Недропользование

Изложены результаты комплексных исследований материалов геофизических исследований скважин и лабораторного изучения керна при определении литологического состава и коллекторских свойств терригенных пластов Баклановского месторождения. Отмечено, что зерна кластического материала, слагающего терригенные породы, разнообразны по своим размерам, форме, степени окатанности и отсортированности, гранулометрическому и минеральному составу, по типу и составу цемента, его строению и соотношению с зернами. Указывается, что эти особенности пород определяют структуру порового пространства как упорядоченную картину взаимных отношений элементов различных иерархических уровней (например, минеральных зерен, образцов и пластов горных пород). Отмечено, что изучение структуры порового пространства, емкостно-фильтрационных свойств и литологических особенностей осуществляется по данным о фракционном составе пород. Однако при недостаточном выносе кернового материала даже из разведочных и поисковых скважин невозможно детально представить весь разрез скважины. Поэтому послойное описание разрезов скважин (и в том числе бескерновых) осуществляется на основе геофизических исследований скважин, связанных с керновыми данными. Установлено, что по каротажным диаграммам можно проводить не только литологическое расчленение разреза, но и выделение литорядов терригенных пород с определением их вещественного состава. Сведения о литорядах позволяют также подойти к решению задачи о цикличности осадконакопления. Получены уравнения множественной корреляции между коллекторскими свойствами продуктивных пород и содержанием псаммитовых, алевритовых и пелитовых частиц в скелете породы. Показана возможность определения пористости по зафиксированным показаниям естественной радиоактивности на диаграммах гамма-каротажа. Решения вышеперечисленных задач рассмотрены на базе системно-структурного подхода.

Надежность промышленных и гражданских объектов определяется в основном прочностными и деформационными свойствами грунтов оснований сооружений. Расчетные значения механических свойств, с одной стороны, во многом зависят от техногенной нагрузки на грунтовое основание, а с другой - от содержания в грунтах, особенно в глинистых, связанной воды. Оценкой связанной воды в глинах занимались многие российские и зарубежные ученые. В их работах описано влияние минерального состава, начальной влажности и состава обменных катионов глин на термическую дегидратацию связанной воды. Приведены данные о влиянии размера частиц на вид кривых дегидратации. Выявлено, что чем меньше размер глинистых частиц, тем резче кривые дегидратации расходятся в области высоких температур. Сделан вывод о том, что в значениях энергий, соответствующих активным центрам на базальных гранях и на сколах кристаллов, нет большого разрыва. Представлены результаты исследований по изменению свойств связанной воды в глинах под действием высоких температур и давлений. По мнению исследователей, при уплотнении водонасыщенных глин в первую очередь удаляется свободная вода крупных пор, затем при нагрузках 1-3 МПа - осмотическая вода, а при давлении более 10 МПа начинается удаление структурированных гидратных слоев. Ближайшие к твердой поверхности слои воды, определяющие влажность глин, не отжимаются при нагрузках в десятки мегапаскалей, а монослои - при нагрузках в сотни мегапаскалей. В результате проведенных исследований экспериментально установлено, что в каолинитовых и монтмориллонитовых глинах содержание рыхлосвязанной и прочносвязанной вод коллоида, а также воды поверхности и гидроксильных групп минералов изменяется в зависимости от величины давления. Установлено, что в образовании общей потери масс воды исследуемые показатели принимают различное участие, что подтверждают различные математические модели. Однако во всех случаях, кроме монтмориллонита, подверженного давлению более 1000 МПа, наиболее существенным фактором, определяющим общую потерю масс воды, является прочносвязанная вода минералов.

Рассмотрено моделирование процессов испытания скважин при применении пакеров. С этой целью на основе параметров скважины в разные периоды (до закрытия и в рассматриваемый момент времени) составлена математическая модель. При этом использованы принципы суперпозиции для построения точек кривой восстановления давления. На основе этого рассмотрено четыре варианта применения пакеров по фактическим диаграммам давления. С помощью обработки кривых восстановления давления (КВД) можно определить и другие характеристики пласта. Так как при вскрытии пласта его призабойная зона в ряде случаев нарушается и ее проницаемость оказывается сниженной, количество показателей загрязнения пласта определяется как дополнительный перепад давления, который следует создать, чтобы преодолеть сопротивление зоны пониженной проницаемости. Следует отметить, что существующие работы, связанные с оценкой влияния послеприточного эффекта, касаются либо определения длительности его действия, либо корректировки КВД введением поправочных коэффициентов. Для решения задачи о восстановлении давления с учетом влияния эффекта снижения давления и послеприточного эффекта воспользуемся приближенным методом решения задач нестационарной фильтрации - методом интегральных соотношений, который позволяет получить решения в простой аналитической форме. После закрытия скважины изменятся условия перераспределения давления в призабойной зоне. На удаленных участках пласта процесс продолжает протекать, не изменяясь, как и при функционировании скважины. Поэтому считаем, что волна давления продолжает распространяться по закону Сейза-Хорнера. В прискважинной зоне, как было установлено при моделировании различных условий фильтрации, кривые распределения давления после закрытия скважины характеризуются выраженными прямолинейными горизонтальными участками, протяженность которых растет с ростом забойного давления. Знание причины и характера искривления КВД позволит использовать при интерпретации всю информацию об изменении давления после закрытия скважины, а следовательно, точнее определить характеристики удаленной и призабойной зон пласта.

Целью работы является экспериментальное изучение и описание механизма магнитогидродинамической (МГД) активации нефти для защиты от асфальтеносмолопарафиновых отложений (АСПО) и повышения эффективности добычи высоковязкой нефти. Проведен краткий обзор истории использования магнитной активации (МА). Описаны лабораторные методы, используемые для регистрации эффективности МА. В результате экспериментов установлено, что, во-первых, положительный эффект защиты от АСПО реализуется для всех типов нефти, независимо от состава и вязкости, но необходим выбор индивидуальных режимов активации. Во-вторых, показано, что величина «магнитной памяти» нефти нелинейно увеличивается с ростом напряженности магнитного поля и может достигать 20-40 часов. В-третьих, установлен общий резонансный механизм МА нефти. В-четвертых, величина эффективности МГД-активации определяется содержанием асфальтеносмолистых веществ, т.е. дисперсной фазы нефти. Описана краткая теория спиновой динамики парамагнитных радикальных пар, которая имеет место при активации нефти. Механизм МГД-активации заключается в том, что магнитное поле с малым запасом энергии возбуждения производит селекцию химических и физических реакций посредством управления спиновым состоянием электронов и стимулирует рекомбинацию и рождение парамагнитных радикальных пар, что обеспечивает проявление долговременной высокоэнергетической активности (фазовых переходов) молекул асфальтенов с выделением или поглощением энергии, приводящей к структурной перестройке ядер асфальтеновых структур и физических макропараметров нефти в целом. При этом положительный защитный эффект от АСПО после МА обусловлен агрегацией и укрупнением асфальтеновых комплексов, уменьшением удельной поверхности адсорбции кристаллов парафина и созданием в объеме нефти гармонических мод колебаний, снижающих вероятность зарождения и последующего роста кристаллов парафина. Полученные результаты могут быть использованы при разработке современных методов управления свойствами нефтяных дисперсных систем и разработке скважинных и наземных МГД-активаторов.

В настоящее время весьма интенсивно развивается горная промышленность, в частности калийная отрасль: доразведываются и прирезаются резервные участки, разведываются и осваиваются новые месторождения, разрабатываются новые лицензионные участки калийно-магниевых залежей. Подземная разработка месторождений полезных ископаемых приводит к значительным нарушениям земной поверхности. Воздействие калийной промышленности на окружающую среду разнообразно и охватывает многие природные компоненты. В случае затопления шахт катастрофические последствия, сопровождающиеся просадками и провалами, охватывают значительную территорию. Основной спецификой калийного производства является накопление значительного количества отходов в шламохранилищах и солеотвалах с рассолосборниками. Стоки и фильтрация из солеотвалов и шламохранилищ являются основными источниками загрязнения окружающей среды. Добыча и переработка руды на калийных предприятиях связана с образованием большого количества пород-отходов. Миллионы тонн жидких и твердых отходов складируются на дневной поверхности в солеотвалы и рассолошламохранилища, что негативно влияет на окружающую среду. Однако негативных последствий размещения солеотвалов можно избежать или минимизировать их. В настоящее время существует целый ряд разработок, направленных на совершенствование методов подземного складирования отходов калийной промышленности, как твердых галитовых, так и жидких глинисто-солевых. В статье рассмотрен новый вариант размещения отходов калийной промышленности, который в данный момент закладывается в проектную документацию на освоение лицензионного участка Нивенское-1 месторождения калийно-магниевых солей в Калининградской области. В случае положительного заключения государственной экспертизы эта технология будет реализована. Данный подход мог бы быть использован при освоении и других месторождений калийно-магниевых солей (Верхнекамского, Гремячинского и др.).