ПВС, основные понятия и представления

Для добычи серы на месте залегания методом ПВС использовано ее свойство плавиться при температуре 112,8—119 °С. Процесс добычи включает в себя разнородные тепловые и гидродинамические явления, основанные на теплообмене между теплоносителем (горячая вода), подаваемым через скважины, и рудным массивом.

В ходе разработки осуществляются нагнетание воды, ее фильтрация по пласту, разгрузка месторождения за счет работы водоотливных скважин, плавление серы и ее откачка. Все эти процессы неразрывно связаны между собой. Для обеспечения максимальной добычи серы необходимо регулировать режим работы добычных скважин: изменять число работающих скважин, их расстановку на месторождении и порядок включения в работу, объем подаваемого в скважину теплоносителя, а также режимы откачки серы и водоотлива.

1 — железнодорожная цистерна; 2 — погрузочная эстакада; 3 — насос для перекачки жидкой серы; 4 — подогреватели склада жидкой серы; 5 — компрессорная; 6 — котельная; 7 — водоотливная скважина; 8 — замерный пункт; 9 — добычные скважины; 10 — станция перекачки серы; 11 — отработанная добычная скважина; 12 — участковая станция перекачки серы

Рисунок 12.1 – Принципиальная технологическая схема добычи серы методом подъемной выплавки

Для обеспечения добычи серы методом ПВС нужно определенное число (в зависимости от производительности рудника) оборудованных добычных скважин, теплоносителя и сжатого воздуха, обеспечивающего откачку серы (рисунок 12.1). Вода для производственных нужд попадает в нагреватели, которые представляют собой либо прямоточные водогрейные котлы, либо паровые котлы с бойлерными. Горячая вода через контрольно-распределительные станции (КРС) нагнетается в скважины. Каждая КРС обслуживает определенное число рабочих скважин и имеет регулирующие и контрольные приборы, позволяющие оператору регулировать давление и температуру поступающих по трубам жидкостей и газов.

Воздух

Расплавленная сера

1 — обсадная колонна; 2 — затрубная цементация; 3, 4 и 5 — соответственно водоподающая, серная, и воздушная колонны; 6 — разделительный пакер; 7,8 — воздушная и серная перфорации; 9 — сальниковые компенсаторы

Рисунок 12.2 – Принципиальная схема добычной скважины

Основная сложность метода — разработка технологического процесса добычи серы для каждого конкретного месторождения. Добычные скважины бурят обычно буровыми станками и обсаживают трубами до сероносного пласта. Обсадную трубу цементируют и продолжают бурить рудное тепло на всю его мощность. В пробуренную скважину вставляют три концентрических трубопровода (рисунок 12.2) диаметром 168, 89 и 34 км. Верхнюю часть скважины оборудуют оголовком, обеспечивающим нагнетание горячей воды в пласт. Вода сквозь перфорации в нижней части проникает в сероносную залежь, разогревая серу. Расплавленная сера как более тяжелая стекает вниз и по серной трубе поднимается на высоту, равную гидростатическому давлению у почвы пласта. Благодаря подаче по дюймовой трубе сжатого воздуха сера эмульгируется и поступает на поверхность по серной колонне. Далее расплавленная сера направляется через отстойные резервуары и фильтры для очистки на склад готовой продукции. Все бассейны и трубопроводы, в которых циркулирует расплавленная сера, обогреваются.

В процессе разработки закачиваемая в пласт горячая вода распространяется по участку месторождения. Работой водоотливных скважин регулируют пластовое давление и технологический процесс добычи серы.