Кіріспе. Тау жыныстарының физикасының мақсаты мен есептері
жүктеу/скачать 260,52 Kb.
|
Лекция ФГП (копия) (копия)
| Әдістемелік нұсқау
Жыныстағы сұйықтықтар мен газдар Жыныстағы кеуектер мен жарықшақтар түрлі сұйықтар мен газдарға толып тұруы мүмкін. Көбінесе тау-кен жыныстары суға қаныққан болады және олар жыныста әр түрде кездесуі мүмкін. Химиялы байланысқан, физикалы байланысқан және бос суларды ажыратуға болады. Химиялы байланысқан су - басқа да молекулар мен иондарға қоса минералдардың кристалдық торларының құрамына кіреді, мысалы гипстің CaSO4•2H2O немесе каолинттің Al2(OH)4Si2O5. Ондай суларды келтіру минералдық бұзылуына әкеліп, ол басқа сусыз қосылысқа айналады. Жыныстағы химиялы байланысқан сулар оларды тек қыздырғанда ғана көрінеді. Ол жыныс қасиетінің жоғары темпертурада өзгеруіне себепші болады. Химиялы байланысқан судың шығынын, минералдардың кристалдық торларының бұзылуы жыныстың әлсіреуіне және бұзылуына, ал кей жағдайда тығыздалуына (мысалы, саз) әкеледі. Физикалы байланысқан су жыныстың қатты бөлшектерінің молекулалық тартылыс күштерімен тығыз байланыста болып, оны жұқа қабық түрінде бүркеп тұрады. Оның мөлшері жыныстың суланушылығына байланысты. Суланушылық - бұл тау-кен жынысының сұйық қабықшамен бүркену мүмкіншілігі. Қатты дененің суланушылық шамасы, қатты дене жазықтығы мен тамшының денемен жанасу нүктесінен жүргізілген жанама арасындағы шекті бұрышымен θ сипатталады. Жыныс суланғыштығы оны адсорбциялық мүмкіншілігімен, яғни электростатикалық тартылыс есебінен өз бетіне сұйықтық молекулаларын жинау мүмкіншілігімен түсіндіріледі. Жыныстардың басым көпшілігі жақсы суланушыларға (гидрофильді) жатады. Суланушылығы нашар, немесе мүлдем суланбайтындарға (гидрофобты) күкірт, көмірлер, битумды құмтастар және басқа да кейбір жыныстар жатады. Жыныстық сіңірушілік мүмкіншілігі оның кұрылымында ерігіш тұздар, сазды минералдар (әсіресе жайылмалы кристалдық торлы-монтмориллониттер) болса және қатты фазаның меншікті жазықтығының өсуімен арта түседі. Соған байланысты, жыныстың борпылдақ бөлшектерінің шамасының кішіреюуімен және олардың қырлығының атруымен, сіңірушілік мүмкіншілігінің артуы байқалады. Физикалы (берік) байланысқан су, жыныста орын ауыстырмайды, тығыздығы жоғары (1,74-103 кг/м3-дейін), қату температурасы төмен (-78°С), жылу сыйымдылығы, диэлектрлік өтімділігі, электр өткізгіштігі төмен, еріткіштік болмайды. Ол жыныстан тек 105-110°С-ден жоғары температураға дейін қыздырылған соң ғана шығады. Жыныс сіңіре алатын байланысқан судың ең жоғарғы шамасы, максимал гигроскоптық және максимал молекулалық ылғал сыйымдылық көрсеткіштері арқылы бағаланады. Максимал гигроскоптық ωг тау-кен жынысы өз бетінде салыстырмалы ылғалдылығы 94% ауадан сіңіре алатын ылғалдықтың ең үлкен мөлшері. Молекулярлы, немесе қабыршақты ылғал сыйымдылық ωм жыныс бөлшектерінің бетінде молекулалық тартылыс күштері ұстап тұра алатын судың мөлшері: (12.1) мұндағы mм – дымқыл жыныс үлгісінің массасы; mс температурада келтірілген жыныс үлгісінің массасы, құрғатылған температурада 105-110°С. ωм> ωг жыныста физикалы (берік) байланысқан судан айырмасы, молекулалық күштердің әсерінен қозғалу кабілеті бар, әлсіз байланысқан қабыршақ сулардың болуынан пайда болады. Молекулярлы ылғал сыйымдылық жынысты құрайтын түйір шамаларына байланысты. Мысалы, мөлшері 0,1-0,05 мм кварцта бөлшектер үшін 0,02 %, мөлшері 0,001 мм-ден кем болса -0,86 % болады. Дегенмен, жыныстың минералдық құрамы басты роль атқарады. Мысалы, бөлшек шамаларының мәні 1 мкм-ден кем болғанда ωм альбит үшін 8,1 %, лимонит үшін 23 %, ал биотит үшін 48 % болады. Соған орай кварцты құмдардың құрамында байланысқан судың мөлшері бар болғаны - 0,24 % болса, лесста - 5,2 %, сазда -10-30 %-ке жетеді. Ылғалды жыныстар суға қоса ерітілуі иондарын сіңірушілік қабілеті де, яғни ионосорбциондық қабілеті бар. Бұл құрылыс жыныстағы электрохимиялық әсерлестікті, электр өткізгіштікті және масивтегі электр өрістерін зерттегенде маңызды. Бос сулар жыныста капилярлық көтергіш күштер арқылы ұсақ кеуектіктерде ұсталып тұратын, капиляр су күйінде, және ірі кеуектерді толтырып тұратын, жыныста ауырлық күшінің және қысымның жыныста ауырлық күшінің және қысымның әсерінен қозғалыста болатын гравитациялық су түрінде болуы мүмкін. Капилляр судың мөлшері капиллярлық ылғал сыйымдылық параметрлерімен бағаланады. Жыныстың минералдық, гранулометрлік құрамына және бөлшектер қалпына байланысты, жыныстағы әр түрлі сулардың мөлшер қатынасы бөлшекте болуы мүмкін. Мысалы, құмның құрамында негізінен гравитациялық сулар болса, саздың, лесстың және саздақтардың құрамында - молекулярлы және капиллярлы сулар болады. Байланысқан, капилляр және гравитациялық судың, жыныс ұстап тұра алатын максимал шамасы, оның толық ылғал сыйымдылығымен (салмақты және көлемді) сипатталады. Салмақты толық ылғал сыйымдылық (12.2)
Көлемді толық ылғал сыйымдылық
(12.3)
мұндағы mж - сумен толық қаныққан жыныс массасы; Vж - жынысты толтырушы су көлемі [Vж = (mж –mс)/ρж]; V – жыныс көлемі; ρж - судың тығыздығы; ρ- жыныстың көлемдік массасы.
(12.4)
Ылғалсыйымдылық - жыныстың физикалық параметрлері; табиғи ылғалдылық ωт және kсқ -жыныс күйінің сипаттамалары. Дымқылданған жыныстан барлық суды механикалық әдіспен шығару мүмкін емес. Кез-келген механикалық әсерден кейін жыныста физикалы байланысқан су қалады. Суды лесстың, өте ұсақ кұмдардың (батпақтар) құрамынан бөліп шығару қиын, себебі оларда физикалы байланысқан судың проценті жоғары. Жыныстың құрамынан механикалық әсерлестіктен кейін судың шығуын су берушілік ξ коэффициентімен сипаттайды. (12.5)
Су берушілік шамасы жынысты кұрайтын белшектердің шамасынан, кеуектердің мөлшері мен өзара орналасуынан байланысты болады. Жыныстың әлсіз су берушілігі жынысты механикалық және гидравликалық жолмен қазу кезіндегі өнімділігін төмендетеді, кен орындарын кептіруді, пайдалы қазбаларды тасымалдау мен ұсақтау жұмыстарын қиындатады.
Vм/Vк,Vг/Vк,Vс/Vк қатынастары мұнайға қаныққандық kмк , газға қаныққандың kгк және суға қаныққандың kск коэффициенттері деп аталады. жүктеу/скачать 260,52 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|