Реферат на тему:
Умови залягання і способи видобутку горючих копалин
У геології Землі особливе місце займає верхня оболонка земної кулі,
товщиною 15-70 км, яка називається земною корою. Вона складена різними
гірськими породами, у числі яких і усі види ГК. За збереженими залишками
органічного життя на землі в різні періоди геологічного часу складена
геохронологічна схема, що відбиває час і послідовність утворення тих чи
інших відкладів у земній корі (табл.1.3).
Геохронологічна схема охоплює період часу від зародження життя на землі
понад 2 млрд. років тому до сучасної епохи. Відповідно до цієї схеми вся
історія появи і розвитку органічного життя на Землі підрозділена на ери
(групи), кожна ера розділена на періоди (чи системи), які у свою чергу
розділені на епохи (чи відділи).
Утворення ГК відбувалося нерівномірно. В окремі геологічні періоди воно
різко підсилювалося, сповільнювалося чи припинялося, у результаті чого
ГК розподілені дуже нерівномірно в гірських породах, що належать до
різних геологічних епох. Так, наприклад, накопичення викопного вугілля
віналежить в основному до карбону (9 %), пермського (35 %), юрського і
крейдового (53 %) періодів, поклади нафти і природного газу
зустрічаються у всіх геологічних ерах, крім протерозою.
Протягом усіх періодів існування Землі відбувалися зрушення і
переміщення земної кори, причому розмір і характер їх були неоднаковими,
як за періодмих, так і за територією. На території материкових платформ
протягом геологічних епох відбувалися лише повільні рухи у вертикальному
напрямку, причому при опусканні ці області, як правило, затоплялися
морями, а при підйомі виступали з води. Розташовані між платформами
області тектонічних рухів, переміщалися у вертикальній і горизонтальній
площинах, і утворювали геосинкліналі, для яких характерна наявність
великих товщ осадових порід. Шари осадових порід накопичувалися й у
платформних областях, утворюючи шари різних гірських порід, серед яких
накопичувалися і ГК.
Великі площі суцільного безупинного чи острівного залягання ГК, які
характеризуються спільністю умов утворення у часі, називають басейнами.
Вони займають нерідко десятки тисяч квадратних кілометрів. Окремі
частини басейнів, відособлені географічними, геологічними чи іншими
ознаками, які вміщають ГК, називають родовищами чи районами. Тверді
горючі копалини залягають у вигляді горизонтальних чи похилих пластів
різної потужності, що знаходяться на різній глибині від денної поверхні,
а також у вигляді лінз різної товщини і довжини.
Таблиця 1.3 – Геохронологічна таблиця
Ера Період Епоха Тривалість, млн. років
Кайнозой – Kz Четвертинний, Q
Сучасна
1
Піздньочетвертинна
Середньочетвертинна
Раньочетвертинна
Третинний, Тr Неоген Пліоценова
Міоценова 25-30
Олігоценова
Палеоген Еоценова
Палеоценова
30-35
Мезозой – Mz
Крейдовий, Cr Піздньокрейдова 55-60
Ранньокрейдова
Юрський, J Піздньоюрська
25-35
Середньоюрська
Ранньоюрська
Тріасовий, Tr Піздньотріасовий
30-35
Середньотріасовий
Ранньотріасовий
Палеозой – Pz Пермський, P Верхньопермський 25-30
Ранньопермський
Кам?яновугільний
(карбон), C
Піздньокам?яновугільна
50-55
Середньокам?яноугільна
Раннькам?яновугільна
Девонський, D Піздньодевонська
45-50
Середньодевонська
Ранньодевонська
Силурійський, S Піздньосилурійська 40-45
Ранньосилурійська
Ордовикський, О Піздньоордовикська
70-80
Середньоордовикська
Ранньоордовикська
Кембрийський, Cm Піздньокембрійська
70-90
Середньокембрійська
Ранньокембрійська
Протерозой – Pr
600-900
Розрізняють лімничні (озерні) і паралічні (приморські) вугільні басейни.
Вугільні шари підрозділяються на автохтонні, що утворилися на місці
існування вихідного матеріалу, і алохтонні, що утворилися з принесеного
вихідного матеріалу.
Пласти вугілля мають просту і складну будову. У більшості випадків
вугільні пласти складаються з декількох вугільних пачок, розділених
породними прошарками. Породи підошви пласта утворюють його ґрунт, а що
перекривають — покрівлю. Відстань по нормалі від ґрунту до покрівлі
складає потужність пласта, корисна потужність пласта — це сума
потужностей вугільних пачок. Робочою потужністю пласта чи шару називають
ту частину пласта, що виймають за один технологічний цикл. Мінімальна
робоча потужність пласта — це та потужність, при якій розробка пласта
технологічно можлива й економічно доцільна. Ця величина залежить від
гірничогеологічних умов, якості вугілля, кута падіння пласта і різна для
різних басейнів. На Донбасі вона складає 0,45, для порівняння – у
Кузбасі 0,85, у Караганді — 0,6 м.
Коефіцієнт вугленосності басейну характеризує відношення сумарної
потужності вугільних пластів до загальної потужності вугільних
відкладів. НА Донбасі він дорівнює 0,6 %, у Кузбасі — 1,6, а в
Караганді на деяких ділянках доходить до 5,0 %.
У залежності від кута падіння пласти поділяють на положисті (кут падіння
до 25 Л), похилі (25-45Л) і круті чи крутопадаючі (більш 45Л).
Гірничі роботи з виїмки вугілля можуть проводитися відкритим способом і
підземним. Розробка вугільних пластів у розрізах (кар’єрах) і шахтах
проводиться шляхом його розпушення і виймання з наступним навантаженням
і транспортуванням на поверхню. Способи розробки вугільних пластів і
транспортування вугілля впливають на властивості і склад гірської маси
— крупність, кількість домішок породи, вологість і ін.
Встановлено, що нафта залягає у всіх геологічних формаціях і на різній
глибині, іноді виходячи на земну поверхню. Усі нафтові родовища укладені
в осадових порах, що утворилися у морських басейнах. Нафта і природний
газ (ПГ) залягають звичайно у пористих гірських породах під великим
тиском, заповнюючи пори. Тому гірські породи, здатні містити в собі
нафту і газ і віддавати їх при розробці називають колекторами, найбільш
характерними з яких є проникні піщані колектори нафти, газу і води, яка
їх супроводжує. Колектори нафти і ПГ (піски, піщаники, вапняки), які
знаходяться між погано проникними породами (глина, глинисті сланці,
мергелі), утворюються так звані природні резервуари (пастки) в складках
земної кори, у яких утворюють куполоподібні перекриття (купола).
Скупчення нафти і ПГ у таких куполах називають покладами, а якщо
кількість нафти в покладі велика чи в даній структурі гірських порід є
кілька покладів, то цю структуру характеризують як нафтове, нафтогазове
чи газове родовище.
Проникність колекторів є причиною переміщення (міграції) нафти і газу з
місць їхнього зародження, що відіграє істотну роль у процесі їхнього
накопичування. У зв’язку з цим безпосереднього взаємозв’язку між місцями
перебування покладів і місцями зародження нафти і ПГ часто не
спостерігається. Бувають випадки, коли поклади нафти чи ПГ
розташовуються на периферії вугільних басейнів, уздовж їхніх границь і
навіть над вугільними шарами (Донбас). Тому важливе значення має
проблема парагенезису (спільного зародження) вугілля і нафти. Зараз
установлено, що 10-12 % промислових запасів нафти і газу зосереджено у
вугленосних відкладеннях.
Нафта і ПГ залягають у надрах землі на різній глибині (1-5 км) і частіше
їх виявляють на глибинах 4-5 км. Виявлення покладів нафти проводять
шляхом великих розшукових робіт з використанням геологічних і
геохімічних методів. Основою для організації розвідки нафти і ПГ є
вивчення геологічної будови земної кори в районі пошукових робіт,
виявлення перспективних геологічних структур, наявності порід, що можуть
бути колекторами, і непроникних порід, що їх перекривають. Попередня
розвідка ведеться за допомогою сучасних геофізичних методів —
вимірювання гравіметричних і магнітних аномалій, електрокаротажу,
радіоактивності, звукопроникності й інших методів, основаних на
використанні розходження фізичних властивостей різних порід.
У перспективних районах буряться спеціальні розвідувальні свердловини з
відбором кернових проб порід. За допомогою петрографічних і геохімічних
методів вивчають склад і властивості порід. Геохімічні методи дозволяють
знайти і кількісно визначити вміст нафти і газу в досліджуваних зразках
порід, наприклад, методом газової зйомки, який полягає в доборі проб
породи і підземних вод із глибини, дегазації і мікроаналізу за допомогою
хроматографії. За отриманими даними виявляють границі покладів нафти і
газу, а також визначають їхні запаси в надрах.
Нафта знаходиться в земній корі під тиском 10-15 МПа і більше при
температурі 100-200 °С і вище. Видобуток нафти і ПГ проводиться
через спеціальні свердловини, пробурені до нафто- чи газоносних
горизонтів. Природний газ, а іноді і нафта, знаходяться в покладі під
тиском стовпа вищележачих порід, і фонтанує через пробурену свердловину
в деяких випадках з дуже великими витратами. Однак, якщо у видобутку ПГ
фонтанний спосіб видобутку є основним і єдиним, то випадки фонтанування
нафти зустрічаються дуже рідко. Тому найчастіше для видобування нафти з
свердловини застосовують глибинно-насосний спосіб зі спеціальними
плунжерними глибинними насосами чи компресорний (газліфтний) спосіб, що
полягає в тому, що стиснутий газ (чи повітря), надходячи по кільцевому
простору між опущеними концентрично одна в іншу трубами, аерірує нафту і
створює газонафтовий стовп зниженої густини, який під тиском нафти у
пласті піднімається по внутрішніх (піднімальних) трубах на поверхню.
Завдяки пористості пластів-колекторів нафта переміщується по них до
свердловин за рахунок перепаду тиску, однак, основна маса нафти (40-60
%) залишається адсорбованою на поверхні частинок породи і не видається
на поверхню. Для підвищення рівня вилучення нафти із пластів
застосовують методи впливу на пласти (закачування в пласти газів і
повітря, гідравлічний розрив пласта, закачування ПАР,
гідроплоскоструминна перформація, тепловий вплив на пласт тощо).
Для буріння нафтових і газових свердловин сьогодні частіше за все
застосовується обертальний спосіб — роторне буріння, буріння
турбобурами чи електробурами з виведенням з свердловин шламу і
роздробленої породи глинистим розчином, який нагнітається в свердловину.
Для стабілізації бурових розчинів і зменшення їхньої фільтрації через
стінки свердловин застосовуються спеціальні речовини, у тому числі
вуглелужний реагент (ВЛР), одержуваний з бурого вугілля.
Експлуатація свердловин на родовищах природного газу аналогічна
фонтанному способу нафтовидобутку. Газ з окремих свердловин після
відділення води, твердих домішок і газового конденсату направляється в
промисловий газосбірний колектор і далі на газозбірний пункт.
ЛІТЕРАТУРA
Саранчук В.И., Айруни А.Т., Ковалев К.Е. Надмолекулярная организация,
структура и свойства углей.- К.: Наукова думка.
Саранчук В.И., Бутузова Л.Ф., Минкова В.Н. Термохимическая деструкция
бурых углей.- К.: Наукова думка, 1984.
Нестеренко Л.Л., Бирюков Ю.В., Лебедев В.А. Основы химии и физики
горючих ископаемых.- К.: Вища шк., 1987.-359с.
Бухаркина Т.В., Дигуров Н.Г. Химия природных энергоносителей и
углеродных материалов.-Москва, РХТУ им. Д.И. Менделеева,-1999.-195с.
Агроскин А. А., Глейбман В. Б. Теплофизика твердого топлива.– М. Недра
1980.– 256 с.
Глущенко И. М. Теоретические основы технологии твердых горючих
ископаемых.– К. : Вища шк. Головное изд-во, 1980.– 255 с.
Еремин И. В., Лебедев В. В., Цикарев Д. А. Петрография и физические
свойства углей. — М. : Недра, 1980. — 266 с.
Касаточкин В. И., Ларина Н. К. Строение и свойства природных углей.– М
: Недра, 1975.– 159 с.
Раковский В. Е., Пигулееская Л. В. Химия и генезис торфа.–М. : Недра,
1978.–231 с.
Саранчук В. И. Окисление и самовозгорание угля.– К. : Наук. думка,
1982.– 166 с.
Стрептихеев А. А., Деревицкая В. А. Основы химии высокомолекулярных
соединений.– 3-е изд., перераб. и доп.– М. : Химия, 1976.– 436 с.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter