Przedmiotem wynalazku jest sposób i uklad do zabezpieczania otworów eksploatacyjnych w metodzie podziemnego wytapiania siarki przed skutkami przebicia wodnego. W okresie eksploata¬ cji otworów woda technologiczna wtlaczana do zloza wytapia siarke, która gromadzi sie w zlozu strefie przyotworowej. Wytopiona siarka pod wplywem cisnienia panujacego w zlozu przedostaje sie do dolnej czesci kolumny siarkowej, skad za pomoca sprezonego powietrza odprowadzana jest na powierzchnie i kierowana rurociagiem do zbiornika plynnej siarki. Przebicie wodne jest to zjawisko przedostania sie wody zlozowej do kolumny rur odprowadzajacych wytopiona siarke.Przyczyna wywolujaca przebicie wodne jest odprowadzanie siarki z otworu z wydajnoscia wieksza od intensywnosci wytapiania w zlozu. Odprowadzanie siarki z wydajnoscia mniejsza od intensywnosci wytapiania powoduje z kolei gromadzenie sie wytopionej siarki w strefie przyotwo¬ rowej, zmniejszjac sprawnosc energetyczna procesu wytapiania z uwagi na izolowanie zloza warstwa stopionej siarki. Pierwsze partie wody przedostajacej sie w wyniku zaczerpania siarki do kolumny rur siarkowych przemieszczaja sie ku powierzchni wraz z pozostala jeszcze w kolumnie plynna siarka, po czym na skutek obnizenia sie cisnienia hydrostatycznego ulegaja gwaltownemu odparowaniu.Nagly wzrost objetosci gazowej w kolumnie siarkowej powoduje chwilowe zaburzenie cisnie¬ nia i przeplywu powietrza podawanego do otworu oraz zwiekszenie wydajnosci podnosnika powietrznego. Dalsze ilosci wody przedostajace sie do kolumny siarkowej stopniowo wypelniaja cala jej objetosc i ulegajac czesciowemu rozprezeniu wydobywaja sie z rurociagu odprowadzaja¬ cego siarke do zbiornika w formie wyrzutów rozpylonej siarki, pary, wody i powietrza. Obsluga eksploatacyjna po zaobserwowaniu tych zjawisk wylacza otwór z normalnej eksploatacji. Niezale¬ znie od strat energetycznych wywolanych przebiciem wodnym, powoduje ono zaburzenia procesu wydobywczego, a rozpylona siarka oraz wydzielajacy sie z wód zlozowych siarkowodór powoduje skazenie srodowiska.Znane sposoby sygnalizacji i automatyzacji czynnosci zwiazanych z wykryciem przebicia wodnego oraz dzialan technologicznych z tym zwiazanych mozna podzielic na dzialania wykrywa¬ jace przebicie, przeciwdzialajace przebiciu oraz dzialanie realizowane po zaistnieniu przebicia2 127 287 wodnego. Czesc tych zagadnien przedstawiono w ksiazce pt. „Opyt avtomatizacii dobychy siery metodom PVS", Moskwa 1980. Znane sa patenty i zgloszenia rozwiazujace przedstawione zagad¬ nienia, jak opisy patentowe PRL 86 170 i 92 265 oraz 123 880, polskie zgloszenie patentowe P.223 639 i prawo ochronne Ru-33 453. Czesc tych rozwiazan opiera sie na wykrywaniu wody w kolumnie rur siarkowych za pomoca pomiaru przewodnictwa elektrycznego, inne zas na pomiarze róznicy cisnien mierzone w zlozu w bezposrednim sasiedztwie otworu. Znane sa równiez rozwiaza¬ nia sygnalizujace przebicie wodne poprzez pomiar nastawionej wartosci cisnienia sprezonego powietrza podawanego do otworu, badz wykorzystujace zmienne wartosci cisnienia i przewod¬ nosci elektrycznej wystepujace w komorze rozprezania separatora siarkowego. Niedogodnoscia sposobów wykrywania przebicia poprzez pomiar przewodnictwa elektrycznegojest miedzy innymi reagowanie proponowanego ukladu na wystepowanie wody w kolumnie rur siarkowych przenika¬ jacej do tej kolumny poprzez nieszczelnosci powstale na zlaczach, badz tez powstalych w wyniku korozji. Dalsza niedogodnoscia stosowania sposobów opartych na przewodnictwie, jak tez i opartych na pomiarach róznicy cisnienia jest trudnosc, badz wrecz niemozliwosc zainstalowania niezawodnych czujników pomiarowych w zlozu. Niezaleznie od wymienionych niedogodnosci, znacznym utrudnienim jest mala czulosc produkowanych czujników powodujaca, ze sygnal o wystapieniu zjawiska przebicia wodnego powstaje w czasie, w którym nastepuje juz rozprezenie znacznej ilosci wody zlozowej w rurociagu na powierzchni terenu.Celem niniejszego wynalazku jest wykrycie przebicia wodnego w jego najwczesniejszej fazie, co poprzez odpowiedni sygnal optyczny lub dzwiekowy zostaje przekazane obsludze otworu eksploatacyjnego, badz tez sygnal ten powoduje odpowiednie, ale natychmiastowe automatyczne dzialanie zaworów regulujacych doplyw i wyplyw mediów technologicznych w sposób przeciwdzia¬ lajacy wystapieniu niekorzystnych zjawisk towarzyszacych przebiciu. Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze przetwarza sie nagla krótkotrwala zmiane cisnienia w rurociagu doprowadzaja¬ cym sprezone powietrze do otworu na sygnal elektryczny lub pneumatyczny i odcina sie doplyw sprezonego powietrza do kolumny powietrznej z równoczesnym zamknieciem odplywu siarki z otworu i zatlaczaniu kolumny siarkowej sprezonym powietrzem do momentu wtloczenia do zloza znajdujacego sie w tej kolumnie wody. Sygnal elektryczny lub pneumatyczny powoduje zalaczanie obwodu sygnalizacji swietlnej, badz dzwiekowej, albo uruchamia uklad automatycznej aparatury sterowniczej otworu wydobywczego, lub uruchamia obydwa uklady jednoczesnie.Istota ukladu wedlug wynalazku polega na tym, ze rurociag doprowadzajacy sprezone powie¬ trze do otworu posiada polaczenie przewodem impulsowym z czujnikiem wykrywajacym przebicie i zawór regulacyjny, przed którym zabudowane jest odgalezienie rurowe, polaczone poprzez reduktor cisnienia i zawór odcinajacy z rurociagiem odprowadzajacym siarke. Rurociag ten jest zaopatrzony w zawór odcinajacy doplyw siarki do zbiornika pod wplywem sygnalu z czujnika, z którego wyjsciem polaczone sa równolegle serwomechanizmy zaworów odcinajacych i zaworu regulacyjnego oraz obwód sygnalizacji. Czujnik wykrywajacy przebicie sklada sie z typowego przetwornika róznicy cisnien, sygnalizatora granicznego, przekazników: czasowego i programo¬ wego oraz bloku dopasowujacego. Sygnal pomiarowy cisnienia sprezonego powietrza jest doprwa- dzony do przetwornika poprzez opory pneumatyczne i pojemnosc, stanowiacymi wraz z komorami przetwornika pneumatyczny czlon rózniczkujacy aktualna wartosc mierzonego cisnienia. Sygnal wyjsciowy z przetwornika róznicy cisnien jest doprowadzony szeregowo do sygnalizatora grani¬ cznego i przekaznika czasowego, w których wartosc sygnalu wyjsciowego z przetwornika i czasjego trwania sa porównywane z nastawiona amplituda i nastawionym czasem sygnalu. Amplituda i czas sygnalu sa tak dobrane, ze ich przekroczenie jest potwierdzeniem wystapienia przebicia wodnego powodujacego uruchomienie na zadany okres czasu poprzez przekaznik programowy i blok dopasowujacy, obwodu sygnalizacji, zmiane stanu zamkniecia zaworów oraz po uplywie zadanego czasu powrót do pierwotnego stanu ukladu istniejacego przed pojawieniem sie zjawiska przebicia.Zaleta wynalazku jest wykrywanie zjawiska przebicia we wczesnej fazie powstawania i naty¬ chmiastowe somoczynne przeciwdzialanie jego skutkom przy uzyciu ukladu skladajacego sie z prostych elementów.Wynalazek zostanie blizej objasniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ukladu zabezpieczajacego otwór eksploatujacy siarke przed skutkami przebi¬ cia wodnego, fig. 2 — schemat czujnika wykrywajacego przebicie.127287 3 Zgodnie z wynalazkiem, wykrycie zjawiska przebicia w jego najwczesniejszej fazie nastepuje przez czujnik 10 w momencie odparowania pierwszej porcji wody w kolumnie rur siarkowych.Przeciwdzialanie skutkom przebicia nastepuje poprzez samoczynne zamkniecie zaworu 2 na doplywie powietrza i zaworu 4 na doplywie siarki do zbiornia 6 z równoczesnym otwarciem zaworu 7 powodujacym wypelnienie rurociagu siarkowego 5 i czesci kolumny siarkowej sprezonym powietrzem o cisnieniu wyzszym od cisnienia parowania wody w wystepujacej temperaturze.Wypelnienie rurociagu 5 sprezonym powietrzem powoduje wtloczenie do zloza cieklej zawartosci dolnej czesci kolumny siarkowej. Uklad sklada sie z zaworu regulacyjnego 2 zainstalowanego na rurociagu 3 doprowadzajacym sprezone powietrze do otworu 1, zaworu odcinajacego 4 na ruro¬ ciagu 5 odprowadzajacym siarke do zbiornika 6, zaworu odcinajacego 7 i reduktora 9 na rurociagu 8 bocznikujacym zawór regulacyjny 2 i czujnika 10 polaczonego przewodem impulsowym 11 z rurociagiem sprezonego powietrza 3.Sygnal wyjsciowy z czujnika 10 jest polaczony szeregowo z obwodem sygnalizacji 11 i zaworami 2 i 7. Czujnik 10 sklada sie z polaczonych szeregowo przetwornika róznicy cisnien 13 sygnalizatora granicznego 19, przekaznika czasowego 20, przekaznika programowego 21 i bloku dopasowujacego 22. Do przetwornika róznicy cisnien 13 sygnal pomiarowy jest doprowadzony poprzez opory pneumatyczne 14 i 15 i pojemnosc 16 tworzace wraz z komorami 17 i 18 pneumaty¬ czny czlon rózniczkujacy. Sygnal wyjsciowy z przetwornika 13, proporcjonalny do predkosci zmian mierzonego cisnienia niezaleznie od jego bezwzglednej wartosci, jest podawany na wejscie do sygnalizatora granicznego 19. W sygnalizatorze granicznym 19 wartosc sygnalu z przetwornika 13 jest porównywana z wartoscia zadana, charakterystyczna dla objawów wystapienia przebicia.Wyzsza wartosc sygnalu z przetwornika 13 od nastawionej wartosci zadanej powoduje zalaczenie przekaznika czasowego 20, poprzez który po uplywie zadanego czasu trwania sygnalu wejscio¬ wego, zostaje zalaczony przekaznik programowy 21.Zalaczenie przekaznika programowego 21 powoduje wysterowanie poprzez blok dopasowu¬ jacy 22 polaczonych równolegle zaworów 2,4 i 7 oraz obwodu sygnalizacji 12. Sygnal wyjsciowy z bloku dopasowujacego 22 powoduje zamkniecie zaworów 2 i 4 i otwarcie zaworu 7 na okres czasu nastawiony w przekazniku programowym 21. Po uplywie tego czasu zawory 2 i 4 otwieraja sie, a zawór 7 zostaje zamkniety. Zawór regulacyjny 2 jest dodatkowo wyposazony w pokretlo do recznego nastawienia doplywu powietrza, co umozliwia automatyczne wznowienie eksploatacji otworu z wydajnoscia podnosnika powietrznego, jaka wystepowala przed zadzialaniem ukladu.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób zabezpieczania otworów eksploatujacych siarke przed skutkami przebicia wod¬ nego, charakteryzujacego sie tym, ze woda ze zloza przedostajac sie do kolumny rur odprowadzaja¬ cych siarke rozreza sie w tej kolumnie i wydostaje na zewnatrz otworu, znamienny tym, ze spowodowana przebiciem wody nagla i krótkotrwala zmiane cisnienia w rurociagu (3) doprowa¬ dzajacym sprezone powietrze do otworu (1) przetwarza sie na sygnal elektryczny lub pneumatyczny powodujacy zalaczanie sygnalizacji swietlnej, badz dzwiekowej i/lub somoczynne odciecie dop¬ lywu sprezonego powietrza do kolumny powietrznej otworu (1) z równoczesnym zamknieciem odplywu siarki i zatloczeniu rurociagu (5) odprowadzajacego siarke oraz czesci kolumny siarko¬ wej, do momentu wtloczenia do zloza znajdujacej sie w tej kolumnie wody. 2. Uklad do zabezpieczania otworów eksploatujacych siarke przed skutkami przebicia wod¬ nego, znamienny tym, ze otwór eksploatacyjny (1) posiada na rurociagu (3) doprowadzajacym sprezone powietrze polaczenie przewodem impulsowym (11) z czujnikiem (10) wykrywajacym przebicie oraz zawór regulacyjny (2), przed którym zamontowane jest odgalezienie rurociagiem (8) poprzez reduktor cisnienia (9) i zawór odcinajacy (7) z rurociagiem odprowadzajacym siarke (5), na którym jest zamontowany zawór (4) odcinajacy doplyw siarki do zbiornika (6) pod wplywem sygnalu z czujnika (10), z którego wyjsciem sa polaczone równolegle serwomechanizmy zaworów (2), (4) i (7) oraz obwód sygnalizacji (12). 3. Uklad wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze czujnik (10) skladajacy sie z typowego przetwor¬ nika róznicy cisnien (13), sygnalizatora granicznego (19), przekazników czasowego (20) i progra¬ mowego (21) oraz bloku dopasowujacego (22) posiada doprowadzenie sygnalu pomiarowego4 127 287 cisnienia sprezonego powietrza z rurociagu (3) do przetwornika (13) poprzez opory pneumatyczne (14) i (15) oraz pojemnosc (16), stanowiace wraz z komorami (17) i (18) pneumatyczny czlon rózniczkujacy aktualna wartosc mierzonego cisnienia, przy czym sygnal wyjsciowy z przetwornika róznicy cisnien (13) jest doprowadzony szeregowo do sygnalizatora granicznego (19) i przekaznika czasowego (20), w którym wartosc sygnalu wyjsciowego z przetwornika (13) jest porównywana z nastawiona amplituda i nastowionym czasem trwania sygnalu tak dobranymi, ze ich przekroczenie jest potwierdzeniem wystapienia przebicia wodnego otworu, powodujacym uruchomienie na zadany okres czasu poprzez przekaznik programowy (21) i blok dopasowujacy (22) obwodu sygnalizacji (12), zamkniecie zaworów (2) i (4) i otwarcie zaworu (7) oraz po uplywie zadanego czasu powrotu do stanu otwarcia zaworów i sygnalizacji jaki wystepowal przed pojawieniem sie zajwiska przebicia. woda »».'¦ *G f o a 20 zi a fig.2.Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 cgz.Cena 100 zl PL