Өткен ғасырдын 70-ыншы жылдары электр тогы қабат кеңістігінің
Забой маңы аймаңығына плазмалық-импульстық әсер ету
жүктеу/скачать 2,28 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 1.3 Мұнайлық қабаттарға электрлік әсер ету
1.2 Забой маңы аймаңығына плазмалық-импульстық әсер ету
В. П. Дыбленконың классификациясы бойынша электрмагнитті әсер етулердің 3 түрі болады: төмен жиілікті (ТЖ) – 1кГц-ке дейін, жоғары жиілікті (ЖЖ) – 300 МГц-ке дейін, және аса жоғары жиіліктегі (АЖЖ) – 300 МГц-тен жоғары (В.П.Дыбленко «Волновые методы воздействия на нефтяные пласты с трудноизвлекаемыми запасами» Шолу және классификациясы 2008 ж). Бұл технология келесідей орындалады. Технологиялық ұңғырлардың бір бөлігі электродтармен толтырылады. Құрылғылардан электродтарға кабельдер тартады. Пласттың параметрлері жайлы ақпараттарды қолдану нәтижесінде, бағдарламаға өзгерістер енгізіледі. Өндірістік элетр тоғының көзінің қуаты 100 кВт. Пластқа әсер ететін электр импульстерінің әсері келесідей: капилярлар өседі, өтімділігі ұлғаяды, газдар бөлінеді. Бұл процесстердің әсері ретінде су бойынша өтімділік төмендейді, электр кенетикалық құбылыстар өседі. Әдісті біртекті емес қабаттарда сазды құмдарда тиімді қолдануға болады. Ол, өндіруші және өндіруші ұңғыларының қабылдағыштығының өнімділігін ұлғаюына ықпал етеді. Өңдеу әдістері жоғары жиілікті және аса жоғары жиілікті электромагниттік өрістердің ерекшеліктеріне негізделген, олардың өзара іс- қимыл мазмұны пористік орталармен байланысты. ЖЖ негізгі ерекшелігі - көлемді қыздыру тұқымның электромагниттік қабатқа әсер ету болып табылады [4]. Бұл ретте жылу аймағыны сүзгіштік-сыйымдылық қасиеттері жылу әсерінен аз тәуелді. Бөлу қаттағы температурасының қажетті көрсеткіштерінің жиілігін және қуатын таңдау арқылы өзгертуге болады. Бағытталған қыздыру забой маңы аймақтың қыртысты (ЗАҚ) және өзара іс- қимыл электромагниттік өріс флюидамы өңдеу процесінде жүреді, нәтижесінде беттік керілу саласындағы фазаның бөлінуі төмендейді, жылдамдығы артады [19, 20]. 1996 жылы Кошторев және Ф. И. Алеев «Способ разработки нефтяной залежи» (патент №2057911) патенттеген. Әдістің мәні мынада: ұңғыма бойынша сәулелік сызбасы толық босаған кенішін таңдауда. Орталық қаттың табанына өнімді теріс электрод деңгейінде түсіреді. Тарамдалған ұңғымалардың саласындағы шатырын қыртысты оң зарядталған электродтар орналасқан. Пластқа әсер тұрақты ток беру арқылы жүзеге асырылады. Нәтижесінде бөлектеу жүреді, яғни жылжыту бөлшектер судың төменгі бөлігі қыртысты - теріс электрод, ал тамшы мұнай оң электрод. Ұңғымалардағы су және мұнай өнімін зерттей отырып оның мазмұн бақылауға болады.
18
ЖШС «Волгахимэкспорт» Михаил Болдырев, Татьяна Лючевская, Олег Гуркин и Андрей Золин қызметкерлері мұнай беруін арттыру үшін электр тогын мұнай пласт көмегімен әсер ету импульстармен сипаттайды [16]. XX ғасырдың ортасында 70-ші жылдары бу кеңістік қабаты құрылымын өзгерту одан электр токтарының әсері арқылы өту кезінде расталды. Осы ерекшеліктері ресейлік инженер мұнай өндіру технологиясы ашылуының арқасында қарқынды әзірленді. Бүгін мұнай өндіріс технологиясын пысықтауға және электр өңдеу қабаттары практикада белсенді түрде айналысады, ЖШС "Волгахимэкспорт". Өзін таныту
барысында эксперименттер бойынша оң импульсті электрлі әсер ету технологиясы қызметінде өнім қабаттарына әсер үлкен екені белгілі болды. Сынау, Қазақстан, Ресей және Бразилия кен орындарында жүргізілді. Нәтижелер технологиялар перспективын көрсетті. Коллектор арқылы импульс электр тогы өту кезінде жұқа капиллярларда энергия босайды. Энергия бөлінетін саны белгілі бір шекті мәні бар, одан асып кеткен кезде рту микро бірдей емес ортаның, сондай-ақ құрылымдар сүзгі ағынының орын құрылымын өзгерту. Жұқа капиллярдағы жоғары тығыздықты бөлу энергиясы, әлдебір көлемдерінің мәні, қирауына әкеп соғатын орталандырушы заттар. Сүзу микро бірдей емес ортада бу кеңістігін өзгертілген құрылымы сипатын айтарлықтай бу кеңістігінің өзгертеді. Тығыздығы ток қатынасы r1 және r2 радиустары арқылы дәйектілікпен өтуі құрама капиллярдағы кезінде оларға электр пропорционалды. Бірқалыпты емес орталарда, таулы аймақтары сияқты, (r2/r1) қарым-қатынас 103 құрауы одан асатын мүмкін шамасын шамамен тең және, біртекті емес бөлу энергиясын ортаға қаншалықты жоғары дәрежесі болады. Майда капиллярлардың өткізгіштігі сондай-ақ тікелей байланысты жоғары тығыздықты көрсеткіштері энергия бөлуге байланысты. Капиллиярлардағы қысымының өзгеруі өткізгіштігімен байланысты болуы мүмкін. Механизмдердің комбинациясы, жүріп жатқан процесінде электр өңдеу қыртысты және өсуіне әкеледі. Олардың арасында бұзылуы:
қос электрлік қабат бұзылуы, бөліну шекарасында фазалардың беттік керілуін азайту күштері [26]. Қазіргі уақытта екі түрі бар қондырғыларды жүзеге асыруға қабілетті технологиясын ұсынған. Демалыс параметрлері орнатумен ерекшеленеді, сондай-ақ электр энергиясын алудың тәсілдерімен және білім беру импульс тоғымен ерекшеленеді. Жұмыс істеу үшін жақын орналасқан ұңғымаларда электр желісінің кернеуі 6кВ немесе 10кВ бірінші орнату талаб. Екінші орнату өз дизелді генератор қондырғысы болады, бұл оған жұмыс істеуге мүмкіндік береді, және оны қолдану аймағын айтарлықтай кеңейтеді. Сонымен қатар, қондырғының елеулі айырмашылығы екінші типті болып табылад. Сонын ішінде энергияны жинақтау үшін конденсаторлы модулдер қолданылады, сонын арқасында, электр тоғының жоғары қкатын алуға болады. Бұл 19
қондырғы «Волгахимэкспорт» компаниясының мұнай өнімін арттыру мақсатында заманға сай шығарылған. Құрылғы патенттелген (патенты №37886, №30857) [14,15]. Одан бөлек, осы технологияға ұқсайтын патенттер ұсынылды. Бұдан әрі автономды кешені орнатуға екінші типпен сипатталады. Пайдаланылатын кешен базасында ЗИЛ-131 автомобилінің жоғары волтті орнатуға орналасқаның қамтиды, генератор қондырғысына ауыстырылып қосылады автомобилінің базасында ГАЗ-66 арналған қызметтік үй-жайды қызметкерлердің демалу. Жоғары вольтты орнату мынадай қызметтік блоктар:
тиристорлы блок;
жоғары кернулі түзеткіш басқару блогы;
трансформатор;
зертханаға кіретін панель және автоматиканың параметрлері, дербес компьютер. Технологиялық процестерді жүзеге асыру негізгі параметрлері. Қазіргі уақытта іске асыру үшін ұңғымалар кешенін бірнеше қосу схемаларының технологиялары бар. Алайда, іс жүзінде, негізінен, екі ұңғымалар қосу схемасы қолданылады. Бүгінгі күні әзірлеуге орналасқан қосу схемасы бір ұңғыманың лекпен головке пайдалана отырып, ошағын тұйықтайды. Электродпен қосылған кезде пайдалану колоннасы өңделетін ұңғыманың лекпен болып табылады. Басына қосылған кезде ұңғыма және оның толық ажырату үшін жер үсті жабдығ қажет. Барлық дайындау жұмыстары ұңғымада орындалды, сағалық тумбам жоғары кернеу кабеліне қосылады электр тогының әсері импульстармен басталады. Ұңғыманы дайындау үшін өңдеу кезінде схема бойынша қосу керек, ошақтың жер ретінде 50 металл өзектерді пайдаланылады. Бұл жағдайда олар екінші электрод рөлін ойнайды. Ошақ жерге кем дегенде 400 м жойылуы тиіс. Электрлікті жерге қосу кедергісін азайту үшін, металл өзектерді ерітіндісімен орналасқан. Алу үшін қажетті нәтижесі, бір өңдеу созылуы тиіс 20-дан 30-ға дейін. Қолдану саласы
карбонатты және
терригенды коллекторлар технологиялар қолданылады, жату тереңдігі 2000 м дейін (бірінші типті қондырғы) және 3000 м (екінші типті). Өңдеуді ұңғымалардағы суланған 40 – 85% және дебиті бойынша сұйықтықтың 10 – 85м 3 /тәулігіне жүргізу ұсынылады, сондай-ақ нысандарда ұсынылған бірқалыпты емес пластары кезекпен ауысады. Нәтижелер бойынша жинақталған мұнай өсімі дебитті тәжірибені өңдеуден кейін 0,5-тен 13 т/тәулік құрайды (байланысты ағымдағы дебиті және сулануы, сондай-ақ нақты геологиялық-геофизикалық сипаттамалары). Өнімнің сулануы, бұл ретте төмендейді 10-30%. Сонымен бірге импульстік және ионды-плазмалық әсер ету атап өту тәсілі мұнай пластта (патент номері 2213860, авторлары Браганчук Алексей Михайлович, Исаев М.К., Исхаков И.А., Касимов Р.Г.) [17].
20
Құрамдас коллекторда иондық-плазмалы әсер мұнай ұңғыманы перфорациялау деңгейінде жүзеге асырылады. Қол жеткізу үшін қажетті әсерге арқылы минерализованную су тығыздығы 1,12 г/см 3 және одан жоғары, тұрақты электр тогы кернеуі жылғы 90В дейін 300В және тығыздығы дейін 1А/см
2 . Әрбір 25-30 мин арналған қабатқа импульстармен электр разрядтарының саны 3-5 разрядтары бірінен әсер ететіні. Арнайы камерада арасындағы электродпен-анод және электропен-катодтан дәрежесі көтерілуде иондық-плазмалық генератор қолданылады. Техника осындай әсер етуін құруды қамтамасыз етеді репрессионно-депрессионного режимі. Ұзақтығы бір разрядты жетеді 100 мкс, ал энергия асатын 100 Дж мәні кезінде скважности аспайтын 5-тен. Ұңғымаға үздіксіз жуылады минералданған сумен. Әсері импульстармен жүргізіледі тоқтамай ионды-плазмалық процесі. Аяқталғаннан кейін импульстік өңдеу затрубное кеңістік ашады және бастайды прокачку минералданған су, бастап алып тастау үшін сою ұңғыма өнімдері ыдырау және расплавленные бөлшектер. Сонымен қатар, қосымша әсер ету ЗАҚ импульстармен электр разрядтары жүреді қарқындату мұнай өндіру. Негізгі элементі кешенді плазма-импульстік әсер ету болып табылады ионды-плазмалық генератор, екі камерадан тұрады. Генератор қамтиды разрядную камераны тұратын электрод орындайтын функциясын анодты және катодты әрекет ететін корпус камералары. Генератор орнатылады төменгі бөлігінде сорғы - компрессорлық құбырларды облысы перфорация шеген. Жерүсті электр қоректендіру көзі тәрбиешілерді фаза көмегімен бағанасының ұңғыма жалғанады корпуспен ионды-плазмалық генератор. Плюсті фаза электродпен жалғанады, орналасқан ішіндегі разрядты камера көмегімен электрлік кабель. Содан кейін сорғы - компрессорлық құбырлар ұңғымаға минералдандырылған су түседі (тығыздығы кем дегенде 1,12 мг/см 3 ). Бұдан әрі арқылы разрядную камераны ионды-плазмалық генератордың түседі электр тогы 90 В-300 В кернеу, тығыздығы 0,1 А/см 2 -ден 10 А/см 2 . Өту
кезінде электрлік ток ұңғымада басталады ионды-плазмалық және химиялық процестер салдарынан бұл катоде, оның рөлін ретінде шеген колонная бастайды бөлінуі сутегі, сонымен қатар сілті түзіледі, ол төмендетуге ықпал етеді беттік керілуін пленка мұнай және растворению түрлі шөгінділердің кенді аймағында нефтесодержащего қаттың. Разрядты камера ішіндегі ионды- плазмалық реакциялар генератордың аймағында жылдам қыздыру қоспалар үшін жүреді, жұп фазалы қабығы пайда болған камерада электрод бастамашылық жасау жану плазма ықпал етеді. Барлық бұл анодтың ионды - плазмалық камера айналасында оттегі құратын қышқылдануына әкеледі. Мұнай битумдары көтеріңкі қызу аумағы әсерінен жұмсарады, қалдық мұнай кептелуі ыдырайды, ал Ca, Mg, Na және басқа да (СаСО3, MgCl2, Na2SO4) минералды қосылыстарының конгломерациясы қышқыл орта әсерінен еріп кетеді. Анодта бөлінетін белсенді оттегінің оңтайлы рөлі ол қабатты көмірсутекті қысымның кенеттен жергілікті жоғарлауынан мұнай кенжарында және жанынадағы зонада кептелісті жоюға мүмкіндік туғызатын
21
көмірқышқыл газына дейін тотықдандыруына негізделген. Сонымен қатар оттек, мұнай кенжарында бар болса, күкіртті қосылыстарды күкірт оксидіне дейін, оның өндірілетін мұнайдағы санын азайта отырып, қышқылдандыруға қабілетті. Плазмалы-импульстік генератордың реакция зонасында қысым жоғарлауының байқалуынан өңдеу нәтижесі плазмалық әсерленуі аумағынан кенжар түбіне дейін қышқыл және сілтілі ортада тез таралуы негізінде орнатылады. Ионды-плазмалық режимдегі генератор жұмысы 25-30 минут аралығына дейін жалғасады, кейін генератордың басқару блогының көмегімен, бетінде орналасқан, генератор импульстік жұмыс режиміне ауысады. Айтылмыш режим электр разрядтарының әрбірі 100мкс ұзақтығымен бір біріне үзіліссіз жалғасқан қалыптастыруымен сипатталады. Бір рет үшін 3-тен 5-ке дейін (энергиясы 100Дж) импульс өндіреді. Импульстік разрядтың нәтижесі разрядтық камерада кенеттен қысымның жоғарлауы. Қысым аумағы мұнай кенжарының түбіне дейін таралады. Қысымның соққы аумағының әсерінен тесу аймағынан коллекторға иондық-плазмалық өңдеулер көшіріледі. Соққы толқыны орталарды бөлу шекарасына жеткеннен кейін, ол одан шағыласады және шегендеу колонасына оралады да өнімдердің таралуын және балқуын өзімен бірге шығарады. Айта кетерлік, импульстардың саны және жиілігі қуат мәнімен, кенжар қысымымен, сонымен қатар керекті әсер ету радиусымен таңдалады. Импульстік өңдеу бітісімен құбыр сыртындағы жапқыш ысырма ашылады, минералданған суды айдау көмегімен ұңғыма кенжарынан бетіне таралу өнімдері шығарылады. Ионды-плазмалық, температуралық, электрохимиялық үрдістерден басқа, мұнайлы кенжардың кенжарға дейінгі зонасында болып жатқан, аталмыш ралас өңдеу нәтижесінде, қосымша репрессивті-депрессивті режим пайда болады. Бұл режим қысым өзгерісімен, кенжарға және ұңғыма сойысына қатысты қайта таратылуымен сипатталады.
Мұнайлы кенжарларға электрфизикалық әсер ететін технологиялар арасында, өзімен қоса плазмалық, лазерлік, электрэрозиялық, электрондық, ультра дыбыстық және аралас әдісті, электрогидравликалық әсерін көрсете кету керек. Электрогидравликалық технологиялар Юткин нәтижесі арқасында жүзеге асырылады, ол өзімен қоса сұйық ортада (жиі суда) жоғарғы кернеудің импульстік разрядынан болатын құбылыстар жиынтығын ұсынады. Сулы ортада импульстік жоғарғы вольттік разряд өтуінен күшті электрмагнитті шағылу болады, толқындардың дыбыстық және ультрадыбыстық жиілік аралығында қалыптасуы, импульстік қысым, арнайы шарттарда бірнеше ондаған мың атмосфералық, күшті гидравликалық ағынның, кавитациямен негізделуші. 22
Жоғары вольтті разряд суда температурасы 30 мың С жететін плазмалық каналдың пайда болуымен байланысты. Онда сулы ортаның тез жергілікті қызуы болады, иондалған газ және судың жоғарғы температураға дейін қыздырылған конденсация энергиясы, жұмысты аяқтай алатын. Тез ұлғая, разрядты канал, өзімен бірге булыгаздық қуысты ұсынатын,өзінің айналасында импульстік қысым және сұйық толқынын тудырады. Канал көлемінің ққлғаю жылдамдығы сұйық ортада дыбыстың таралу жылдамдығынан үлкен болуы мүмкін, оның көмегімен соққы толқынының аумағы қалыптасады. Ыдыраған сұйықтың қысым ағыны қоршаған орта қысымынан түскен кезде, булы газдық каналдың ұлғаюы тоқтайды. Кейін сұйық ағынының қайта қозғалу процессі болады, канал қуысы бітелген кезде, онда газ қысымы кенеттен артып кетеді. Бұл үрдіс бірнеше рет қайталанады, әрбір цикл сайын сөне отырып. Сипаталған үрдістерді қортындылай келе, келесі реттелген гидравликалық соққы ақпаларын келтіруге болады: 1.
разряд каналының қалыптасуы; 2.
разряд каналында энергия бөлінуі; 3.
кең жиілік диапазонында толқынның жарықтануы (уақыт 10 -5 с дейін, соққы аумағының ұысымы 10 000атм жоғары); 4.
булы газдық каналдан жақтарға сұйық ағынының таралуы; 5.
канал қуысының пульстенуі, кавитациялық үзілістердің және кавитациялық ағын пайда болуымен негізделген. Сонымен, электргидравликалық соққы пайда болуынан, өңделген обьектіге пайдалы болуы мүмкін келесі әсер етуші механизмдер:
гидроағынның қалыптасуы;
кавитация; Электргидравликалық технологияның негізгі жетістігі болып табылады:
электрлік энергияның механикалыққа түрленуі ПӘК 80%-ға дейінгі;
қажетті энергия жәй ғана берілген нүктеде жергіліктендіруі мүмкін;
берілген үрдісті жеңіл басқаруға болады, жұмыс кернеуін және конденсатор батареяларының сыйымдылығын өзгерту көмегімен разряд параметрлерін өзгерту;
импульстік әсеретудің сипаттамаларына ие;
тез автоматтандырылады; Электрогидравликалық эффектінің көмегімен мықты үлкен масштабты әсер етулерді жасауға болады (мысалы, болат бөлшектер қалыпталуы), сондай-ақ нүктелі жергілікті әсері (арнайы қондырғылар көмегімен бүйрек тастардың қауіпсіз бұзылуы). Бұл
айрықша белгілері электргидравликалық технологияларға тапсырмаларды нәтижелі орындауға мұрша береді. Қазіргі таңда айтылған технологиялар құрылыста, медецинада, падйдалы қазбаларды өңдеуде, тау- кен ісінде, ауыл шаруашылығында, машина құрылысында, техниканы жөндеуде және гадрометаллургиялық өндірісте қолданылады. 23
Жоғырыда сипатталған нәтиже мұнай-газ өндіру саласында қолданыс тапты. В.И.Лунев, М.С.Паровинчак және В.М. Зыков электрогидросоққылы құрылғы ұсынды, айтарлықтай, мұнай-газ кенжарын және атмосфералық электрэнергия қоректендіру тәсілін іске қосу үшін (патент №6208642) . Ұсынылған қондырғыларда ауалық және сұйықтық разрядниктері бар. Электродтардың бірі обсадты колонкамен жағанған, ауалық разрядниктін екінші
электроды ауалық
электрөткізгішті каналымен жалғанған. Эксплуатциялық колоннаның беті ішкі және сыртқы электроқшаулағыш жапқыштармен оқшауланған. Қондырғының екінші элементі- бұл сұйықты разрядтаушы, ол электродтар жұбынан құралған. Теріс электрод, ол металлды сым, оөөшаулатқыш фильтіріне бекітілген, жерлендірілген, ал фильтрдің өзі оң электрод болып табылады. Электр
тогымен қоректендірілуі және сипатталған электрогидросоққылы қондырғының жұмыспен қамтамасыздандырылуы атмосфералық энергия көмегімен жүзеге асырылады. Ол үшін скважина үстіндегі атмосфераның төменгі қабатында металлды өткізгіш көмегімен, атмосфераның жер үстіндегі қабатына көтеріп жіне ұстап тұрып, электрөткізгіштік канал тудырады. Орын басу ретінде лазер жарығымен бағытталған зарядталған бөлшектердің құрастыратын канал бола алады. Құрастырылған канал көмегімен атмосферадан ауалық разрядникке электр зарядтарының ұсталуы және кері бағытталуы жасалады. Разрядникте жоғарғы кернеулі импульстік ток қалыптасады, олобсадтық калонка арқылы сұйықтық разрядник қондырғысына келіп түседі. Содан соң фильтр және сымдар арасында сұйық фазаның электрлік тесілуі болады. Сол кезде кенеттен күшті гидравликалық толқын пайда болады, өндірістік кенжардың кенжар алды аумағына күшті динамикалық әсер ететін. Осы өнертабысқа қарапайым конструкциясы электрогидросоққылы қондырғы сипатталады, сондай-ақ атмосфералық электр өңдеу үшін мұнайлы қыртысты пайдалануға мүмкіндік береді, жатқызуға ұсынылған технологиясын қатарына энергиялық тиімді әзірлемелер жатқызуға мүмкіндік беретін. Бұл өнертабыс электрогидросоққылы қондырғының қарапайым конструкциясымен сипатталады, сонымен қатар мұнай бар қабатты атмосфералық электрмен өңдеуге мүмкіндік береді, бұл берілген технологияларды энергоүнемдеуші қондырғылардың қатарына жатқыза аламыз.
Осыған ұқсас электр энергиясының найзағайын қолдану тәсілін тапқан Митюшин А.И, Кадет В.В(Ресей), Батырбаев М.Д. (Қазақстан). №2256072 патент сипатында (патентиегері Васнева Галина Ивановна ). Авторлармен көмірсутекті өндіруді қарқындату мақсатында өнімді қабатқа әсер ету үшін найзағай разрядының импульсін қолдануы қарастырылған. Найзағай разрядын алу үшін басты канал найзағайы қалыптасуы үшін өңделіп жатқан ұңғы үстіндегі электрлік өріс кернеулігі 30 кВ/м артпауы
24
керек. Корондық разрядты алдын алу үшін авторлар найзағай энергиясын қабылдау үшін металдық сымды қолдануға кеңес (былайша атқанда діңгек) береді, жоғарғы шеті сфералық тегіс болады. Балама кездерде тегіс сымды қолданады, сымның шетін найзағай бұлтына қарсы жеткізу мүмкін болатындай етіп жалғайды. Бұл сым тікелей ұңғының жерге қағылып орнатылған колоннасына бекітіледі. Бұлтпен қабылдағыш арасында найзағай разряды бастамашылық еткенде, электр энергиясының ағысы, жерге қағылып орнатылған колонна құбырлары арқылы, өнімді қабатқа өтіп тарайды. Төменде ғылымдардың тапқан тәсілінің схемалық суреті көрсетілген (Сурет 1.2).
Сурет 1.2 – Өнімді қабатты атмосфералық электр энергиямен өңдеу схемасы.
Кешен бөлігтері мұнай өндіруді қарқындату үшін құралған: 1 – өлеуіш блогы, 2 – электр энергиясын қабылдағыш, 3 – ұңғыманың обсадты түтікшесі, электр энергиясын қабылдағышпен байланысқан, 4 – таулы құмдақ,
5-
цементті тас, 6 – сорғыштық-компрессорлық құбырлар, 7 – құбыр артындығы аймақ, 8 – найзағайлық разрядқа бастамашылық етуші металл діңгек, 9 – корондалудың алдын-алатын сфералық формадағы металл элемент.
Найзағайлық разрядты металл діңгекке түсу ықтималдылығын ұлғайту үшін, электр қабылдағышты (2) тегіс металл қаңылтырынан (10) жасайды. Сымның төменгі ұшы қабыдағыштың (2) шығысына қосылған, жоғарғы ұшы ауалық шарға (суретте көрсетілмеген) қосылған, ол сымды вертикальды қалыпта көтере алады. Шағын зымыран балама бола алады, ол сым ұштарын найзағайлы бұлтқа (17) қарсы бағытта 300 метр қашықтыққа қөтереді.
25
Өлшегіш блок электр өрісінің кернеулігін алыстан өлшейтін өлшеуіш құрылғылармен жасақталған, және де найзағайлы разрядтың электрлік параметрлерін және уақытты бақылауға арналған қондырғылармен қамтамасыздандырылған. Осы технологияда найзағай разрядының мүмкіндігін арттыру үшін лазерлік блогты (12) қолданады, оның шығарылған нұры атмосфералық электр энергиясын қабылдағыштың металл элементтің (9) жоғарғы аумақтан (13) өтетеді. Блоктың (12) лазерлік сәулесі, ұзын фокусты оптикамен қамтамасыздандырылған, сфералық элемент аумағындағы металл діңгектің жоғарғы жағынан өтеді. Бұл лазер сәулесі өтетін аумақтағы ауаның иондалуына алып келеді. Найзағайлық разряд (14), металл діңгек және обсадты колана арңылы өтіп, өнім кенжарына (16) келіп түседі бұрғылап тесу аралығынан кейін. Жоғарыда сипатталған кешен және технология мұнай өндіру өнеркәсібіне жатады, ұңғымалық көмірсутек шикізатын өнімді коллекторға электрлік әсер, атмосфералық энергияны қолданып, көмегімен өндіруді қарқындату үшін жиі қолданылады. Техникалық нәтиже қол жеткізеді, көмірсутек өндіруін қарқындату тәсілінде, өнім кенжарына импульстық әсер үшін электр энергиясының қалыптасуын қоса отырып, электрлік параметрлерді бақылау арқылы электрлік әсерді жүзеге асыру өнертабысқа сәйкес электр энергиясының қалыптасуы өнім кенжарына импульстік әсер үшін найзағай разрядын қолдану тәсілімен ауалық электрдің энергиясынан жасайды, одан басқа, атмосфералық электрдің энергиясын қолдану өнім кенжарына әсері кезінде найзағайлы разрядтың қарқындалуынан басталады, ол ұңғымадағы электрлік өріс кернеулігінің шамасы кем дегенде 30 кВ/м жеткен кезде, найзағайлы разрядтың қарқындауы найзағайлы бұлтқа электр энергиясын қабылдағышты, ұңғыманың обсадты колонасымен электрлі байланысқан, жақындату тәсілімен жүзеге асады, сонымен қоса найзағайлы разрядтың қарқындауы электр энергиясын қабылдағыштың жоғарғы бөлғгғ аумағындағы ауаның иондалуы тәсілімен жүзеге асырады. Екінші өнертабудың техникалық қорытындысына келесідей қол жеткізуге болады, көміртегі өндіруді интенсификациялауға қажетті құрылғыларға өлшеу блогы мен атмосфералық электрленудің электр энергиясын қабылдаушы кіреді, оның шығысы ұңғыманың қаптама калоннасымен электрлік байланысады, демек найзағайлы разрядникті негізге алу үшін атмосфералық электрленудің электр энергиясын қабылдаушы металл мачта түрінде жасалынады, оның жоғарғы жақ бұрышында тәжденуді жою үшін қажет болып табылатын, сыртқы беті тегіс болып келетін сфералық формадағы металл элемент орналасады, ал металл мачтаның төменгі жақ бұрышы қабылдағыштың шығысы болып табылады. Сондай – ақ, найзағайлы разрядникті негізге алу үшін электр энергиясын қабылдаушы тегіс металл сым түрінде жасалынады, ал төменгі жақ бұрышы қабылдағыштың шығысы болып табылады, ал жоғарғы жақ бұрышы әуелік шармен механикалық
26
түрде байланысады, яғни ол сымды вертикалды жағдайға көтеруге мұмкіндік береді. Бұдан бөлек найзағайлы разрядникті негізге алу үшін электр энергиясын қабылдаушы тегіс металл сым түрінде жасалынады, ал төменгі жақ бұрышы қабылдағыштың шығысы болып табылады, ал жоғарғы жақ бұрышы аз ракетаның корпусымен механикалық байланысады, оны найзағайлы бұлтқа дейін 300 м биіктікке дейін ғана көтере алатын мүмкіндікке ие. Өлшеуіш блок электр өрісінің кернеулілігін арқашықтықта басқаратын аспабынан және найзағайлы разрядтың электрлік және уақыттық сипаттамаларын өлшеу аспабынан құралған. Бұдан басқа, найзағайлы разрядты қарқындату үшін қосымша лазерлік блок ендірілген, оның сәулесі металл элементті сфералық формалы электр энергиясын қабылдағыштың үстіңгі жазықтығындағы жоғарғы аумағына бағытталған, өнертабысқа сәйкес металл діңгек биіктігі айрықша 30м тең, ал металл элемент диаметрі 20см кем емес шарлы қодырма формасына ие. Тәсіл кемшіліктерінің арасына тәсілдің жүзеге асыру мүмкіндігі тек найзағай пайда болу маусымында жүзеге асуы мүмкіндігін айта кеткен жөн. Сондай-ақ найзағайлы разрядтың қарқындауына оның қоздырылуына қосымша шаралар қолдануы қажет. Бұндай тәсілдердің бірінде авторлар шағын зымыран, сым діңгегімен байланысқан, қолдануды ұсынады. Найзағайлы бұлтқа қарай шамамен 300м биіктікке көтеріліп, зымыран найзағай разрядын өзине қарай қоздырады. Разряд энергиясы сым көмегімен діңгекке келіп түседі, кейін обсадты колона арқылы өнім кенжарына түседі. Зымыран, діңгек 8 арқылы тұйықталған жұқа сымды, биіктікке көтерген кезде найзағайды, қалыпта тұрған металл діңгекке 8 қарағанда, үлкен ықтималдылықпен қоздырады. Бұл тез қозғалатын зымыран 11 төңірегінде корондық разряд жиналып үлгермеуіне шартталған. Тұйықталған металл жұқа сымды 10 шағын зымыранды іске қосуды қолдану найзағайдың қоздырылуына 60-70% жағдайда кепіл болады. Нөсерлік рарядты қалаудың екінші жолы импульсты лазердің көмегімен мачтаның жоғарғы бөлігіндегі ауаны иондауға негізделген. Лазердің сәулеленуі 12 ұзынфокусты оптика көмегімен қабылдаушы діңгегінің 8 жоғарғы бөлігінде шоғырланады. Лазер ретінде толқын ұзындығы 248 нм тең және импульс қуаты 1ГВт-тай жарық шығаратын лазерлерді қолдануға болады. Ауа ионизациясын ультракүлгін сәулесінің қысқа және қуатты импульстарымен жүзеге асыруға болады. Оған толқын ұзындығы көбірек басқа лазердің импульсты сәулеленуі қосылады. Осы бірігудің арқасында лазерлердің сәулеленуі тек қана ионизацияға жұмсалады және өз кезегінде сәулелену қуаты аз лазерлерді қолдануға болады. Толқын ұзындығы әртүрлі лазерлік сәулелердің әсер етуінен қабылдаушы мачтаның 8 жоғарғы бөлігінде көшбасшы разрядтың бастауы болып табылатын иондалған ауа бөлігі түзіледі. Ары қарай өнімді жердің забойлық бөлігінде өнімді қабаттағы біртекті емес электрлік өріс болып табылатын көлемді заряд пайда болады. Қабат қаңқасына қарағанда, аққыш затпен толтырылған бірінші кеңістіктің
27
электрөткізгіштігі жоғары болғандықтан көлемді заряд қабатқа жайлады. Біртекті емес электрлік өріс және униполярлы электрлік зарядтың қабатқа жайылуы шығым жоғарылатуға, өнім сулануын азайтуға, өнімді қабаттың мұнай беруін көбейтуге оң нәтиже беретін электрокинетикалық құбылыстарды күшейтеді.(Тихомолов К. П. Электроосмос.-Л.: Химия 1989.- 248 бетті қараңыз). Осылай атмосфералық электр энергиясын көмірсутегі өндірісінде пайдалану, қолданыстағы технологиялармен салыстырғанда елеулі артықшылықтарға ие:
тегін жаңартылып тұратын
атмосфералық электр
энергиясы қолданылады;
қарапайымдылығы;
аз уақыт ішінде өте көп мөлшерде энергия алу мүмкіндігі;
өнімді қабатқа импульсті электрлік әсер ету анағұрлым тиімді болып табылады, сондықтан нөсерік разряд импульсінің табиғи сипаты жоғары қуатты импульсты ток алуға қолданатын арнайы аппаратура қажеттілігін керек етпейді, бұл өз кезегінде өнімді қабатқа электрлік әсер ету әдісін анағұрлым жеңілдетеді;
қолдану дизельді электр генераторларды, электр тарату желілерін, электр энергиясын түрлендіргіштерді пайдалануды қажет етпейді, бұл жағдай өнімді қабатқа электрлік әсер ету әдісін шалғайдағы өндірістік аудандарда қолдануға жол береді;
ұзартады, бұл өнімді қабатқа электрлік әсер ету процесстерінің арасындағы уақытты көбейтуге мүмкіндік береді. Қабатқа электромагниттік әсер етудің перспективті түрлеріне магнитті сұйықтықты қолдану да жатады [22]. Магнитті материалдар нанохимиясы- соңғы жылдары химия, физика, биология және медицина ғылымдарының әртүрлі салаларының зерттеушілері назарын аударып келе жатқан, заманауи наноғылымның анағұрлым белсенді даму үстіндегі бағыттарының бірі [9.10]. Магнитті наноматериал қатарында ферромагнитті сұйықтықтар (ФМС) үлкен орын алады. Теоретиктер мен ғылыми тәжірибешілер ФМС деген көпжылдық қызығушылығы, оларды кең қолдану перспективасы қазіргі уақытта магниттік сұйықтықтар туралы ғылымның дербес; коллоидтар физикалық химиясы, магниттік құбылыстар физикасы және магниттік гидродинамика ұштасуындағы өте қызықты және тиімді зерттейтін сала ретінде қалыптасуына әкелді. Магниттік сұйықтықтардың жан-жақты физико- химиялық қасиеттерін және магниттік сұйықтықтардың сыртқы орта факторлары өзгерісі кезіндегі күйлері зерттелуіне сай олардың әртүрлі ғылым және техника салаларында қолданылу спектрі кеңуде, ал тұрақты МС-ды тұтыну өсуде. 28
Ферромагниттік сұйықтық (ФМС, магниттік сұйықтық, феррофлюид), (лат. Ferrum-темір) нанометрлі өлшемді ферромагниттік бөлшектерден құралған, оны ұстап тұратын сұйықтықта өлшенген күйде болатын коллоидты ерітінді, әдетте ұстап тұрғыш сұйықтық органикалық еріткіш немесе су. Магниттік фаза ретінде оларға Fe3О4 магнетитінің бөлшектерін немесе феррититтеді қолданады. Мұндай сұйықтықтың төзімділігін қамтамасыз ету үшін бөлшектер айналасына қорғаныш қабығын түзуге және Ван-дер-Ваальс немесе магниттік күш әсерінен өзара жабысуға кедергі жасауға көмектесетін беткей белсенді заттармен (ББЗ) байланысады. Атына қарамастан ФМС ферромагниттік қасиеттер көрсетпейді, өйткені сыртқы магниттік өріс жоғалғаннан кейін қалдық магниттілігін сақтамайды. Шындығында, ФМС парамагнетиктер болып табылады және жоғары магнитті қабылдағыштығы үшін «суперпарамагнетик» деп аталады. МС-дың қасиеттері оған кіретін компоненттер (қатты фаза, сұйықтық ұстаушы орта, стабилизатор ) сипаттарының жиынтығымен анықталады. Олар қолданыста арнайы жағдайларға сай физико-химиялық көрсеткіштерін кең ауқымда өзгертуі мүмкін. Бұл жағдай МС-ды «ақылды» материалдар тобына жатқызады. МС-дың
артықшылығы олардың
жоғары аққыштығы мен магниттілігінің қосарлануы кәдімгі сұйықтарға қарағанда ондаған мың есе көп болуы. Мұндай жоғары магниттілік құпиясы: кәдімгі сұйықтыққа, мысалы сұйық көмірсутегіге ұсақ тұрақты магниттер болып табылатын өте көп сфералық бөлшектер енгізу. Әрбір микроскопиялық тұрақты магнитик жылу қозғалысы әсерінен сұйық ортада хаосты түрде айналады және орын ауыстырады. Сыртқы магниттік өріс бөлшектердің магниттік сәттерін бағыттайды, ол ерітіндінің магниттік, оптикалық және реологиялық қасиеттерінің өзгеруіне әкеледі. Ерітінді қасиеттерінің сыртқы өріске сезімталдығының жоғары болуы магниттік сұйықтықтың күйін басқаруға және оларды басқа салаларда қолдануға мүмкіндік береді. МС-ғы әрбір магниттік бөлшек жұқа қорғаныш қабықшасымен қапталған, ол бөлшектердің жабысуының алдын алады; ал жылулық қозғалыс оларды барлық сұйықтық көлеміне шашып тастайды. Сондықтан кәдімгі
суспензиялардан айырмашылығы МС-ғы бөлшектер түбіне шөкпейді және көп жыл бойы өз қозғалыс қасиетін сақтай алады. Сонда да сұйықтық құрамындағы ББЗ уақыт өте келе (шамамен бірнеше жылда) жойылатын қасиетке и; соңында бөлшектер бір-біріне жабысып, сұйықтықтан бөлінеді және сұйықтық магнит өрісінеің реакциясына әсер етуін тоқтатады. Сонымен қатар, ФМС өздерінің магниттік қасиетін ферромагниттік бөлшектердің ББЗ және сұйық ортаның материалына тәуелді өз Кюри температурасында жоғалтады [13]. ФМС-дың магниттік қабылдағыштығы өте жоғары-парамагниттік қасиеттері бар сұйықтық беткейінде қатпарлардан тұратын ретті құрылым туындату үшін кішкентай стержендік магнит жеткілікті. Бұл эффект «қалыпты бағытталған өрістегі тұрақсыздық» ретінде белгілі. МС тағы бір таңқаларлық қасиетке ие. Онда басқа сұйықтықтардағыдай тығыздығы аз денелер қалқып
29
жүреді және тығыздығы оған қарағанда жоғары денелер батып кетеді. Алайда оған магниттік өріс жақындатса, батып кеткен денелер сұйықтық бетіне шығады. Өріс күшті болған сайын салмағы үлкен денелер беткейге көтеріледі. Көбіне МС олардың қрамындағы магнетиттің жоғары дисперсті магнитті фазасы күйінде болғандықтан, көлемі айқын қара түсті болып келеді. Алайда, магнитті жоғары дисперсті фазасы шығу тегі басқа (темір гаммаоксиді, марганец, кобальт, цинк, никель фериттері) бөлшектерден құралған МС да белгілі. Мұндай жағдайда МС түсі қою қоңыр түстен сары түске дейін өзгеруі мүмкін. Ал егер кейбір ерекше шарттарды ұстанатын болса, түстері мен бояулар спектрі өте кең магнитті жоғары дисперсті жүйелер алуға болады.Магниттік коллоидық жүйелерге кейбір арнайы бояғыштарды қосу МС түсін өзгертуге мүмкіндік береді. Бұл әдіс баспа өнеркәсібінде магниттік бояулар мен сиялар шығаруда кең қолданысқа ие. Қазіргі уақытта МС-ды магниттік жағынды ретінде қолдануға мүмкіншілік бар (үйкелісті 20% азайтады), NASA ФМС тұйық сақинада кеңістіктегі ғарыш кемесінің тұрақтандырушы жүйесінің негізі ретінде қолдану тәжірибелерін жүргізді. Магниттік сұйықтықпен жұмыс жасайтын басып шығарушы және сызушы құрылғылар бар. Сонымен бірге, МС-ды су қоймаларының беткейіне мұнайдың апаттық төгілуін жоюға қолдануға болады. МС мұнай өндірісінде ығыстырушы агент рөлінде қолдану перспективасы бар. Электромагнитті өрісті өнімді қабатта қодану арқылы ФМС қозғалысын басқаруға болады [11,12].
жүктеу/скачать 2,28 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|