Технология ПВС. Механизм ПВС (часть 2)

В зоне плавления в форме капель и пленок, удерживаемых адгезионными силами, а также в «ловушках» и тонкорассеянных рудах остается сера, составляющая потери. В нижней части пласта, в межскважинном пространстве, остаются неотработанные зоны, размер которых определяется временем отработки, предельным углом стока жидкой серы, сеткой расположения скважин и другими факторами.
Математическая модель подземной выплавки серы состоит из двух групп уравнений. Первая группа уравнений тепломассопереноса описывает участок скважины, т. е. участок, выполняющий функции транспортной магистрали. Вторая — включает описание процессов, происходящих в пласте.
1. Транспортирование теплоносителя к серному пласту осуществляется через скважины, которые являются неизолированным теплопроводом. Специфика конструкции добычных скважин, а также требования технологии к поддержанию определенных температур воды и серы обусловили необходимость специальной методики расчета теплового режима скважин. Математическая модель, полученная из уравнений теплового баланса для стационарного режима, позволяет вычислить температуру теплоносителя на устье и забое добычных скважин в зависимости от глубины разработки, расходов жидкостей, конструкций скважинного оборудования для различных технологических режимов эксплуатации.
В результате расчетов установлено, что температура теплоносителя на устье скважины должна быть равной 165°С при глубине 200—300 м, расходе теплоносителя 10 м3/ч. При этом обеспечивается оптимальный температурный режим на забое скважины (температура теплоносителя 155—158°С и жидкой серы на устье менее 160°С).
2. Процессы, определяющие возможность и целесообразность отработки месторождения методом ПВС, происходят в серной залежи. Математическая модель, описывающая эти процессы, учитывает движение жидкой серы и воды в зоне плавления, теплообмен между жидкостями и породой, конвективный и теплопроводный перенос в жидкостях, расплавление серы и нагрев руды, теплопотери во вмещающие породы. Характерной особенностью математического описания процесса ПВС является наличие нелинейных граничных условий. Найти общее решение системы дифференциальных уравнений, вытекающее из законов сохранения массы, энергии и фильтрации теплоносителя через пористую среду, не удалось. Поэтому Г. X. Хчеяном разработаны различные приближения общей математической модели и решены различные частные задачи. Например, показано, что теплопроводные утечки по пласту и в кровлю заметно сказываются на результатах: они снижают объемы расплавленной зоны.
Движение жидкой серы в зоне плавления определяет объем добываемой серы. И. С. Нафтулиным разработан графоаналитический метод расчета скорости стока жидкой серы и дана методика расчета производительности добычных скважин.

---