|
13 сителя и приводит к значительным отложениям его сульфидов. В высокотемпературных системах сульфиды и оксиды металлов образуются прямо из теплоносителя при изменении фазового состояния теплоносителя и рН. Имеются сообщения об отложениях смешанного типа в продуктивных скважинах и теплооборудовании [24]: сульфидов железа и меди, оксида цинка и кремнезема. Особенно очевидным образом проявились процессы образования смешанных отложений оксидов и сульфидов металлов и кремнезема на высокотемпературном месторождении в Содтон Си [36]. Меры но устранению отложений оксидов и сульфидов металлов, как правило, основаны на ингибировании коррозии. Отложения кремнезема представляют наибольшую проблему, которая проявляется практически на всех гидротермальных месторождениях, особенно, высокотемпературных с преобладанием жидкой фазы [23, 26, 33, 34, 35, 38, 39]. Это связано с тем, что растворимость карбонатов увеличивается при снижении температуры, а растворимость диоксида кремния 8Ю2, наоборот, уменьшается. Кроме того, в противоположность кальцитам, процесс образования отложений кремнезема лимитируется кинетикой, и может начаться через несколько минут или часов после достижения пересыщения. В отличие от карбонатов кальция отложения кремнезема с трудом поддаются механическому удалению. Первоначально кремнезем поступает в раствор вместе с другими соединениями в результате химического взаимодействия метеорной воды с алюмосиликатными минералами пород гидротермальных месторождений на глубине в зонах тепловых аномалий при повышенных температуре (250-300°С и более) и давлении (4,0-10,0 МПа и выше) [40]. Гидротермальный раствормногокомпонентный. В его состав входят соединения таких элементов, как Са, •М&, Ыа, К, А1, Ре, 8, О, С1, Р, С, 8ц Н, Ы, В, 1л, Аз, микроколичества металлов (Си, Ъп, А§, Аи и др.). Концентрация соединений кремния в растворе одна из самых высоких, так как кремний основной породообразующий элемент. На глубине при повышенной температуре кремний присутствует в растворе, главным образом, в виде отдельных молекул кремневой кислоты Н48Ю4. Константы диссоциации кремнекислоты Гой и 2-ой ступеней с образованием ионов |
отложений карбоната кальция при работающей скважине [42, 36, 38]. Частоту операций выбуривания отложений можно уменьшить за счет увеличения диаметра труб скважины [42]. В Венгрии испытан способ контроля за твердыми отложениями карбоната кальция в продуктивных скважинах, заключающийся периодическом пропускании через канал скважин кислых растворов [43]. Были выполнены эксперименты по ингибированию отложений карбоната кальция добавлением синтетических органических полимеров и фосфонатных ингибиторов в количестве 10-200 мг/л [44-46]. Удалось снизить скорость роста отложений карбоната кальция, но полностью устранить их было невозможно. Смешанное отложение сульфидов и оксидов металлов наблюдалось на всех типах гидротермальных систем: высоко-, среднеи низкотемпературных [39, 47-53]. В низкотемпературных системах железо, высвобождаемое в результате коррозии стали, реагирует с сероводородом гидротермального теплоносителя и приводит к значительным отложениям его сульфидов. В высокотемпературных системах сульфиды и оксиды металлов образуются прямо из теплоносителя при изменении фазового состояния теплоносителя и рН. Имеются сообщения об отложениях смешанного типа в продуктивных скважинах и теплооборудовании [40]: сульфидов железа и меди, оксида цинка и кремнезема. Особенно очевидным образом проявились процессы образования смешанных отложений оксидов и сульфидов металлов и кремнезема на высокотемпературном месторождении в Солтон Си [52]. Меры по устранению отложений оксидов и сульфидов металлов, как правило, основаны на ингибировании коррозии. Отложения кремнезема представляют наибольшую проблему, которая проявляется практически на всех гидротермальных месторождениях, особенно, высокотемпературных с преобладанием жидкой фазы [39, 42, 49, 50, 51, 54, 55]. Это связано с тем, что растворимость карбонатов увеличивается при снижении температуры, а растворимость диоксида кремния ЗЮг, наоборот, уменьшается. Кроме того, в противоположность кальцитам, отложение кремнезема лимитируется кинетикой, и может начаться через несколько минут или часов после достижения пересыщения. В отличие от карбонатов кальция отложения кремнезема с трудом поддаются механическому удалению. Синтез коллоидной системы кремнезема в высокотемпературном гидротермальном растворе происходит в несколько этапов. Первоначально кремнезем поступает в раствор вместе с другими соединениями в результате химического взаимодействия метеорной воды с алюмосиликатными минералами пород гидротермальных месторождений на глубине в зонах тепловых аномалий при повышенных температуре (250-300°С и более) и давлении (4.0-10.0 МПа и выше) [56]. Гидротермальный раствормногокомпонентный. В его состав входят соединения таких элементов, как Са, М§, Ыа, К, А1, Ре, 3, О, С1, Р, С, 51, Н, И, В, 1Л, Аз, микроколичества металлов (Си, 2п, А§, Аи и др.). Концентрация соединений кремния в растворе одна из самых высоких, так как кремний основной породообразующий элемент. На глубине при повышенной температуре кремний присутствует в растворе, главным образом, в виде отдельных молекул кремневой кислоты Н4$Ю4. Константы диссоциации кремнекислоты 1-ой и 2-ой ступеней с образованием ионов Н}ЗЮ4' и Н2ЗЮ4 2' и константы равновесия кремнесодержащих комплексов в диапазоне температуры 200-300°С и показателя рН = 7.0-9.5 малы [57]. Общее содержание С, кремнезема ЗЮ2 в воде при этих условиях можно оценить по растворимости кварца при температуре 250300°С: С,= 500 700 мг/кг. При восходящей фильтрации в трещиновато-пористых породах месторождений или при движении в продуктивных скважинах ГеоТЭС происходит снижение давления, температуры и частичное выпаривание раствора. Общее содержание кремнезема в растворе С, достигает при этом 700-1000 мг/кг и более. Следствие этого образование водного раствора, пересыщенного относительно растворимости аморфного кремнезема Се (рис. 1.1). Согласно экспериментальным данным Маршалла, зависимость Сс (мг/кг) от абсолютной температуры Т (К) для чистой воды выражается уравнением [58]: 1о§(С*/60) = -0.1185 1.126-103/Т + 2.3305-105ЛГ2 3.6784-107/Т3, (1.4) При температуре 200°С растворимость Сс равна 940.8 мг/кг, при 150°С 651.8 мг/кг, при 100°С 404.7 мг/кг, при 20°С 118.5 мг/кг. Такое состояние мономерного кремнезема в водном растворе нестабильно. Пересыщение раствора 5т, равное разности (С5-Се) концентрации мономерного |