181380. lajstromszámú szabadalom • Eljárás héviztermelő kutak termelőcsövében és kutfejszerelvényében bekövetkező vizkőkiválás megakadályozására.
3 181380 A találmány alapját az a felismerés képezi, hogy a termelt hévíztől eltérő összetételű, gyakorlatilag gázmentes víznek a kritikus pont alatti térbe történő besajtolásával a kútáram nyomás-, hőmérséklet- és koncentrációviszonyait úgy változtatjuk meg, hogy vízkőkiválás nem lép fel. Mivel a vízkőkiválás és a nyomás közötti összefüggést exakt módon nem ismerjük, ezért a vízkőkiválás helyét jellemző kritikus pontot kísérleti úton határozzuk meg. Célszerűen úgy járunk el, hogy a kutat állandó vízelvezetéssel termelésbe állítjuk, majd amikor a nyomás- és hőmérsékletviszonyok megközelítőleg állandósultak, megmérjük a kútban kialakult nyomás- és hőmérsékletgrádienst. Ezt követően a kútba helyezett huzal segítségével megállapítjuk a kritikus pontot és megmérjük a hozzá tartozó nyomásértéket (kritikus nyomás). A találmány értelmében a kritikus pont alatti térbe sajtoljuk be a gyakorlatilag gázmentes vizet, például ivóvizet. A besajtolást előnyösen vízsugárszivattyúval végezzük. Pozitív kútfejnyomással rendelkező hévíztermelő kútnál a vízsugárszivattyú működtetéséhez a rétegenergiát alkalmazzuk. Negatív kútfejnyomással rendelkező kútnál a vízsugárszivattyú működtetéséhez hidraulikus energiát alkalmazunk. A kút és a víztároló réteg termelési paramétereinek, valamint a kútból termelni kívánt vízmennyiség és a vízkőkiválás megakadályozása céljából a találmány szerint hozzákevert vízmennyiség ismeretében az optimális termelőcső- és vízsugárszivattyú-méret, továbbá a besajtolási paraméterek számíthatók [Boldizsár, Bányászati Kézikönyv, 890-930 oldal, Műszála Könyvki" dó, Budapest, 1959.]. A találmány szerinti eljárásnál a vízbesajtolással megváltoztatjuk a koncentrációviszonyokat (többek között a kútáramban levő víz és széndioxidgáz mennyiségi arányát). Mivel ennek a vízkőkiválás alakulására gyakorolt hatását egyértelműen nem lehet előre kiszámítani, szükséges, hogy az első számított termelési körülmények kísérleti alkalmazása után a végleges üzemállandókat is meghatározzuk, azaz a kút termelését beszabályozzuk. A találmány szerinti eljárás értelmében a gyakorlatilag széndioxidmentes vizet a kritikus pontnál mélyebben — előnyösen néhány méterrel mélyebben — elhelyezkedő térbe sajtoljuk. A kritikus pontnál lényegesen mélyebb térbe történő sajtolás gazdaságossági szempontból nem előnyös. A találmány szerinti eljárás egyszerűen kivitelezhető. Alkalmazásával kiküszöbölhető a gazdaságtalan vízkőeltávolítás, folyamatosan üzemeltethetők a kutak, amelyek hévízhozama vízkőkiválás bekövetkezése nélkül növelhető. Pozitív kútfejnyomású kutaknál a víz vízsugárszivattyúval történő besajtolása külön energiaráfordítást nem igényel, mivel ehhez a rétegenergiát használjuk fel. A találmány szerinti eljárást az alábbi példákkal részletesen ismertetjük. A kritikus pont illetve nyomás meghatározása A vízkőkiválás kritikus nyomásértékének meghatározására a kútba huzalt építünk - célszerűen súllyal a végén, hogy feszített állapotban legyen — 2 olyan hosszúságban, hogy a várható kritikus pont alá kerüljön. Tapasztalati úton meghatározható idő eltelte után a huzalt eltávolítjuk a kútból. A kritikus pont felett a huzalon vízkőlerakódás figyelhető meg. A kritikus pont helyének ismeretében a kút nyomás- és hőmérsékletszelvényéből megállapíthatjuk a kritikus ponthoz tartozó, az adott hőmérsékletviszonyok mellett fennálló kritikus nyomást. 4 1. példa Az ,A” jelű kút a 667-691 m között-szakaszból a rétegvizsgálat idején napi 800 m3 vizet termelt 2,0 bar termelőcsőnyomás mellett. A termelés közbeni kútfejhőmérséklet 68,5 °C, a talphőmérséklet 71 °C. A vízkőkiválás kritikus pontja - amelyet a fentiek szerint határoztunk meg - 30 m mélységben volt, ahol a mélységi nyomásmérővel mért nyomás 4,9 bar volt. A kútfejen kilépő víz mellett a gáz mennyisége napi 300 nr (15 °C-on), a szabad széndioxid-tartalom 282,4 mg/ml. A vízkőkiválás megakadályozására rétegenergiával működő vízsugárszivattyúval napi 400 m3 vizet juttatunk a termelőcsőbe 31 m mélységben. Ezáltal a fennálló hőmérséklet-, nyomás- és koncentrációviszonyok mellett olyan magnézium- és kalciumtartalmú csapadékok keletkeznek, amelyek nem rakódnak le 1,2 bar termelőcsőnyomásnál. A kritikus pont illetve nyomás meghatározásánál ismertetett módon ellenőrizzük a termelés közbeni nyomásprofil megváltozásának hatására a vízkőkiválásban beállott vá'tozást. 2. példa A „B” jelű kút 1962—2343 m közötti nyitott szakaszból termel hévizet. A napi 600 m3 hozamot 9,0 bar kútfejnyomáson biztosította a kút. A termelés közbeni hőmérséklet 95 °C, a talphőmérséklet 116 °C volt. A vízkőkiválás kritikus pontja a kútfejszerelvénytől 120 m mélységben volt, ahol a mélységi nyomásmérővel meghatározott nyomás 15 bar volt. A mélységi mintavétel alapján meghatározott gáz/víz arány 15 m3 15 °C hőmérsékletű gáz/m3 víz. A gáz összetétele a következő volt: 91,08% széndioxid, 4,21% nitrogén és 4,71% szénhidrogén. A vízkőkiválás megakadályozására 121 m mélységben keverővizet juttatunk a termelőcsőbe napi 300 m3 mennyiségben, rétegenergiával működő vízsugárszivattyú segítségével. Ezáltal az adott nyomás-, hőmérséklet- és ke " centráció viszonyok mellett olyan kalcium- és mat . 5 úumtartalmú csapadékok keletkeznek, amelyek ne n rakódnak le 5 bar termelőcsőnyomás mellett. A kritikus pont illetve nyomás meghatározásánál leírt módon ellenőrizzük a termelés közbeni nyomásprofi] megváltoztatásának hatására a vízkőkiválásban beállott változást, és a végleges üzemet - ha szükséges - beszabályozzuk. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
