Введение…………………………………………………………….3.
Спектры поглощения касситеритов…………………………...4.
Вывод………………………………………………………………...9.
Литература…………………………………………………………...9.
Введение.
Касситерит является промышленным минералом олова в оловорудных
месторождениях различных генетических типов и давно привлекает внимание
исследователей. Большое внимание в этих исследованиях отводится изучению
различных типоморфных особенностей касситеритов, зависящих от условий
формирования оловорудных месторождений и в значительной мере суммированных
в различных работах. Однако методы оптической спектроскопии в этих
исследованиях использованы недостаточно полно. В настоящей работе
приводятся результаты исследования оптических спектров поглощения десяти
образцов касситеритов из месторождений Приморья, Чукотки, Памира.
Спектры поглощения касситеритов.
Касситерит имеет пространственную группу симметрии P4/mnm. Основу его
структуры составляют октаэдры SnO6, сцепленные противоположными ребрами в
колонки, протирающиеся параллельно оси С кристалла и соединяющиеся между
собой вершинами [4].октаэдры SnO6 имеют симметрию D2h и характеризуются
расстоянием между атомами О и Sn, в среднем равным 2,08А.
Образцы для исследований приготовлялись в виде полированных пластинок
толщиной 1-2 мм, а в двух случаях использовались петрографические шлифы.
Исследованные образцы касситеритов имели различные окраски: темно-бурую,
коричнево-черную, серую. В тонких пластинках почти все исследованные
образцы обнаруживают плеохроизм. В поляризации ЕIIС отмечаются окраски:
темно-желтая, розовато-серая, розовато-красная, красная. В поляризации Е
[pic]С наблюдаются более светлые окраски: светло-желтая, светло-серая,
серая с зеленоватым оттенком, зеленовато-белая, зеленовато-желтая. Лишь
один из исследованных образцов не обнаруживал плеохроизма, что, по-
видимому, связано с большой дефектностью его структуры. О чем
свидетельствует отсутствие угасания этого образца в скрещенных николях.
Измерение спектров поглощения проводились при комнатной температуре в
поляризованном свете на спектрометре СФ-14 в области от 400 до 750 нм и на
спектрофотометрической установке, собранной на базе монохроманотора ДМР-4,
в области 700-2000нм. Наиболее характерные кривые спектров поглощения
обследованных образцов касситеритов приведены на рис.1. Выделено 4 типа
спектров. Первый тип спектров (рис.1а.)
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
Рис.1. Спектры поглощения касситеритов из различных районов СССР: а –
Забайкалье; б – Чукотка; в – Приморье; г – Памир.
обнаруживают образцы темно-бурого касситерита с очень сильным
плеохроизмом от красного (Е II C) до зеленовато-желтого (Е [pic]С) и
характеризуются очень интенсивным и поляризованным поглощением в
ультрафиолетовой части видимой области спектра. Длинноволновый край этого
интенсивного поглощения располагается при 600 нм в поляризации Е II C и при
500 нм в поляризации Е[pic]C. В ближней инфракрасной области в спектрах
всех исследованных образцов обнаруживаются широкие парные полосы поглощения
в районе 1000нм. В спектрах первого типа эти полосы являются наиболее
интенсивными и располагаются при длинах волн 970нм и 1120 нм в другой
поляризации Е II C. В другой поляризации Е[pic]C они «сливаются» в одну
полосу 1000 нм заметно меньшей интенсивности.
Спектры второго типа (рис.1б) характеризуются несколько менее
интенсивным коротковолновым поглощением, край которого располагается при
длинах волн 452 нм в поляризации Е II C и 434 нм в поляризации Е[pic]C,
наличием слабой полосы 560 нм и парных полос 945 нм и 1130 нм. Полосы 560,
945, 1130 нм, так же как и коротковолновое поглощение, являются более
интенсивными в поляризации Е II C, с чем и связан сильный плеохроизм
касситеритов, обнаруживающих этот тип спектров поглощения. Окраска этих
образцов в тонких пластинках изменяется от розовато-красной в поляризации Е
II C до зеленовато-белой в поляризации Е[pic]C.
Третий тип спектров обнаруживают желтые (в шлифах) касситериты из
месторождений Приморья и характеризуются наличием полос поглощения 430, 470
нм на длинноволновом крыле интенсивного поглощения с максимумом,
расположенным в ультрафиолетовой области (рис. 1в). Полосы 430, 470 нм
являются более интенсивными в поляризации Е II C и, по-видимому,
ответственны за плеохроизм касситеритов, проявляющийся в изменении окрасок
от темно-желтой (Е[pic]C) у образцов, характеризующийся этим типом спектра.
В ближней инфракрасной области отмечаются довольно интенсивные полосы
поглощения 950, 1125 нм.
Четвертый тип спектров показывают касситериты серого цвета из
месторождений Памира (рис. 1г). они характеризуются довольно интенсивным
поглощением в ультрафиолетовой области, край которого захватывает и части
видимой области, располагаясь при 444 нм в поляризации Е II C и при 434 нм
в поляризации Е[pic]C. В видимой области спектра отмечается полоса
поглощения 500 нм с волнистым изгибом в районе 540 нм. Полосы 500, 540 нм
боле интенсивны в поляризации Е II C. Интенсивность полосы 500 нм в
поляризации Е[pic]C значительно улучшается, а полоса 540 нм здесь совсем не
обнаруживается. Такое поведение полос 500, 540 нм и перемещение края
интенсивного коротковолнового поглощения в зависимости от ориентировки
плоскости поляризации обуславливает плеохроизм этих касситеритов. Их
окраска изменяется от розово-серой (Е II C) до серой с зеленоватым
оттенком(Е[pic]C).
Край собственного поглощения монокристаллов искусственного касситерита
располагается в области 340 нм. Поэтому бездефектные касситериты являются
бесцветными и прозрачными. Природные же касситериты обычно содержат то или
иное количество различных примесей, наиболее обычными из которых являются
железо, тантал, ниобий, титан, марганец. Считается, что основная масса
примесей железа. Тантала, ниобия находится в касситеритах в виде
микровключения минералов (тапиолит, вольфрамит, рутил, ильменорутил,
кулумбит, гематит и др.) эти включения имеют размеры меньше 1мк, являются
полупрозрачными, окрашенными и существенным образом влияют на формирование
оптических свойств природных касситеритов. В основном с этими
микровключениями и связывается интенсивное поглощение света в
ультрафиолетовой и прилегающей к ней видимой области спектра, появление
темных окрасок и сильной нормальной дисперсии показателей преломления
природных касситеритов. Многие из минералов примесей изоструктурны с
касситеритом и располагаясь закономерным образом относительно элементов
структуры последнего, могут обуславливать проявления плеохроизма
касситеритов. Неравномерное распределение микровключений этих анизотропных
минералов в кристаллах касситерита может приводить к появлению двухосности
последнего. Видимо, поэтому двухосность обычно характерна для окрашенных
касситеритов, в то время как бесцветные касситериты почти всегда одноосные.
Несомненно, что часть перечисленных выше элементов примесей в касситеритах
изоморфно замещает олово и также оказывает заметное влияние на формирование
оптических свойств природных касситеритов. Эти примеси приводят к
образованию донорно-акцепторных уровней вблизи валентной зоны и зоны
проводимости и электронные переходы с участием этих уровней порождают
появление интенсивного поглощения вблизи края собственного поглощения
вблизи края собственного поглощения касситеритов. Кроме того, в этой
области спектра для переходных элементов отмечаются электронные переходы,
сопровождающиеся переносом заряда между молекулярными орбиталями металла и
лигандов и называемые переходами с переносом заряда металл-лиганд. Такие
переходы, например, характерны для ионов Fe2+, и они приводят к появлению
интенсивности поглощения, захватывающего ультрафиолетовую часть видимой
области спектра природных касситеритов. Электронные переходы
рассматриваемого типа в центрах симметрии D2h являются поляризованными и
видимо, существенным образом влияют на плеохроизм природных касситеритов,
который в оптических спектрах проявляется в перемещении края интенсивного
поглощения в зависимости от ориентировки плоскости поляризации света.
Существенное влияние на окраску и плеохроизм касситеритов оказывают
полосы поглощения 430, 470 нм, обнаруживаемые в спектрах третьего типа.
Положение этих полос в спектре весьма близко к полосам ионов Nb4+ в
растворах. Учитывая постоянное присутствие ниобия в природных касситеритах,
полосы 430, 470 нм связываются с ионами Nb4+ и отвечают электронным
переходам [pic]терма [pic]конфигурации 4[pic]. Наличие двух полос перехода,
по видимому, связано с расщеплением уровня [pic]эффектом Яна-Теллера и
кристаллическим полем на два подуровня. Сила кристаллического поля Dg для
ионов Nb4+ в касситерите оказывается равной 2230 см-1. отжиг касситеритов
при 500оС приводит к исчезновению полос 430, 470 нм, что, по-видимому,
связано с окислением ионов Nb4+ до пятивалентного состояния. При этом
плеохроизм образцов заметно ослабевает, и их окраска становится заметно
светлее. В природных касситеритах одной из главных примесей является
тантал. Электронная конфигурация тантала и его свойства весьма близки к
ниобию. Поэтому можно предполагать наличие в касситеритах и ионов Та4+ с
электронной конфигурацией [pic], для которой возможен электронный переход
[pic]. Однако энергия этого перехода для ионов Та4+ должна быть несколько
больше, чем для ионов Nb4+, в связи с увеличением силы кристаллического
поля с ростом порядкового номера центрального иона. Поэтому поглощение,
связанное с ионами Та4+ должно наблюдаться в ближней ультрафиолетовой
области спектра, что, и имеет место в природных касситеритах, и этим в
значительной степени вызвано интенсивное поглощение в ближней
ультрафиолетовой области, захватывающее своим крылом и часть видимой
области.
Полосы 500, 540 нм в четвертом типе спектров поглащения касситеритов
(рис. 1г) по своему положению аналогичны полосам ионов Mn3+ и связываются с
трехвалентным марганцем. Эти полосы отвечают электронным переходам с уровня
[pic] на уровень[pic], расщепленный кристаллическим полем и эффектом Яна-
Теллера на два подуровня. Сила кристаллического поля Dg для ионов Mn3+ в
касситерите оказывается равной 1925 см-1. Прокаливание касситеритов при 500
оС приводит к исчезновению полос 500, 540 нм, что сопровождается
посветлением окраски образцов и ослаблением плеохроизма.
Полоса поглощения 560 нм отнесена к трехвалентному титану, так как ее
положение в спектре близко к полосам ионов Ti3+ в других минералах и
соединениях и кроме того, титан является постоянной примесью в природных
касситеритах. Эта полоса присутствует в спектрах второго типа исследованных
касситеритов, имеет преимущественную поляризацию ЕIIС и в значительной
степени определяет плеохроизм этих образцов. Полосу 560 нм следует отнести
к электронному переходу [pic]. Величина силы кристаллического поля Dg для
ионов Ti3+ в касситеритах оказывается равной 1785 см-1. прокаливание
касситеритов при 500 оС уничтожает полосу 560 нм, и окраска таких образцов
становиться несколько светлее.
Как видно из перечисленных выше данных, большую роль в формировании
оптических свойств природных касситеритов играют элементы примеси,
находящиеся в минерале в необычном валентном состоянии. В одних случаях это
проявляется в понижении валентности тантала, ниобия и тантала, а в других –
в повышении валентности марганца. Этот процесс, по-видимому, регулируется
соотношением концентраций Sn, Ta, Nb, Ti, Mn в среде минералообразования и
величиной ее окислительного потенциала. По-видимому, оптически активные
центры ионов Mn3+ и связанные с ним полосы поглощения 500, 540 нм
характерны для касситеритов, образующихся в более окислительной обстановке,
в то время как касситериты с полосами поглощения 430, 470, 560 нм ионов
Nb4+, Ti3+, вероятно, образуются в среде относительно невысоким
окислительным потенциалом.
Парные полосы в ближней инфракрасной области спектра связываются с
ионами Fe2+ и отвечают электронным переходам с уровня [pic] на уровень
[pic], расщепленный эффектом Яна-Теллера и кристаллическим полем на два
подуровня. Эти полосы имеют преимущественную поляризацию Е II С, но
поляризация не является сильной. Полосы ионов Fe2+ оказываются несколько
смещенными в спектрах различных образцов касситеритов и располагаются при
различных длинах волн. Эти данные позволяют предполагать, что ионы Fe2+
входят касситериты не в виде изоморфной примеси, замещающий олово, а входят
в состав микровключений различных минералов. Поляризация и небольшая
величина смещения этих полос, свидетельствуют о том, что ионы Fe2+
находятся в изоструктурных с касситеритом минералах, микровключения которых
ориентированы вдоь структурных элементов касситерита. В пользу сделанного
заключения говорит и такой факт. Образец темно-бурого касситерита, спектр
поглощения которого отгостится к первому из выделенных выше типов и
характеризуется наиболее интенсивными полосами ионов Fe2+ , подвергался
прокаливанию при 500оС и 1000оС. до прокаливания он обладал сильным
плеохроизмом от красного ( Е II С ) до зеленовато-желтого (Е[pic]C). После
прокаливания при 500оС в течении одного часа окраска образца стала заметно
светлее и плеохроизм сильно ослаб, что, по-видимому, связано с отжигом
центров Nb4+, Ta4+, частичной ликвидацией донороно-акцепторных уровней
примесных ионов и перемещением края интенсивного поглощения в поляризации
Е II С от 600нм до прокаливания к 540 нм после прокаливания. Дальнейшее
прокалывание в течении одного часа при 1000оС привело к тому, что его
окраска потемнела и стала вищнево-красной. Плеохроизм почти полностью
исчез. Край интенсивного поглощения сместился в область 580 нм, а полосы
поглощения ионов Fe2+ в районе 1000 нм сильно ослабли. Это свидетельствует
о том, что двухвалентное железо в минеральных микровключениях окислились до
трехвалентного, в связи с чем возросло поглощения света в ультрафиолетовой
и прилегающей к ней видимой части спектра, связанное с электронными
переходами с переносом заряда в полиэдрах ионов Fe3+. В то же время
произошла и разориентация этих микровключений минералов, что привело к
исчезновению плеохроизма в касситерита. Если бы двухвалентное железо
замещало олово в структуре касситерита, то окисление ионов Fe2+ до Fe3+
сопровождалось бы усилением плеохроизма образцов, чего, однако, не
происходит и что подтверждает сделанное выше предположение о форме
нахождения ионов Fe2+ в исследованных образцах.
Вывод.
Таким образом, проведенные исследования подтверждают вывод работы о
том, что основная масса элементов примесей в касситеритах находится в виде
микровключений самостоятельных минералов. Однако определенная часть
элементов примесей входит в касситериты в изоморфном форме, замещая олово.
Это относится прежде всего к таким элементам, как Nb, Ta, Ti, Fe3+, Mn3+.
Окраска и оптические свойства касситеритов обусловлены в значительной
степени окрашенными микровключениями других минералов, но немалую роль в
этом играют и изоморфные примеси, образующие оптически активные центры в
структуре касситерита.
Литература.
1. Повареных А.С. Кристаллохимическая классификация минеральных
видов. Киев, «Наукова думка», 1966.
2. Кристаллофизика минералов. Издательство казанского университета
1979.
Реферат на тему: Способы эксплуатации нефтяных и газовых скважин в Украине
Полтавський національний технічний університет
ім. Ю.Кондратюка
Кафедра нафтових і газових промислів та геотехніки
Звіт з практики
на тему: ”Способи експлуатації нафтових
і газових свердловин на Україні”
Виконав студент гр. 102–МВ
О.С. Птиця
Перевірив С.П. Воскобійник
2003
План
1. Вступ
2. Технологічні особливості
3. Експлуатація нафтових свердловин
1. Фонтанна експлуатація нафтових свердловин
2. Компресорна експлуатація нафтових свердловин
3. Насосна експлуатація нафтових свердловин
1. За допомогою штангових свердловинних насосних установок
2. За допомогою занурених відцентрових насосів
4. Експлуатація газових свердловин
1.Вступ
Забезпеченість України паливно-енергетичними ресурсами одне з
найголовніших завдань національної економіки, без розвитку якого неможливе
успішне здійснення соціальних , економічних і науково-технічних програм.
Нафта та газ набули дуже широкого використання в нашому житті. Нафта, газ
та продукти їх переробки являються не лише висококалорійним паливом, але і
цінною сировиною для хімічної промисловості. Із нафти та газу отримують
спирти, формалін, ацетилен, штучні барвники, синтетичні волокна, оливи,
дорожні покриття. Нафта та газ мають великі переваги перед всіма іншими
видами палива, як по калорійності, так і по ціні. Протягом останніх років
галузь стабілізувала виробництва і забезпечила видобуток нафти на рівні 4,2
мільйона тон і газу 18 мільярдів кубічних метрів.
Ресурсна база нафтогазовидобувної промисловості України за умов
ефективного використання дай можливості не лише стабілізувати, а у
перспективі й підвищити обсяги видобутку палива.
2. Технологічні особливості
Свердловиною називається гірнича виробітка, що має при малому
діаметрі достатньо значну довжину. Початком свердловини називається устя, а
її кінець – вибоєм. Простір від гирла до вибою свердловини називається
стволом. Свердловини можуть бути вертикальні або похилі.
Головне призначення свердловини – вилучення нафти, газу або води із
покладу на поверхню, тобто свердловина являється каналом, що з’єднує
нафтовий, газовий або водяний пласт з поверхнею землі.
Технічний стан свердловини – конструкція їх вибоїв, герметичність та
якість цементування обсадних колон, надійність та герметичність гирлового
обладнання – основа ефективного освоєння свердловин, довгої та
безперебійної експлуатації. Продукція свердловини може бути піднята на
поверхню або за рахунок пластової енергії, або за рахунок сумісного впливу
пластової енергії та енергії, що подається в свердловину з поверхні.
Енергія витрачається на підйом продукції від вибою до устя свердловини, на
подолання опору в гирловій обв’язці, сепараторах, замірних пристроях,
трубопроводах промислового збору. Обладнанням свердловини називають всі ті
частини її конструкції, які забезпечують відбір продукції в необхідному
режимі та проведення всіх технологічних операцій в процесі експлуатації.
3. Експлуатація нафтових свердловин
Якщо підйом продукції від вибою на поверхню відбувається за рахунок
пластової енергії, то таку експлуатацію свердловин називають фонтанною.
Якщо ж для підйому нафти на поверхню пластового тиску не вистачає і в
свердловину подають енергію, то таку експлуатацію називають механізованою.
В нашій країні застосовують наступні способи експлуатації нафтових
свердловин:
1) Фонтанна експлуатація;
2) Компресорна;
3) Насосна яка в свою чергу поділяється на:
а) експлуатація свердловин штанговими глибинними насосними установками
(ШГНУ);
б) експлуатація свердловин зануреними відцентровими насосами.
3.1 Фонтанна експлуатація нафтових свердловин
Явище підйому нафти у свердловині з видою на поверхню під дією
пластової енергії називається фонтануванням, а спосіб експлуатації –
фонтанним.
Практика експлуатації свердловин показує, що в переважній більшості
випадків фонтанування відбувається одночасно за рахунок гідростатичного
напору та енергії газу, що розширяється. В таких фонтанних свердловинах при
вибійна зона заповнена тільки нафтою з розчиненим в ній газом, тобто одною
фазою. По мірі підйому нафти в свердловині у напрямку гирла тиск
зменшується, і коли він стає рівним тиску насичення, із нафти починає
виділятися розчинений газ, тобто друга фаза.
Двохфазний потік ділять на три основних режими руху:
1) режим піни (Мал. 1а), при якому бульбашки газу більш або менш рівномірно
розподілені в потоці нафти;
2) „чіт очний” режим (Мал. 1б), коли газ що розширюється утворює в потоці
нафти великі бульбашки;
3) режим „туману” ( Мал. 1в), при якому потік газу рухається по центру
труби і захоплює за собою краплини нафти.
На практиці зустрічаються всі три види руху двофазного потоку. В
деяких свердловинах всі ці режими можуть існувати одночасно, в нижній
частині свердловини перший режим, в середній частині – другий, а в
приустьовій частині – третій.
Обладнання фонтанних свердловин включає наземне та підземне
обладнання відносять насосно-компресорні труби (НКТ). Вони являють собою
труби невеликих діаметрів – 60, 73, 89 мм довжиною 5 – 10 м, які
з’єднуються між собою за допомогою муфт. НКТ спускають всередину
експлуатаційної колон, по них виконується підйом нафти на поверхню. НКТ
використовують при всіх способах експлуатації свердловин.
До наземного обладнання відносять фонтанну арматуру, яку встановлюють
на колонну головку свердловини та маніфольд. Фонтанна арматура (Мал. 2а,
2б) призначена для підвішування НКТ та експлуатаційною колоною, а також для
контролю і регулювання
[pic]
Мал. 1а Мал. 1б
Мал. 1в
[pic]
2а – Фонтанна ялинка; 2б – Трубна головка;
Мал. 2
режиму роботи свердловини .
Правильна експлуатація фонтанної свердловини зводиться до
забезпечення довгого фонтанування та найбільш раціональних витрат пластової
енергії. В переважній більшості випадків правильна експлуатація фонтанних
свердловин досягається за рахунок обмеження дебету свердловини.
3.2 Компресорна експлуатація свердловин
По мірі зниження величини пластової енергії, дебіт фонтанних
свердловин зменшується. В той момент, коли пластової енергії недостатньо
для підйому нафти із пласту на поверхню, процес фонтанування свердловини
припиняється.
Процес фонтанування може бути відновлений подачею до башмаку спущених
в свердловину НКТ стиснутого повітря або газу. Так як стиснуте повітря або
газ отримують використовуючи компресори, то спосіб штучного фонтанування з
використанням цих агентів називають компресорним.
Для повітряного чи газового підйомника при компресорній експлуатації
не відрізняється від дії фонтанного підйомника. При компресорній
експлуатації газ або повітря подають до башмаку НКТ, а при фонтанній
експлуатації газ надходить із пласту.
Підйом нафти, який виконується з використанням закачуємого газу
називається газліфтом, а з використанням повітря ерліфтом. Якщо в якості
робочого агента використовують природний газ високого тиску, при якому не
використовуються компресори, то такий спосіб видобутку нафти називають без
компресорним газліфтом.
Газовий або повітряний підйомник (Мал. 3) складається із двох каналів
(трубопроводів), один з яких служить для подачі робочого агента, а другий –
для підйому рідини. Тобто в свердловину спускають два ряди НКТ. При
нагнітанні по повітряним трубам газ або повітря витіснивши із них нафту до
башмака НКТ, почне надходити в труби, перемішуючись у вигляді бульбашок з
нафтою і знижувати її густину. Чим більше повітряні труби, тим менше буде
густина нафтової суміші і тим на більшу висоту підніматися ця суміш. Висота
підйому нафто - повітряної або нафтогазової суміші в підйомних трубах
залежить від кількості нагнітаємого повітря або газу, глибини занурення
труб під статичний рівень, їх діаметра та в’язкості нафти.
[pic]
Область застосування газліфта чи ерліфта – високодебітні свердловини
з великим вибійними тисками, свердловини з високим газовим фактором і
вибійним тиском нижче тиску насичення, піщані свердловини, викривленні
свердловини, а також свердлови-
ни у важкодоступних умовах. Газліфт можна застосовувати тільки при
наявності достатньої кількості газу.
Якщо на нафтовому родовищі або поблизу нього знаходяться газові
пласти з високим тиском та якщо запаси такого газу достатньо великі, то
доцільно використовувати енергію цього газу для підйому нафти з
свердловини, що припинила фонтанування внаслідок падіння пластового тиску.
Даний спосіб підйому нафти з використанням природного газу високого тиску
називають без-компресорним газліфтом. Експлуатація свердловин газліфтом
(без-компресорним) достатньо економна.
3.3 Насосна експлуатація свердловин
3.3.1 За допомогою штангових свердловинних
насосних установок
Суть даного способу експлуатації свердловин полягає у тому, що у
свердловині розміщують плунжерний насос, який приводиться в дію поверхневим
приводом за допомогою колони штанг. (Мал. 4)
Штангова глибино – насосна установка (ШГНУ) складається із насоса
опущеного у свердловину, колони штанг, верстата – качалки, встановленого
біля устя свердловини. Зворотно – поступа-
льний рух колони насосних штанг і приєднаного до них плунжера
забезпечується верстатом – качалкою.
Спосіб видобутку нафти за допомогою ШГНУ досить розповсюдженій в
нашій країні. Даним способом можна добувати від 1 до 500 т нафти на добу.
Однак в більшості випадків глибинно-насосну експлуатацію застосовують в
мало та середньодебітних нафтових свердловинах.
[pic]
1 – циліндр насоса; 2 – плунжер; 3 – колона штанг; 4 – НКТ; 5 – трубна
головка;
6 – ялинка; 7 – головка балансира; 8 – балансир; 9 – шатун; 10 –
кривошип;
11 – електродвигун;
3.3.2 Експлуатація нафтових свердловин
зануреним відцентровим насосом
Електровідцентрові насосні установки ( Мал. 5) складаються: із
відцентрового насоса 4, електродвигуна 1. кодони підйомних труб 11,
броньованого кабелю 5, гирлової арматури 10, кабельного барабану 7 та інше
допоміжне обладнання.
[pic]
Мал. 5
1 – електродвигун; 2 – протектор; 3 – фільтр; 4 – відцентровий насос; 5 –
броньований кабель; 6 – підвісний ролик; 7 – барабан; 8 –
автотрансформатор;
9 – станції керування; 10 – гирлова арматура; 11 – колона підйомних труб.
Видобуток нафти при даному способу експлуатації відбувається
слідуючим чином. Електродвигун обертає вал відцентрового насосу, нафта
всмоктується через фільтр відцентровим насосом і нагнітається на поверхню
по насосним трубам. Для електровідцентрових насосів характерний великий
міжремонтний період їх роботи. Наземне обладнання ЕВН відрізняється своєю
простотою та не потребує спеціальних фундаментів та інших споруд.
В Україні широко використовують занурені відцентрові насоси. Їх
використовують в тих випадках, коли потрібно виконувати інтенсивний відбір
нафти із свердловини при великій глибині залягання продуктивних пластів, а
також в свердловинах з агресивними пластовими водами.
Методи підтримки пластової енергії
в нафтових свердловинах
В процесі експлуатації нафтових свердловин енергія нафтових пластів
поступово знижується. Якщо не виконувати заходів по штучному підйому нафти
із свердловини, то відбір нафти із покладів спочатку скорочується частково,
а потім повністю.
В промисловій практиці, як було вже зазначено вище підйом нафти із
свердловини виконують компресорним способом, ШГНУ, ЕВН. Потрібно
відзначити, що ці способи потребують значних затрат(енергетичних), крім
цього коефіцієнт нафтовіддачі залишається низьким.
В даний момент широко використовують методи підтримки пластового
тиску свердловин. Сутність цих методів заключається в тому, що в
продуктивні пласти нагнітають воду, повітря чи газ в кількостях,
компенсуючи відібрану із пласту нафту. Таким чином енергія витрачена на
підйом нафти, відновлюється повністю або пластова енергія підтримується на
оптимальному тиску.
Метод заводнення пластів є основним методом підтримання пластових
тисків. Він дозволяє нарощувати добуток нафти швидкими темпами при умові,
що об’єм закачки води компенсує відбір нафти із пласту.
В покладах нафти з наявністю газової шапки, нагнітання газу в її
підвішену частину підтримує тиск в ній, а значить зберігає рівень дебіту
нафтових свердловин.
При підтримці пластового тиску значно продовжується найбільш
економічна експлуатація(фонтанна), покращується коефіцієнт нафтовіддачі та
підвищується темп відбору нафти із пластів.
4 Експлуатація газових свердловин
Експлуатація газових свердловин в порівнянні з нафтовими має свої
особливості, зв’язані з різними фізичними властивостями нафти і газу.
Вилучений на поверхню газ повинен відразу ж направлятися споживачеві, так
як зберігати його в ємностях неможливо. В зв’язку з цим добуток газу
повинен бути більше споживаємого. Низька щільність газу обумовлює більш
високі усьтьові тиски, низька в’язкість газу зумовлює дуже жорсткі вимоги
до герметичності експлуатаційних колон та гирлового обладнання.
Газові свердловини експлуатують лише фонтанним способом. Конструкція
газових свердловин, їх освоєння, обладнання устя та вибою, регулювання
дебіту мають багато спільного з нафтовими фонтанними свердловинами.
Конструкція газових свердловин залежить від величини пластового тиску,
характеристики пласту, наявності або відсутності водоносних горизонтів, від
характеристики порід і властивостей газу.
Як правило, в експлуатаційні колони газових свердловин спускають
фонтанні НКТ, через які газ надходить на поверхню. Гирло газових свердловин
обладнують фонтанними арматурами.
При експлуатації газових свердловин дуже важливе значення має вибір
оптимального технологічного режиму роботи газової свердловини. Під
технологічним режимом експлуатації газових свердловин розуміють режим, при
якому підтримується певне співвідношення між дебетом свердловини та
вибійним тиском. Він повинен забезпечувати отримування максимально
можливого дебіту при мінімальній витраті пластової енергії. Під час
видобутку газу використовують єдину газодинамічну зв’язану систему: пласт–
свердловина–газопровід–споживач.
Особливості експлуатації обводнених газових
свердловин
В роботі обводнених газових свердловин можна виділити чотири періоди.
Перший період – безводний. В другому періоді відбувається накопичення
протікаючої води в стволі спочатку без виносу її на поверхню, а потім з
виносом її на поверхню у вигляді диспергованих краплин потоком газу. Третій
період характеризується тим, що скільки води притікає в свердловину,
стільки ж її виноситься на поверхню. При цьому в стволі знаходиться певний
об’єм накопиченої води. По мірі виснаження свердловини, відбувається
зменшення або дебіту газу, або вибійного тиску. Умови для виносу води
погіршуються, наступає четвертий період, який характеризується новим
прискореним накопиченням води в стволі свердловини переходить на режим
нульової подачі. Так, як при цьому притік води продовжується, то
свердловина заливається водою і припиняє роботу. Наступає
„само глушіння” свердловини водою. Експлуатація таких свердловин
поділяється умовно на два методи: зменшення надходження води в свердловину
та способом звільнення стволу від води.
Зменшення надходження води в свердловину досягається регулюванням
потоків в пласті, ізоляцією свердловини від надходження пластової води,
обмеженням відбору газу до виключення надходження води із пласту.
Звільнювати ствол свердловини від води можна шляхом підйому її на
поверхню або подачі в поглинаючий пласт. Найбільшого використання із всіх
способів вилучення води отримав фізико - хімічний спосіб – введення в
свердловину ціноутворюючих поверхнево – активних речовин в рідкому вигляді.
Також широко розповсюджена продувка свердловин.
В умовах обводнення експлуатується достатньо вагома кількість
свердловин, причому в останні часи їх кількість збільшується
Отже, чим більш досконалі будуть способи видобутку нафти та газу, тим
ефективніша буде діяльність нафтогазовидобувної промисловості.
Використана література
1. Акульшин А.И., Бойко В.С., Зарубин Ю.А. Експлуатация нефтяных и газовых
скважин – Москва: Недра, 1989.
2. Бойко В.С. Довідник з нафтогазової справи – Львів 1996.
3. Гвоздев Б.П. Експлуатация газових залежей – Москва: Недра, 1988.
4. Коротаєв Ю.П., Шировський А.І. Добуток, транспорт та підземне зберігання
газу – Київ, 1997.
5. Щуров В.И. Технология и техника добычи нефти – Москва: Недра, 1983.
| |
