Размывание хемогенных пород

Размывание горной породы - это ее растворение в циркулирующем потоке жидкости. Скорость растворения соли в стационарной жидкости определяется законом Фика:

. (13.9)

где С_х – концентрация соли в растворе

Как отмечено выше, коэффициент диффузии при циркуляции жидкости, согласно второму соотношению Эйнштейна, может быть выражен уравнением

, (13.10)

где R - газовая постоянная; Т - температура по Кельвину; К_о - коэффициент пропорциональности; _ж - скорость циркуляции жидкости.

Тогда

, (13.11)

здесь  толщина слоя жидкости, в которую диффундируют ионы соли.

Величину _н(С_н - С_х) для комбинированных буровых растворов определить довольно сложно. Для оценки растворяющей способности таких растворов можно воспользоваться произведением

К_о(С_нС_х)=К_р, (13.12)

которое назовем константой растворения циркулирующей жидкости (константой размывания).

Константу размывания для различных жидкостей можно определить по формуле

, (13.13)

Экспериментальные исследования по определению зависимости растворимости солей от скорости циркуляции промывочной жидкости на кафедре технологии и техники разведки (КИЦМ) проводились Д.С. Кимом (под руководством Г.П. Зозули).

Для исследований использовались образцы соли (керн) с просверленными отверстиями, которые помещали в патрубок с торцевыми крышками со штуцерами. Герметизация и плотность установки образов в патрубке обеспечивалась резиновыми прокладками, поджимаемыми в результате завинчивания торцевых крышек. Один штуцер присоединялся к нагнетательному шлангу насоса, к другому крепился сливной шланг, опущенный в емкость с исследуемой жидкостью.

Прокачивание воды проводилось в течение 1, 2, 3 мин со скоростью, рассчитанной по формуле v=Q/S и равной 0,5, 1,01 и 1,33 м/с (Q -расход жидкости; S - поперечное сечение канала в керне).

Скорость растворения определилась по формуле

, (13.14)

здесь m_c - масса растворенной соли за время t,c; S_o - боковая поверхность просверленного в образце керна канала.

Результаты исследований сведены в табл. 13.2.

Таблица 13.5

Зависимость скорости и константы растворения соли от скорости потока

Иссле-дуемая жид-кость	Скорость потока ж, м/с	Время опыта t,с	Масса раство-ренной соли, кг 10-3	Поверх-ность раство-рения So, м2 х 10-4	Скорость растворения, o м/с х 10-5	Крх10-5
Вода	0,5 0,5 0,5 1,01 1,01 1,01 1,33 1,33 1,33	60 120 180 60 120 180 60 120 180	4,5 9,1 14,0 8,9 18,1 29,0 14,0 31,0 48,0	23,66 28,85 30,04 28,14 29,10 30,10 33,92 37,16 38,17	1,19 1,19 1,18 2,40 2,36 2,43 3,13 37,10 38,17	2,38 2,38 2,36 2,38 2,34 2,40 2,35 2,38 2,38

Экспериментальные данные показывают, что при циркуляции жидкости скорость растворения хемогенных пород возрастает в несколько десятков раз, по сравнению со скоростью растворения в стационарных промывочных жидкостях, и линейно зависит от величины скорости циркуляции.

За критерий размываемости хемогенных пород можно принять константу растворяющей способности промывочной жидкости при ее циркуляции.