Викид корисної копалини
 | Стаття не входить до енциклопедії. |
Ви́кид ко́рисної копа́лини — раптовий самочинний витік (виверження, фонтанування) із свердловини нафти і (або) газу в процесі буріння; самочинне миттєве руйнування частини гірського масиву біля вибою гірничої виробки, що супроводжується викидом твердої корисної копалини (вугілля, сіль) або бокової породи та інтенсивним виділенням газу (метану).
Фонтанування, викид нафти і газу — явище викидання, піднімання над поверхнею сильного струменя, фонтану нафти, газу, води тощо.під тиском. Фонтан викидається на поверхню із свердловини здебільшого під природним тиском пластів (аварійне фонтанування), або керовано піднімається на поверхню (фонтанний спосіб експлуатації свердловини). Може мати місце піднімання води (нафти) на поверхню за рахунок початкового підвищення температури рідини штучним способом у свердловині (термоліфт).
Викид нафти і газу відбувається в процесі буріння після виникнення позитивної різниці між тиском у нафтогазовому пласті, розкритому свердловиною, і тиском стовпа бурового розчину у свердловині на рівні цього пласта. Часто починається з нафтогазопрояву, який швидко переходить у відкрите (в атмосферу) або закрите (по трубопроводах у запасні ємності) фонтанування. Під час відкритого фонтанування можливе викидання із свердловини бурильного інструменту, руйнування гирлового обладнання струменем бурового розчину, змішаного з нафтою і (або) газом (особливо обважненого гематитом чи баритом), в окремих випадках — виникнення пожежі. Причини викиду — непередбачене поглинання бурового розчину в породах; насичення бурового розчину у свердловині газом, що надходить з пластів і знижує густину розчину; зниження або підвищення гідродинамічного тиску на вибої, який утворюється буровим розчином при великій швидкості опускання або піднімання бурильного інструменту (так званий поршневий ефект); несвоєчасне доливання свердловини буровим розчином під час піднімання бурильних труб; недотримання вимог щодо технологічного режиму буріння, густини і рецептури бурового розчину. Найпоширенішим джерелом викиду є зони замкнених об’ємів порід (особливо глинистих) з аномально високим пластовим або поровим тиском.
Один з найбільш тяжких за наслідками газонафтових викидів (дебіт нафти 3200–4700 м3/доб, газу до 0,8 млн м3/доб) стався на морській буровій «1-Джерело» у Мексиці (червень 1979 — березень 1980), що спричинив руйнування гирла свердловини, пожежу, забруднення нафтою великої ділянки морської поверхні і узбережжя Мексики та США.
Підводний викид нафти і газу 2010 на нафтовій платформі Deepwater Horizon у Мексиканській затоці спричинив глобальні зміни в регіоні і в разі його продовження міг змінити параметри Гольфстріму, тобто глобально вплинути на клімат планети. Розлив нафти тривав 152 дні з 20 квітня по 19 вересня 2010, за цей час зі свердловини в Мексиканську затоку витекло близько 5 млн барелів нафти.
В Україні найбільший нафтогазовий викид стався 13.06.1908 на свердловині “Ойл-Сіті” в м. Бориславі: дебіт нафти бл. 3000 т/добу, результатом цього викиду стало забруднення басейну р. Дністер, 21-денна пожежа, яку було видно на віддалі 50 км. Для попередження викиду гирло свердловини обладнується комплектом превенторів, штуцерною системою, трубопроводами для закачування бурового розчину у свердловину при глушінні фонтану та іншим обладнанням.
Боротьба з відкритими нафтовими та газовими фонтанами, що можуть супроводжувати процеси розвідки та експлуатації нафтових і газових покладів — окрема сторінка історії видобування нафти, газу і конденсату. На початках нафтогазовидобування з цією проблемою боролися буровики та нафтогазовидобувники. У першій третині 20 ст. великі нафтогазовидобувні компанії створюють спеціалізовані служби для ліквідації відкритих фонтанів, які базуються у центрах нафтогазовидобутку. Вперше у 1930-х такі структури створені у США (Г’юстон, Техас), в Азербайджані та Грозненському нафтовому регіоні. Пізніше, у 1960-х, спеціалізовані служби ліквідації фонтанів створені в Канаді, Україні, в 1980-х — в Румунії, Китаї та ін. «Спеціалізована аварійно-рятувальна (газорятувальна) служба "ЛІКВО"» АТ «Укргазвидобування» є правонаступницею української воєнізованої частини з попередження виникнення та ліквідації відкритих нафтових і газових фонтанів, що була утворена у грудні 1971. Спеціалісти української аварійно-рятувальної служби тривалий час забезпечували фонтанну безпеку на всій європейській території СРСР (включно шельфи Баренцевого, Карського, Білого морів та підземні сховища газу в РРСФР). Під керівництвом та за участі українських фахівців ліквідовано понад 100 відкритих нафтових та газових фонтанів та проведено понад 200 складних аварійно-рятувальних робіт на свердловинах. Створено повний комплекс обладнання для ліквідації відкритих фонтанів, який використано для укомплектування технічного парку газовидобувних підприємств ряду країн, зокрема, Казахстану, Узбекистану, РФ, Туркменістану, В’єтнаму, Польщі.
Раптовий викид вугілля та газу — самочинне миттєве руйнування частини гірського масиву біля вибою гірничої виробки, що супроводжується викидом твердої корисної копалини (вугілля, сіль) або бокової породи та інтенсивним виділенням газу (метану). Тривалість раптового викиду вугілля та газу — до декількох секунд.
Перед раптовим викидом спостерігається значне підвищення акустичної або сейсмоакустичної активності масиву; затримка віджиму пласта і зближення бічних порід попереду вибою; лущення та «стріляння» порід (берґшляґ) на поверхні виробки; збільшення інтенсивності газовиділення і виходу штибу при бурінні шпурів, розділення вибурених кернів на диски опукло-увігнутої форми. Деякі статистичні дані показують зв’язок раптових викидів вугілля з планетарними процесами (зокрема положенням Місяця, припливними процесами в земній корі).
Найбільша частина викинутої маси — частинки розміром від декількох до десятків міліметрів; серед роздробленої маси трапляються окремі великі брили породи або корисної копалини. Для раптових викидів у вугільних пластах характерне також утворення тонкого вугільного пилу, так званого «скаженого борошна», яке покриває основну масу викинутого вугілля. Інтенсивність раптових викидів оцінюється кількістю викинутої корисної копалини та породи.
Відомі раптові викиди інтенсивністю від декількох десятків до декількох тисяч тонн. Раптові викиди інтенсивністю 5–50 т складають бл. 65–70 % всіх випадків. Кількість викинутого газу найчастіше складає декілька десятків м3.
Перший раптовий викид (вугілля та газу) зареєстрований у 1834 у Франції на шахті «Ісаак» у басейні Луари. На території СРСР перший раптовий викид вугілля і газу відмічений в 1906 на шахті «Нова Смолянка» (Донбас; пласт «Смоляниновський», глибина 711 м), перший раптовий викид породи — в 1955 на шахті № 1-5 «Кочегарка» (Донбас) при проходці головного квершлагу на горизонті 750 м.
Із збільшенням глибини розробки зростають частота і сила раптового викиду, які відбуваються часто через кілька хвилин після припинення робіт у вибої гірничої виробки (у разі вибухової відбійки запізнювання після вибуху — кілька секунд, рідше — кілька десятків хвилин). У процесі раптового викиду в пласті корисної копалини або у масиві гірських порід утворюється порожнина зазвичай грушоподібної або каверноподібної (іноді більш складної) форми об'ємом до декількох тисяч м³; між порожниною викиду у вугільному пласті і площиною вибою іноді залишається цілик товщиною 2–4 м. Гірська виробка заповнюється роздробленою масою корисної копалини або породи, природним газом. При цьому часто відбувається руйнування привибійного кріплення, шахтного устаткування.
Найбільший з відомих у світі раптових викидів — 14 тис. т викинутої маси вугілля і бл. 600 тис. м3 газу метану стався у 1968 в Україні на Донбасі (шахта ім. Ю. Гагаріна). При цьому було повністю засипано квершлаґ довжиною 650 м, а товщина шару «скаженого борошна» досягала 40–50 см. Великий викид вугілля (бл. 2 тис. т гірничої маси) стався на шахті «Мушкетівська-Заперевальна» № 1 ВО «Пролетарськвугілля» у 1970-х.
Раптові викиди вугілля та газу відбуваються в основному на глибині понад 250 м на пластах потужністю 0,5–2,5 м, найчастіше у пластах вугілля марок Ж, К, П; рідше — марок А, Г. Всі вугільні пласти, на яких реєструються раптові викиди, мають порівняно високу газоносність (10–30 м3/т). На пластах зі сталим тиском газу менше 0,6 МПа (6 атм) в контрольних свердловинах раптові викиди не спостерігаються.
Раптові викиди породи і газу відбуваються в основному на глибині більше 400 м (пісковиків — більше 700 м). Це лавиноподібний процес руйнування породного масиву з виносом і переміщенням породи по виробці потоком газу, що виділяється. Породний масив руйнується по контуру виробки. Частина відкинутої від вибою породи роздроблена до розмірів грубозернистого піску. Утворена порожнина оконтурена породою, що розшарувалася на тонкі лускаті пластинки. Спостерігається підвищене у порівнянні зі звичайним газовиділення у виробку, повітряний поштовх, струс масиву. Кут укосу викинутої породи менший від природного. Порушення технологічного процесу пов'язане з пошкодженням машин, кріплення, руйнуванням лінії діючого вибою.
Типові умови виникнення явища: газонасичені високопористі пісковики. Проведення виробок буропідривним способом. Геологічні порушення. Розвиток явища визначають гірничий тиск та фізико-механічні властивості газоносних порід.
Попереджувальні ознаки: ділення керна на опукло-увігнуті диски. Збільшення коефіцієнта використання шпурів і ступеня дроблення породи в попередніх циклах проведення вибухових робіт. Розроблений комплекс заходів щодо прогнозу раптових викидів; розрізнюють види прогнозу: регіональний, локальний і поточний.
Основні заходи щодо забезпечення безпечної і ефективної розробки вугільних пластів, небезпечних по раптових викидах: випереджувальна відробка захисних пластів; профілактична дегазація вугільного масиву; зволоження нагнітанням води в пласт; стовпова система розробки; щитова, стругова і комбайнова вузькозахопна виїмка вугілля; комбайнове проведення підготовчих виробок; повне обвалення на пологих пластах і повне закладання на крутих; гідровіджим вугілля; гідровимивання випереджальних порожнин і щілин; буріння випереджальних свердловин; камуфлетне висадження; утворення розвантажувальних щілин; застосування випереджального кріплення.
Існує декілька уявлень про механізм раптових викидів. Відрізняються вони оцінкою участі в раптових викидах газу, напружено-деформованого стану масиву, а також фізико-механічних і фізико-хімічних властивостей корисної копалини або породи.
Література
- Білецький В. С., Орловський В. М., Дмитренко В. І. та ін. Основи нафтогазової справи. Полтава : Національний університет «Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка» ; Київ : Халіков Р. Х., 2017. 312 с.
- Бойко В. С., Бойко Р. В. Тлумачно-термінологічний словник-довідник з нафти і газу : в 2 т. Київ : Міжнародна економічна фундація, 2004. Т. 1. 551 с.
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / За ред. В. С. Білецького. Донецьк : Східний видавничий дім, 2004–2013.
- Shi X., Song D., Qian Z. Classification of Coal Seam Outburst Hazards and Evaluation of the Importance of Influencing Factors // Open Geosciences. 2017. № 9 (1). P. 295–301.
Автор
Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 16.02.2024
Важливо!
Ворог не зупиняється у гібридній війні і постійно атакує наш інформаційний простір фейками.
Ми закликаємо послуговуватися інформацією лише з офіційних сторінок органів влади.
Збережіть собі офіційні сторінки Національної поліції України та обласних управлінь поліції, аби оперативно отримувати правдиву інформацію.
Отримуйте інформацію тільки з офіційних сайтів
Офіс Президента України
Верховна Рада України
Кабінет Міністрів України
Служба безпеки України
Міністерство оборони України
Міністерство внутрішніх справ України
Національна поліція України
