Халықаралық ғылыми-тәжірибелік конференциясының ЕҢбектері



жүктеу 8.29 Mb.

бет44/81
Дата12.01.2017
өлшемі8.29 Mb.
1   ...   40   41   42   43   44   45   46   47   ...   81

 

Помашев О.П., Сарыбаев М.А., Нурлыбаев Р.О. 

КазНТУ имени К.И. Сатпаева, г.Алматы, Республика Казахстан 

 

Бұл  мақалада  ұңғы  айналасындағы  мұнайлы  қабатқа,  басылымдар  тәжірибелері  арқылы 



проппантпен  араласты  сұйық  сіңіріліп  жеткен  радиусына  дейінгі  аралықтардағы  цилиндрлік 

көлемдердегі  барлық  (тек  поралар-қуыс-жарықшалар)  көлемдері  поралық  коэффициенті  0,1  арқылы 

анықталынып, осы көлемдер шығындалған проппант көлемдерімен салыстырылған. Салыстыру есеп 

көрсеткіштеріне  сүйеніп  мақалада  тау-жыныстарында  сұйық  тек  іздер  салып,  солар  арқылы 

проппантты таратады және  жарықшалар ГРП процестерінде туындамайтыны көрсетілген 

Хотя  до  настоящего  времени  причины  разрушения  образцов  хрупких  материалов  от 

растягивающих  напряжении  при  сжатии  не  объяснены,  несмотря  на  это  сторонники  «гидроразрыва 


 

262 


нефтяного  пласта»  (ГРП)  продолжают  приводить  в  публикациях  образование  горизонтальных  и 

вертикальных трещин в породах массива, находящихся во всестороннем сжатом состоянии. 

О  трещинообразовании  при  проведении  ГРП  из  множества  публикаций  читаем,  что  длина  их 

доходит  до  1000м,  высота  до  сотен  метров,  а  толщина  –  от  долей  миллиметра  до  1см.  эти  данные 

литературных  источников  содержат  явную  неувязку  между  собой,  несвойственные  параметрам 

трещины,  следующего  характера:  длина  и  высота  слишком  велики  (в  метрах),  а  толщина    у  самого 

начала весьма мала (в миллиметрах). Такие параметры при трещинообразовании в хрупких и крепких 

горных породах вообще невозможны. Для подтверждения этих слов приведем следующий реальный 

пример  раскалывания  хрупкого  материала  клиньями  в  открытом  воздушном  пространстве.  При 

раскалывании такого материала обычно трещина может распространиться до расстояния 1-1,5м, если 

раскалывающий клин имеет обух толщиной порядка 4-5см. для распространения же трещины до 100-

1000м  (из  литературных    источников)  обух  клина  должен  иметь  толщину  не  менее  метра. 

Приведенный  пример  показывает,  что  в  массиве  горных  пород  «трещины  гидроразрыва»,  имеющие 

большую длину, ширину и очень малую толщину, образоваться не могут. Поэтому следует пологать , 

что  возможны  образования  только  многочисленных  радиально  направленных  поровых  канавок, 

радиусы  которых  могут  иметь  различную  длину  и  расти  пропорционально  времени  проведения 

закачки жидкости с проппантом при ГРП.  

Автор  работы  1  в  обзорной  публикаций  опыт  применение  гидроразрыва    за  рубежом  в 

интернете  приводит,  что  впервые  гидравлический  разрыв  был  произведен  в  1947г.  В  США.в  работе 

приводится  статистика  проведения  ГРП  в  разных  странах,  а  также  рассматривается  система 

«жидкость  разрыва  -проппант».  В  бывшем  союзе  при  нефтедобыче  ГРП  в  СССР  происходит  1958-

1962 годы, и число операций по ГРП достигло 3000, которые имели высокие технико-экономические 

показатели- отмечается в работе  1 . 

  

 



 

Рис. 1а. Цифрой 6-природные системы трещин 

 

Следует показать, что в названной обзорной публикации и во многих других источниках по ГРП 



авторы упорно утверждают, что образуются вертикальные и горизонтальные трещины в нефтяносных 

породах.  Образование  трещин  различным  образом  многократно  подкрепляется  теоретическими 

выкладками, в некоторых случаях с приведением теории упругости и прочности горных пород. 

В  работах  2,3,  нами  аргументировано  было  показано,  что  жидкостью  невозможно  разрывать 

горные  породы,  находящиеся  во  всестороннем  сжатом  состоянии  в  условиях  массива.  Образование 

трещины  на  образцах  при  испытании  их  в  лабораторных  условиях  непременно  бывает  связано  с 

раздвижением частиц пород в разные стороны от некоторой начальной линии трещинообразования. В 


 

263


скважине  трещина,  возможно,  возникает  только  в  «дезинтеграционной  зоне»,  образованной  вокруг 

скважины,  а  за  этой  зоной  в  объемносжатой  среде  в  условиях  массива,  при  различной  глубине  и 

прочностях  горных  пород  на  растяжение  

р 

в  пределах  1-1,5  МПа,  породы  не  разрываются,  т.е.  им 



некуда раздвигаться, чтобы образовать трещины. 

Авторы 4 определяя «проппантовое число», объемы и параметры трещины, давая определения 

многим  другим  понятиям  ГРП,  близки  к  отрицанию  теории  «гидроразрыва»,  но  в  своих  основных 

рассуждениях  переходят  на  сторону  «  гидроразрывателей»,  поддерживая  теорию,  уже  ставшей  в 

настоящее время догмой. 

В  работе  5  автор  приводит  рис.  1а,  где  отмечены  цифрой  6-природные  системы  трещин  и 

попавшая  в  эти  трещины  жидкость.  Называя  процесс  «проявлением  флюидорасчленения»  автор 

близок к истине в первой части рисунка, а во второй части рис.1 б, он уходит в сторону фантазии и 

называет процесс «флюидоразрывом (б) в породном массиве». Далее приведенные: «4-иницирующая 

щель» и образованная «8-щель флюидоразрыва» с перпендикулярным к оси скважины направлением 

трещины - просто нереальны. 

Если в  схематическим рисунком показано заполнение жидкостью  «природных  систем трещин», то 

во  многих  публикациях  приводят  радиусы  (от  десятков  до  1000м)  распространения  горизонтальных  и 

вертикальных  трещин,  вызванных  гидроразрывом,  а  также  ширину  (высоту)  и  толщину  последних. 

Например,  из  работы  6  можно  привести  о  трещинах  следующее:  «Типичным  значением  ширины 

трещины  в  низкопроницаемых  пластах  является  0,25см,  при  длине  до  нескольких  сотен  метров».  Здесь 

приведены  нереальные  длины  трещины.  Такие  радиальные  длины  распространения  жидкости  с 

проппантом    от  стенок  скважины,  естественно  свойственны  пробитым  жидкостью  с  проппантом 

одиночным  или  ветвистым  каналом.  Эти  же  факторы  подтверждают  наши  сравнительные  расчеты 

объемов израсходованного проппанта (из публикаций), занявшего каналы и поры, с полным объемом пор 

цилиндрического пространства с радиусом равным длине трещины вокруг ствола скважины.  

Другим примером из работы [6] является таблица 

3,  содержащая  параметры  четырех  трещин  и 

некоторые 

показатели 

закачиваемой 

гели 

с 

проппантом и проводимости трещин. 



Изпользуя  данные  таблицы  3  из  [6],  нами  в 

данной статье приводиться  схематический рис. 2, где 

отражена скважина, пересекающая слои пород. Ближе 

к забою скважины приведена трещина, полученная по 

данным таблицы 3, с  усредненным: ℓ=56,7м  – длина; 

h= 22,3-высота и в=10,05мм-толщина. (на рис.2 только 

габаритные  размеры  трещины  ℓ-h  нанесены  в 

масштабе 1:1000). 

Приведенная 

трещина 


с 

радиусом 

распространения  ℓ=56,7м – длина и высотой h=22,3м 

естественно, 

при 

закачивании 



под 

большим 


давлением  геля  с  пропантом  не  может  образоваться. 

Процесс  может  заключаться  в  следующем:  скважина 

по  направлению  совпадает  и  проходить  вдоль 

естественной  вертикальной  вертикальный  трещины  в 

породах.  Трещина  может  быть  многовековой, 

заполненной 

каолинитом, 

глиной 


и 

другими 


легкоразрушаемыми 

и 

легкопромываемыми 



отложениями. 

Последние 

с 

момента 


своего 

образования 

до 

проведения 



эксперимента 

по 


«гидроразрыву»,  можно  полагать,  что  претерпели 

многочисленные  перемятия,  сдвиги,  разрушения  и 

прочие процессы. Поэтому заполнители естественной 

трещины быстро разрушаются гелем, размешиваются 

и 

дают 


возможность 

проппанту 

занимать 

освободившиеся  пространства.  Таким  образом,  в 

расмотреном  примере  трещинообразование  полностью  отсутствует,  породы  в  нетронутом  массиве  не 

разрываются и не раздвигаются, трещина не развивается и не удлиняется в радиальном направлении. По 

материалам  публикаций  [5,6]  в  вышеприведенных  примерах  показано,  что  происходит  лишь  очищение 

 

 



 

Рис.1 б - Флюидоразрыв в породном массиве 

 


 

264 


пространства, занятого содержимыми  естественной трещины, и частичное заполнение этих пространств 

проппантом. В последующем  ширина в трещины может  уменьшатся за счет  смещения пород в сторону 

неполностью заполненной проппантом щели.        

 

Литература 



 

1.  Опыт применения гидроразрыва пласта за рубежом. 

http://oilneft.ru/?p=870

 . 


2.  Ахмеджанов  Т.К.,  Помашев  О.П.,  Камбаков  Т.У.,  Грибанов  В.Ф.  к  вопросу  о  гидроразрыве 

нефтеносных  и  углевмещающих  горных  пород//Новости  науки  Казахстана  научно-технический 

сборник.Алматы,2011,вып.2(109),с.34-41. 

3.  Помашев О.П. О способе гидроразрыва нефтяного пласта.//Поиск//, Алматы, 2010, №1,С. 262-

266. 

4.  Экономидис  М.,  Олни  Р.,  Валько  П.  Унифицированное  проектирование  гидроразрывапласта. 



Установление взаимосвязи между теорией и практикой. Изд. Компьютерных исследований,2007,236с. 

5.  Кю  Николай  Георгиевич.  Создание  методов  и  средств  флюидоразрыва  горных  пород. 

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора техн.наук. Новосибирск, 1999, 32стр. 

6.  Дияшев 

И.Р., 

Смаровозов 



А.А., 

Гиллард 


М.Р. 

Супер-ГРП 

Янарерском 

месторождении.//Нефтяное хозяйство, №7,2001,с.44-48.      



 

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ РАСТВОРИМЫХ 

ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ СТАЛИ НА ОСНОВЕ ШЛАКОВ СИЛИКАМАРГАНЦА 

 

Сагинжан А.С., Капралова В.И. 



КазНТУ имени К.И. Сатпаева, г. Алматы, Республика Казахстан 

 

В  настоящее  время  в  Казахстане,  являющимся  фактическим  лидером  по  запасам  фосфатного 



сырья в Центрально-Азиатском регионе, на предприятиях фосфорной промышленности значительно 

сокращен  выпуск  минеральных  удобрений,  а  также  фосфатных  солей  и  материалов 

полифункционального  назначения,  что  снижает  стартовые  возможности  республики  для  активного 

участия  в  интеграционных  процессах  и  вхождения  в  число  наиболее  индустриально-развитых  стран 

мира.  Особенно  актуальна  проблема  производства  фосфатных  ингибиторов  коррозии  металлов  для 

водных  сред,  которые  отечественной  промышленностью  не  выпускаются  и  в  большинстве  случаев 

импортируются из стран ближнего и дальнего зарубежья.   

Проблема  внутренней  коррозии  стальных  магистральных  водопроводов  различного  назначения 

очень  актуальна  как  для  Казахстана,  так  и  для  стран  СНГ  в  целом,  поскольку,  несмотря  на 

нормативные  документы,  практически  все 

действующие  трубопроводы  изготовлены  из 

нелегированной  стали  без  защитных  покрытий,  нанесение  которых  на  внутреннюю  поверхность 

трубопроводов  невозможно  в  эксплуатационных  условиях.  Поэтому,  одним  из  наиболее 

экономичных  и  технологичных  методов  борьбы  с  внутренней  коррозией  стальных  водоводов 

является антикоррозионная обработка воды специальными реагентами – ингибиторами. 

К  числу  наиболее  перспективных  и  эффективных  ингибиторов  коррозии  металла  относятся 

полифосфатные  ингибиторы,  одним  из  условий  применения  которых,  наряду  с  высокой  степенью 

защиты,  является  их  высокая  растворимость.  Однако  растворимый  кристаллический  триполифосфат 

натрия, как и стеклообразные полифосфаты недостаточно эффективны при низких концентрациях [1-

2], к тому же  они способствуют биообрастаниям, поскольку содержат биогенный элемент – фосфор. 

Этого недостатка лишены полифосфаты, содержащие биоцидные элементы, к примеру, марганец [3]. 

Однако кристаллические полифосфаты марганца плохо растворимы, а для получения стеклообразных 

марганецсодержащих полифосфатов требуются значительные энергетические затраты.  

Нами  в  работе  [4]  была  показана  возможность  получения  кристаллических  растворимых 

модифицированных  полифосфатов  марганца  на  основе  шлаков  силикамарганца  и  установлены 

оптимальные  технологические  параметры  процесса  разложения  шлака  силикамарганца  ортофосфорной 

кислотой,  на  основании  которых  можно  предложить  следующий  способ  получения  дигидрофосфата 

марганца  из  отходов  производства  феррофосфора  –  шлаков  силикомарганца.  Размельченный 

силикомарганец  загружается  в  реактор  с  мешалкой,  оборудованный  рубашкой  с  подогревом.  Туда  же 

подается  24  %-ная  фосфорная  кислота,  при  этом  соотношение  должно  составлять  Т  :  Ж  =  1:10.  Средняя 

продолжительность пребывания  реагентов в  реакторе  равна 2,5  –  3,0  часа. Температура пульпы  при этом 


 

265


должна  быть  не  менее  75  °С.  Полученную  таким  образом  суспензию  далее  фильтруют  через  барабанный 

вакуумный  фильтр  и  получают  раствор,  основной  составляющей  которого  является  дигидрофосфат 

марганца.  Технологическая  схема  предложенного  про-цесса  представлена  на  рисунке.  Затем  полученный 

фосфорнокислотным разложением шлака раствор дигидрофосфата марганца смешивают с жидким стеклом 

до  нейтрализации  остаточной  свободной  Н

3

РО



4

  и  образовавшуюся  пульпу  сушат  при  температуре             

400-500 °С в течение часа. 

 

 



 

Рисунок 1. Технологическая схема получения фосфатирующих растворов из шлаков силикомарганца: 



1 – реактор с мешалкой; 2 – нагревательная рубашка; 3 – барабанный вакуумный фильтр 

 

По  данной  технологии  была  наработана  партия  продукта  и  исследованы  его  растворимость  и 



антикоррозионные свойства. Было показано, что максимальной растворимостью – 86 отн.% обладает 

силикофосфат марганца-натрия, содержащий 54,2 % жидкого стекла. 



 

Литература 

 

1.  Шевченко  Н.П.,  Уланова  Н.М.,  Капралова  В.И.  Возможность  использования  полимерных 

фосфатов  и  силикополифосфатов  натрия  в  качестве  ингибиторов  коррозии  стали  в  нейтральных 

водных средах // Неорганические материалы. – 1998. – Т.34, № 7. – С.874-878. 

2.  Фишбейн  О.Ю.,  Капралова  В.И.,  Жакитова  Г.У.,  Джусипбеков  У.Ж.,  Ахметов  Т.З. 

Применение силикополифосфатных ингибиторов для защиты систем водоснабжения // Нефть и газ. – 

1999. – № 2 (7). – С.114-121. 

3.  Жакитова  Г.У.,  Капралова  В.И.,  Фишбейн  О.Ю.,  Джусипбеков  У.Ж.  Поли-  и 

силикополифосфаты  марганца как ингибиторы коррозии стали в водных средах // Изв. МОН, НАН РК. 

Сер. хим. – 2000. - № 3. – С.3-9. 

4. Сагинжан А.С., Капралова В.И., Кубекова Ш.Н. Кристаллические  растворимые  силикофосфаты 

натрия-марганца  как  ингибиторы  коррозии  металлов  для  водных  сред/Сб.  научных  статей  IX-ой 

Между-народной  научно-техн.  конференции  «Наука,  образование,  производство  в  решении 

экологических проблем».- Уфа, 2012. – т.II. – С.267-272. 

 

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФЛОКУЛЯЦИИ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ ИЗ 



СУСПЕНЗИЙ НЕОРГАНИЧЕСКИМ АЛЮМОСИЛИКАТНЫМ ФЛОКУЛЯНТОМ 

 

Танау А., Кубекова Ш.Н. 



КазНТУ имени К.И. Сатпаева, г.Алматы, Республика Казахстан 

 

Минеральные  ресурсы  относятся  к  не  возобновляемым  сырьевым  источникам,  многолетняя 



эксплуатация которых привела в настоящее время к вовлечению в передел руд, в частности, цветных 

металлов,  отличающихся  низкими  технологическими  характеристиками.  В  первую  очередь  это 

связано  с  увеличением  в  добываемом  сырье  упорных  и  окисленных  руд,  отличающихся  тонкой 

вкрапленностью.  Полезные  компоненты  в  них  представлены  минералами  с  близкими  физико-



 

266 


химическими  свойствами,  что  значительно  снижает  эффективность  традиционных  технологий  их 

обогащения [ 1 ]. 

Анализ  тенденций  развития  минерально-сырьевой  базы  Казахстана  подтверждает  мировую 

тенденцию увеличения в добываемых рудах труднообогатимого сырья. Так, в республике за период с 

1975  по  2000  годы  доля  качественно  новых  труднообогатимых  руд  возросла  с  15  %  до  45-50  %  от 

общей массы обогащаемого сырья [2-4]. 

Одним  из  основных  и  наиболее  совершенных  методов  обогащения  полезных  ископаемых 

является флотация. Она применяется при обогащении более 90 % добываемых руд цветных металлов, 

большого  количества  руд  редких,  черных,  благородных  металлов  и  неметаллических  полезных 

ископаемых  [5  -  6].  Однако  качество  флотационных  концентратов  в  последнее  время  существенно 

снижается  из-за  вовлечения  в  переработку  труднообогатимых,  в  частности,  тонковкрапленных  руд, 

образующих при их переработке большое количество шламов, оказывающих отрицательное влияние 

на  флотационный  процесс.  При  этом  необходимо  различать  два  вида  шламов:  первичные  и 

вторичные.  Образование  первичных  шламов  зависит  от  природы  полезных  ископаемых,  а  именно, 

наличия  в  них  глин,  первичных  оксидов,  хрупких  минеральных  включений  и  др.  Вторичное 

шламообразование связано с такими операциями обогащения как дробление и измельчение, так как у 

тонковкрапленных  руд  взаимное  прорастание  извлекаемых  и  породообразующих  компонентов 

сочетается  с  очень  малыми  размерами  полезных  включений,  достигающих  микрон,  и  полное 

раскрытие возможно лишь при условии измельчения всей руды до размеров частиц 0,04 – 0,02 мм. Но 

даже  при  флотации  руд,  содержащих  относительно  крупные  включения  полезных  минералов, 

оптимальное измельчение обычно характеризуется содержанием в пульпе 65-85% класса минус 0,074 

мм [7]. Процесс  сгущения шламосодержащих продуктов зачастую связан с использованием дорогих 

импортных  реагентов,  что  не  только  удорожает  процесс  переработки,  но  и  ведет  к  загрязнению 

окружающей  среды,  так  как  большинство  органических  реагентов,  особенно  на  основе 

полиакриламидов, являются токсичными соединениями. 

На  флотационных  фабриках  процесс  сгущения  шламов,  а  также  очистку  сточных  вод  для 

использования  их  в  качестве  оборотных,  проводят  различными  органическими  и  неорганическими 

реагентами.  Несмотря  на  высокую  эффективность  процесса  сгущения  шламистых  частиц 

органическими  флокулянтами,  их  широкое  промышленное  использование  ограничено  высокой 

стоимостью и токсичностью [8]. 

Из  неорганических  флокулянтов  широкое  распространение  получил  неорганический  полимер  – 

полиэлектролит  анионного  типа,  являющийся  производным  активной  кремнекислоты,  сырьем  для 

получения  которой  служит  силикат  натрия  (жидкое  стекло)  и  активирующий  агент.  Реагенты  на 

основе  жидкого  стекла  помимо  флокуляции  шламистых  частиц  хвостовых  вод  обогатительных 

фабрик, также применяются при селективной флотации минералов различных типов руд, в частности, 

при  селективной  флотации  несульфидных  минералов,  для  депрессии  силикатных  шламов  при 

сульфидной флотации окисленных руд, при флотации серных, графитовых и других руд [8]. 

На основе вышеизложенного, особую актуальность приобретают исследования, направленные на 

получение  и  использование  новых  эффективных  импортозамещающих  реагентов  на  основе 

отечественного  сырья,  в  том  числе  неорганических  флокулянтов,  позволяющих  интенсифицировать 

процесс сгущения тонких глинистых шламов. 

Флотационное  действие  закрепления  органических  полимерных  молекул  на  твердой 

поверхности  в  большинстве  случаев  сводится  к  гидрофилизации  поверхности.  Близким  к  этому 

действием  неорганических  реагентов  на  твердую  поверхность  является  закрепление  на  твердой 

поверхности  коллоидных  частиц.  Однако  этот  процесс  более  сложный  и  многие  его  особенности  и 

детали не могут считаться достаточно изученными. 

Исходя  из  изложенного,  нами  на  модельных  системах  исследован  процесс  флокуляции 

глинистых минералов из суспензий неорганическим алюмосиликатным флокулянтом. 

Флокулирующую  способность  исследуемого  реагента  изучали  по  эффективности  расслоения 

глинистых суспензий, которую  определяли по скорости перемещения границы раздела фаз осадок – 

жидкость. Исследо-вания проводили при определенном и постоянном отношении Т: Ж. 

Полученные результаты представлены на рисунке. Из анализа полученных результатов следует, 

что  скорость  процесса  флокуляции  твердых  частиц  алюмосиликатным  флокулянтом  из  суспензий 

каолина,  приготовленных  на  образцах  с  различным  содержанием  тонкодисперсных  частиц, 



 

267


моделирующих тонкие шламы, зависит как от расхода добавляемого флокулянта, так и от количества 

тонких шламистых классов. Увеличение содержания в пульпе тонких шламистых классов с 37,7 % до 

53,6  %  снижает  скорость  процесса  сгущения  с  0,033  м/час  до  0,017  м/час  (рисунок).  При  этом 

скорость  процесса  осаждения  частиц  твердой  фазы  в  исходных  суспензиях  без  добавок  флокулянта 

колеблется  от  0,006  м/час  (при  содержании  тонких  классов  53,6  %)  до  0,018  м/час  (при  содержании 

тонких классов 37,7 %). 

 

 

 



 

Скорость осаждения твердого в суспензиях каолина в зависимости от концентрации флокулянта  

и содержания тонкодисперсных частиц глинистых минералов 

 

Таким  образом,  проведенные  исследования  показали  перспективность  использования 



алюмосиликатного флокулянта для процессов сгущения тонких глинистых шламов, образующихся в 

процессе флотации. При этом показано, что скорость флокуляции твердых частиц алюмосиликатным 

флокулянтом  зависит  от  расхода  добавляемого  флокулянта  и  от  гранулометрического  состава 

продуктов.  Установлено,  что  оптимальным  количеством  флокулянта,  обеспечивающим  наиболее 

высокую скорость процесса сгущения шламистых фракций, является расход, равный 1,0 мг/г. 

 



1   ...   40   41   42   43   44   45   46   47   ...   81


©emirb.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

войти | регистрация
    Басты бет


загрузить материал