Электрофизические процессы. Процессы рабочих агентов (часть 1)

Воздействие электромагнитных полей, промышленной высокой и сверхвысокой частот на горную среду преследует цели получения теплового и термомеханического эффекта, интенсификации химических реакций и процессов диффузии и фильтрации. Сущность электрического нагрева горной среды заключается в превращении части электрической энергии в тепловую непосредственно на месте залегания полезного ископаемого за счет диэлектрических потерь. Прогрев горной массы определяется уровнем плотности вводимой в массив энергии, которая зависит от величины напряженности электрического поля. Электромагнитное поле в массиве создается с помощью электродов, опускаемых в 56 скважины, расположенные по контуру подлежащего разогреву массива. В настоящее время ведутся опытно-промышленные исследования по разогреву серных руд Предкарпатья и битумов в Башкирии. Для разогрева призабойной зоны скважины возможно использование различных электронагревателей и генераторов сверхвысокой частоты, которые могут быть опущены непосредственно на забой скважины.
Обладая большой проникающей способностью, электромагнитные поля способствуют ускорению химических процессов, протекающих внутри значительного объема среды более эффективно, чем химические катализаторы, действие которых возможно лишь при поверхностном контакте с горной средой. Разрушение массива может быть достигнуто за счет термоупругих напряжений, возникающих в локально разогретых областях. Кроме того, за счет возникновения высоких температур вокруг проводящих включений происходит интенсификация химических реакций. Все это приводит к значительному увеличению фильтрационной способности горной породы.
Движение рабочих агентов и продуктивных флюидов осуществляется под действием гидродинамического градиента давления, гидростатического напора, конвективных, гравитационных и диффузионных сил. Режим движения флюидов в залежи определяется преобладающим действием одной из указанных сил. Основные режимы движения флюидов — напорное в свободном пространстве (при подземном растворении солей напорный градиент обеспечивает поступление растворителя к поверхности растворяемого вещества. Перемещение продуктивного флюида происходит в основном за счет сил конвекции, обусловленной различной плотностью продуктивного раствора. Массопередача в пограничном слое осуществляется силами молекулярной диффузии) и гравитационное в поровом.
Рабочие растворы стекают под действием силы тяжести в виде тонких пленок. Капиллярные силы способствуют впитыванию рабочего раствора в узкие каналы и мелкие поры, а диффузионные обеспечивают перемещение выщелачивающего раствора и продуктов реакции: водонапорное движение в поровом пространстве (при выщелачивании в обводненных месторождениях) и водонапорно-гравитационное движение в поровом пространстве (характерным примером которого является процесс подземной выплавки серы). На частицу серы, находящуюся в зоне плавления, воздействуют сила гравитации и сила гидродинамического давления, направленная по линии максимального градиента); движение газов в поровом пространстве (при газификации и возгонке).

---