Opubllkowpno dnia 5 sierpnia 1957 r.??AT^ *A ± K A POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 39806 Wilma Rózycka Bytom, Polska _KU5*r*27nr~ Sposób eksploatacji wglebnych pokladów siarkowych Patent trwa od dnia 22 stycznia 1955 r.Znany jest sposób eksploatacji siarkowych pokla¬ dów wglebnych inz. Frascha, polegajacy na tym, ze pompuje sie z powierzchni ziemi wode przegrzana w kotlach do temperatury okolo 175°C, przetlacza¬ jac ja nastepnie przez zloze siarkowe.Poniewaz siarka topi sie w temperaturze 114°C i zachowuje lepkosc równa wodzie az do tempera¬ tury 150°C, przeto posiadajac ciezar wlasciwy okolo 2,0, splywa na dno otworu wiertniczego, skad zna¬ nym sposobem zostaje przetloczona sprezonym po¬ wietrzem na powierzchnie do specjalnych kadzi.W kadziach stygnie siarka i nastepnie po rozkru- szeniu doprowadza sie ja do miejsc zapotrzebo¬ wania.Sposób powyzszy stosuje wode odgrywajaca role przenosnika energii cieplnej, potrzebnej do stopie¬ nia siarki w zlozu. Wynalazek eliminuje koniecznosc uzycia wody powierzchniowej oraz potrzebe insta¬ lowania urzadzen kotlowych. Ponadto oprócz siarki nie wydobywa sie na powierzchnie zadnych sklad¬ ników zloza siarkowego.Na rysunku przedstawiono przedmiot wynalazku, przy czym fig. 1 przedstawia otwór wiertniczy z schematycznym ukladem urzadzen, fig. 2—5 przed¬ stawiaja sposób podsadzania przestrzeni wybranych w otworach wiertniczych, a fig. 6 — przedstawia schematycznie uklad miedzy dwoma otworami I i II.Do otworu wiertniczego, zamknietego kolumna plaszczowa 2, skladajaca sie, zaleznie od glebo¬ kosci, z kilku rurociagów, osadzonych i uszczelnio¬ nych 13 np. z gliny, osadzony jest rurociag osadni- kowy 3, który jest perforowany na calej grubosci warstwy siarkonosnej. Wewnatrz rurociagu 3 opuszczony jest grzejnik elektryczny / wraz z ko¬ lumna 4t 5.W celu unikniecia strat cieplnych przestrzen pierscieniowa miedzy kolumnami 3 i 4 jest izolo¬ wana uszczelka 7 lub sprezonym powietrzem wtla¬ czanym sprezarka KO (fig. 6). Powietrze przetlacza sie rurociagiem po uprzednim zamknieciu zaworów 18, 20, a otwarciu zaworów 70, 19 rurociagu 5* i za¬ woru 14 rurociagu 2\ Sprezone powietrze napelnia przestrzen miedzy kolumnami 3, 4, obnizajac hydro¬ statyczny poziom wody w zlozu p (fig. 6) do wyso¬ kosci 1—2 m ponad poziom stropu warstwy siarko¬ nosnej, co umozliwia bezposrednie polaczenie jejz atmosfera przez trójdrogowy zawór 9. Poniewaz %prze^ioJgrzew|ercini^ otwopi^daje dokladny obraz 0 polozeniu, charakterze,i ^grubosci warstw, znajdu¬ jacych sie nad zlozem siarkowym oraz samego zloza siarkowego, przeto ulatwia to okreslenie preznosci wtlaczanego powietrza. W ten sposób unika sie ogrzewania warstwy lezacej wyzej. Po zamknieciu zaworu 9 w rurociagu 4* i doprowadzeniu pradu elektrycznego kablem 8 z transformatora E, prad ogrzewa grzejnik opuszczony do zloza znajdujacego sie pod cisnieniem hydrostatycznym poziomu wód wglebnych i ogrzewa on warstwy siarkonosne — siarke i wode zloza, Grzejnik, w razie potrzeby, moze byc opuszczony i uzyty do ogrzania dolnej polowy przewierconego otworem zloza, jak równiez do ogrzewania calego otworu wiertniczego lub sie¬ gac nawet poza zloze siarkonosne w stropie, w spagu a nawet na powierzchni. Dzieki ogrzewa¬ niu grzejnikiem elektrycznym bezposredniej sfery pokladu siarkonosnego do temperatury 114°C, za¬ czyna sie topic siarka, znajdujaca sie w postaci nie¬ regularnych warstewek, soczewek, gniazd lub innych skupien w marglu, piaskach, wapieniach oraz opa¬ dac na dno, dzieki dwukrotnie wiekszemu jej cieza¬ rowi wlasciwemu niz woda, zachowujac przy tym w temperaturze 115— 150°C lepkosc wody. Sfera ogrzewania zloza, zamknieta w stropie warstwa lupku ilowego, a w otworze wiertniczym zaworami 19, 18, 9 i 141 odnosnych kolumn 3, 4, 5, znajdujaca sie pod cisnieniem hydrostatycznym okolo 80 m slupa wody oraz ograniczona wspólczynnikiem fil¬ tracyjnym samego zloza i zbitej warstwy scalonej siarki na granicy sfery temperatury 115°C, rozsze¬ rza sie stopniowo, odpowiednio do ilosci ciepla do¬ starczonego grzejnikiem. Woda wglebna ogrzana w warstwach zloza, znajdujacych sie pod cisnieniem 8 atm o temperaturze 115°, krazac w zlozu, jak to pokazuja schematycznie strzalki pojedyncze na fig. 1 (woda ciepla w góre — woda zimniejsza w dól), rozszerza coraz intensywniej przestrzen topienia siarki dookola otworu wiertniczego; temperature grzejnika mozna nastawic dowolnie w zakresie 150 — 400° C, a nawet wyzej. Wskutek splyniecia sto¬ pionej siarki w obrebie sfery o temperaturze 155°C z warstw siarkonosnych, zwiekszony zostaje takze i wspólczynnik filtracyjny.Zaleznie od intensywnosci ogrzewania strefa to¬ pienia i stopionej siarki osiaga w koncu ksztalt stozka zwróconego wierzcholkiem do dna otworu o wysokosci czyli grubosci zloza i srednicy podstawy zaleznej od ilosci kalorii ciepla dostarczonego w tym czasie grzejnikiem. W poblizu temperatury 115°C tworzy sie plaszcz siarki w postaci czaszy, posia¬ dajacej twarda wykladzine siarkowa odgradzajaca jej wnetrze jako ostateczna sfere topienia i sto¬ pionej siarki, w którym panuje temperatura do 150°C. Grzejnik / mozna nastepnie nastawic na wytwarzanie takiej temperatury, aby mozna bylo utrzymywac wewnatrz sfery topienia pozadana tem¬ perature do 150°C podczas przetlaczania stopio¬ nej siarki. Nalezy unikac stosowania temperatur powyzej 150°C, gdyz stopiona siarka staje sie gesta w temperaturze 150°—201 °C, co uniemozliwia jej przetlaczanie. Zjawisko sublimacji siarki w tempe¬ raturze 60°C nie ma zadnego znaczenia dla warun¬ ków topienia siarki w zlozu, gdyz podgrzewana siarka w zlozu nie ma mozliwosci ulatniania sie.Jako zasade nalezy przyjac, ze grzejnik elektryczny winien dostarczyc tyle ciepla, aby W warunkach hydrologicznych zloza i przy jego wspólczynniku filtracyjnym utworzyc dokola otworu stozek topie¬ nia o wewnetrznej temperaturze ponad 115°C. Jest to równoznaczne z ogrzaniem do tej temperatury calej zawartosci stozka w zlozu, skladajacej sie np. z 25°/o siarki o cieple wlasciwym 0, 2, 60°/o z wars¬ twy marglowo-piasczysto-wapiennej o cieple wlasci¬ wym okolo 0,15 i wody wglebnej o cieple wlasciwym 1,0. Woda jest zatem czynnikiem waznym, jako po¬ srednik i przewodnik, ale nie jedynie decydujacym.Stopiona siarke wydobywa sie za pomoca strumie¬ nia sprezonego powietrza przez otwarcie zaworu 9 rurociagu 4, zamknawszy uprzednio zawór 20 a nastawiwszy zawór 19 na przelot do atmosfery w rurociagu 5\ Przy zamknietym zaworze 14 spre¬ zone powietrze ze sprezarki KO wyciska roztopiona siarke z dna otworu rurociagiem 4, 4* do kadzi /(a, wkopanej do ziemi na powierzchni.Siarke skrzepnieta w kadzi kruszy sie mecha¬ nicznie lub materialem wybuchowym, po czym la¬ duje sie ja na odnosny srodek transportu. Podczas procesu wytapiania siarki w sferze stozka topienia odnosnego otworu nalezy sie liczyc z opadaniem na dno warstw piaszczysto-marglowych, a nawet wa¬ piennych wskutek naruszenia spoistosci warstwico- wej przez tworzenie sie kawern po splynieciu siar¬ ki i przez kruszace dzialanie spowodowane róznymi wspólczynnikami rozszerzalnosci w tej samej tem¬ peraturze wody, siarki, piasku, marglu i wapnia.Siarka o ciezarze wlasciwym 2,0, a wiec lzejsza niz warstwy piaskowo-marglowo-wapienne o ciezarze —2-wlasciwym 2,6, wytworzy w sferze stozka swój horyzont stopionej siarki. Przez podniesienie grzej¬ nika / a przede wszystkim kolumn rurowych 4 i 5 umozliwia sie odszukanie strefy stopionej .siarki i przetloczenie jej nastepnie na powierzchnie. Aby roztopiona siarka nie krzepla w rurociagu 4\ w ra¬ zie zatrzymania procesu wydobywania, nadaje sie kolumnie 4' odpowiednie pochylenie w kierunku kadzi Ka i zabezpiecza izolacje przed chlodem.Manometry i temperatury sluza do obserwacji i kontroli cisnienia oraz temperatur wewnatrz od¬ nosnych kolumn rurowych. W celu zmniejszenia liczby otworów eksploatacyjnych, a wiec i kosztów mozna zastosowac dynamicznie dzialanie systemu (fig. 8). Po rozgrzaniu i czesciowym wyeksploato¬ waniu strefy stopienia siarki, w dwóch otworach sasiadujacych / i //, zalozonych w dalszych odste¬ pach, jak wedlug sposobu opisanego, przetlacza sie przegrzana wode wglebna z kolumny 3 otworu / do otworu //, po zamknieciu zaworu 14 i po urucho¬ mieniu pompy po wlaczeniu jej do rurociagu 2' lub do kolumny 3. Wode przegrzana z otworu I mozna przetlaczac do otworu // kolumna 2' i 3 albo z ko¬ lumny 2 przez odpowiednia manipulacje zaworami 21 i 22 kolumna 4' i 4 do otworu // przy zamknie¬ tych zaworach 9, 19 (polaczenie z atmosfera) w obu otworach / i //.W razie pompowania wody wglebnej z otworu I do otworu // przez kolumne 4, w otworze // wode przetlacza sie do dna otworu II w spagu pokladu.W razie przetlaczania kolumna 3 wlot wody bedzie w stropie pokladu, co moze miec znaczenie dla róznych faz eksploatacyjnych. Przez przestawienie zaworów 21 i 22 w obu otworach wiertniczych mozna wytwarzac druga pompa KO' strumien od¬ wrotny, co równiez moze byc korzystne przy wyta¬ pianiu zloza w miejscu miedzy obu otworami / i //.W razie stwierdzenia ruchu wód wglebnych w zlozu nalezy odpowiednio wykonac otwory eksploatacyjne, do przetlaczania wody grzanej harmonijnie z inten¬ sywnoscia grzania w stosunku do stwierdzonej pred¬ kosci splywu wód wglebnych.W celu zwiekszenia intensywnosci podgrzewania przetlaczanych wód wglebnych, moze byc przedlu¬ zony system grzejny w kolumnach obu otworów / i //. Nie potrzeba wypompowywac wody z otworów I i II na. powierzchnie i usuwac gazów poza zabie¬ gami ochronnymi przed nimi. Nie potrzeba równiez urabiac zadnych warstw z nakladu i ze zloza poza czysta siarka.Proces przetlaczania przegrzanej wody wglebnej przy przetapianiu przegrody miedzy dwoma otwo¬ rami uprzednio wyeksploatowanymi systemem sta¬ tycznym odbywa sie przy zachowaniu poziomu hydrostatycznego, co nie wymaga wielkiego nakladu energii w pompowaniu. W celu zabezpieczenia wy¬ eksploatowanych pól przed obnizaniem sie po¬ wierzchni i unikniecia skrzywienia otworów oraz zrywania kolumn stosuje sie, jak schematycznie przedstawia fig. 2—5, podsadzanie mulem i piaskiem przestrzeni wybranych w otworach wyeksploatowa¬ nych po usunieciu z nich grzejnika / i kolumn 4 i 5 oraz po zainstalowaniu rurociagu podsadzkowego.Po wypelnieniu podsadzka odgrodzonych miejsc wykladzina skrzepnietej siarki, usuwa sie rurociag i kolumny 3, 4 z otworu wiertniczego, uzywajac je do eksploatacji nastepnego otworu. Przez wypel¬ nienie podsadzka wyeksploatowanych stref stopie¬ nia siarki otrzymuje sie regularne czolo eksploata¬ cyjne, prowadzone wedlug ustalonego planu, przy czym uzyskuje sie zamkniete, odizolowane pod¬ sadzka pola eksploatacyjne, pozwalajace na wy¬ zyskanie ogrzanych uprzednio wód wglebnych i dalsze rozszerzenia zakresu dzialania otworów eksploatacyjnych przez zastosowanie wymiennego przetlaczania chlodnej wody z dna otworu nawier¬ conego kolumnami 4y do otworu wyeksploatowanego i równoczesnie przekazywanie kolumnami 3 wody ogrzanej z otworu wyeksploatowanego do otworu nawierconego. PL