ЕФЕКТИВНІСТЬ РОЗЧИНЕННЯ ПОРОЖНИН У КАМ’ЯНІЙ СОЛІ ЗАТОПЛЕНИМИ СТРУМЕНЯМИ ВОДИ
DOI:
https://doi.org/10.32347/2524-0021.2022.41.59-65Ключові слова:
кам’яна сіль, розчинення порожнин, вільний затоплений струмінь, тупиковий канал, розміри порожнинАнотація
Для створення порожнин при розчиненні кам’яної солі найдоцільніше подавати розчинник крізь сопла перфорованої труби у вигляді затоплених струменів. У статті розглянуто фізичне розчинення порожнини водою зі стаціонарного сопла діаметром 0,004 м за двох сталих значень швидкості на зрізі сопла. Ефективність розчинення порожнини, яка має практично циліндричну форму з пів циліндричним дном, проаналізовано при швидкості на зрізі сопла 8,85 м/с. Одержані результати пояснено, виходячи з того, що утворена порожнина є коротким тупиковим каналом, в якому діє фактор поздовжнього стиснення. Течія в такому каналі зумовлена протитиском, який здійснює його торець. А протитиск, у свою чергу, перешкоджає розвитку струменя, який витікає зі стаціонарного сопла, не досягаючи при цьому своєї далекобійності. Припинення істотного розширення струменя опосередковано підтверджено використанням емпіричної формули для розподілу максимальної швидкості води по осі струменя. Її значення на кінці ділянки найінтенсивнішого розчинення порожнини стає меншою порівняно з швидкістю на зрізі сопла майже в 8,85 разів. Межі ділянки найінтенсивнішого розчинення порожнини визначено за залежністю між глибиною порожнини, діаметром сопла, швидкістю на його зрізі та часом розчиненням, за якою можна моделювати розчинення порожнин за різних значень швидкостей на зрізі сопла за його сталого діаметру. Отримано, що залежність між радіусом та глибиною порожнини є лінійною. Кут між границею зміни розмірів порожнини та віссю сопла становить 20°23'. Ці результати показують, що розчинення порожнин є ефективним в обмеженому діапазоні часу їх розчинення, межі якого залежать від швидкості розчинника на зрізі сопла. Для підтвердження отриманих результатів необхідно дослідити геометричні характеристики порожнин за інших значень діаметрів сопла.
Посилання
Liu, W., Muhammad, N., Chen, J., Spiers, C. J., Peach, C. J., Deyi, J., & Li, Y. (2016). Investigation on the permeability characteristics of bedded salt rocks and the tightness of natural gas caverns in such formations. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 35, 468–482. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2016.07.072
Chen, X., Li, Y., Liu, W., Ma, H., Ma, J., Shi, X., & Yang, C. (2019). Study on sealing failure of wellbore in bedded salt cavern gas storage. Rock Mechanics and Rock Engineering, 52(1), 215–228.
https://doi.org/10.1007/s00603-018-1571-5
Chen, J., Ren, S., Yang, C., Jiang, D., & Li, L. (2013). Self-healing characteristics of damaged rock salt under different healing conditions. Materials, 6(8), 3438–3450.
https://doi.org/10.3390/ma6083438
Li, Y., Liu, W., Yang, C., & Daemen, J. J. (2014). Experimental investigation of mechanical behavior of bedded rock salt containing inclined interlayer. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 69, 39–49. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2014.03.006
Aleksieiev, A. D., & Karpinska, І. A. (1993). Kontsentratsiia rozchynu, shcho utvori-uietsia pry rozchynenni porozhnyn u pokladakh kam’ianoi soli. Visnyk Lvivskoho politekhnich-noho instytutu. Seriia: Teploenerhetychni sys-temy ta prystroi, 273, 3–5. (in Ukrainian)
Zhang, N., Shi, X., Wang, T., Yang, C., Liu, W., Ma, H., & Daemen, J. J. K. (2017). Stability and availability evaluation of underground strategic petroleum reserve (SPR) caverns in bedded rock salt of Jintan, China. Energy, 134, 504–514.
https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.06.073
Yang, C., Wang, T., Li, Y., Yang, H., Li, J., Xu, B., ... & Daemen, J. J. K. (2015). Feasibility analysis of using abandoned salt caverns for large-scale underground energy storage in China. Applied Energy, 137, 467–481. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.07.048
Goulart, M. B. R., da Costa, P. V. M., da Costa, A. M., Miranda, A. C., Mendes, A. B., Ebecken, N. F., ... & Assi, G. R. (2020). Technology readiness assessment of ultra-deep salt caverns for carbon capture and storage in Brazil. International Journal of Greenhouse Gas Control, 99, 103083.
https://doi.org/10.1016/j.ijggc.2020.103083
Molchanov, A. D., & Timofeev, I. L. (1988). Intensifikacija geotehnologicheskih processov rastvorenija i vyshhelachivani-ja. Izdatel'stvo pri L'vovskom universitete. (in Russian)
Reda, D. C., & Russo, A. J. (1986). Experimental studies of salt-cavity leaching by freshwater injection. SPE Production Engineering, 1(01), 82–86. https://doi.org/10.2118/13308-PA
Liu, X., Yang, X., Zhong, Z., Liang, N., Wang, J., & Huang, M. (2015). Research on dynamic dissolving model and experiment for rock salt under different flow conditions. Advances in Materials Science and Engineering, 2015. https://doi.org/10.1155/2015/959726
Wanyan, Q., Xiao, Y., & Tang, N. (2019). Numerical simulation and experimental study on dissolving characteristics of layered salt rocks. Chinese Journal of Chemical Engineering, 27(5), 1030–1036.
https://doi.org/10.1016/j.cjche.2019.01.004
Aleksieiev, A. D., & Molchanov, A. D. (1991). Doslіdzhennja kіnetiki rozchinennja tupikovogo kanalu. Visnyk Lvivskoho politekhnichnoho instytutu. Seriia: Teploener-hetychni systemy ta prystroi, 256, 3–5. (in Ukrainian)
Tymofeiev, I., Halianchuk, I., & Tazalova, N. (2002). Kinetyka rozchynennia porozhnyny zatoplenym strumenem vody. Visnyk Natsionalnoho universytetu «Lvivska politekhnika». Seriia: Teploenerhetyka. Inzheneriia dovkillia. Avtomatyzatsiia, 460, 170–172. (in Ukrainian)
Molchanov, A. D., & Aleksieiev, A. D. (1992). Kinetyka rozchynennia porozhnyn u kam’ianii soli zatoplenymy strumeniamy vody. Visnyk Lvivskoho politekhnichnoho insty-tutu. Seriia: Teploenerhetychni systemy ta prystroi, 266, 58–59. (in Ukrainian)
Posohin, V. N., & Kareeva, J. R. (2011). Axisymmetric turbulent jet in the dead-end. News of universities. Construction, 3, 64–70. (in Russian)
Alekseev, A. D., Dzjuba, E. Z., & Ryb-kin, A. V. (1989). Kinetika sozdanija tu-pikovogo kanala zatoplennoj struej. Vestnik L'vovskogo politehnicheskogo instituta. Serija: Teplojenergeticheskie sistemy i ustrojstv, 237, 5–6. (in Russian)
Alemasov, V. E., Glebov, G. A., Kozlov, A. P., & Shhjolkov, A. N. (1988). Turbulentnye strujnye techenija v kana-lah. Kazanskij filial AN SSSR. (in Russian)
Idel'chik I. E. (1992). Spravochnik po gidravlicheskim soprotivleni-jam. Mashinostroenie. (in Russian)
Gechter, D., Huggenberger, P., Ackerer, P., & Waber, H. N. (2008). Genesis and shape of natural solution cavities within salt deposits. Water resources research, 44(11). https://doi.org/10.1029/2007WR006753
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Вадим Орел, Оксана Мацієвська, Іреней Балабух
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
a) Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 70 років після смерті останнього співавтора з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
b) Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
c) Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
