82 микроструктурном уровне отложения в области естественной разгрузки имеют натечные формы типа образцов ТК38 гейзера «Великан» (рис. 2.17е) и «Жемчужный» (рис. 2.22), в то время как отложения геотермальных скважин часто спутанно-нитевидные типа образцов отложений Мутновской ГеоЭС (рис. 2.18-2.20) или образца отложений Паужетской ГеоЭС (рис. 2.21). На рис. 2.23а представлена фотография образца, полученного из золя. В представленной отдельной частице золя видно, что при углублении в объём частицы изменяется симметрия образующейся структуры твердой фазы. На рис. 2.236,в,г представлены фотографии образцов, полученных при высушивании золя. При данном типе процесса удаления растворителя (воды) теряются первичные и вторичные мицеллы. На рис. 2.23в видно, что при высушивании происходит изменение формы субъединиц (теряется сферичность) а на рис. 2.23г образуются пластинчатые структуры. Таким образом, совокупность результатов исследования, выполненных различными методами, указывала на то, что из потока раствора с теми же физико-химическими характеристиками, что и на Мутновском месторождении, образуются преимущественно гидратированные аморфные отложения коллоидного кремнезема. Выводы 1. В пересыщенном растворе сепарата скважин Мутновского месторождения развивается реакция поликонденсации ортокремниевой кислоты с образованием коллоидных частиц. При постоянном общем содержании кремнезема пересыщение 8т по мономерному кремнезему убывает с течением времени 1Р экспоненциально. Порядок пр реакции поли конденсации при естественном рН = 8,0-9,4 равен 1,0, константа скорости реакции поликонденсации при 20°С кр= 0,495 ч'1, характерное время поликонденсации тр= 1,98 2,06 ч. Подкисление раствора до рН = 7,0 приводило к сильному снижению константы скорости поликонденсации и изменению зависимости Зт(1Р). При снижении рН до 5,0 наблюдалось ингибирование реакции поликонденсации. |
Особый тип зернистой структуры наблюдался на снимках поверхности образца ЛК 16 (рис. 2.17г). На фотографиях хорошо различимы прямые нитевидные структуры, составленные из большого числа однородных овальных частиц размером 2-4 мкм. Между отдельными нитями видны пустоты. В поперечном направлении размер нити составляет около 20 мкм. Длина нити гораздо больше: видимая на фотографии часть нити достигает в длину 240 мкм. Зернистую форму поверхности имеют также образцы, сформировавшиеся на оголовках скважин, а также при естественной разгрузке термальных вод. Размер, форма частиц и их комплексов зависели от гидродинамических условий обтекания поверхности раствором, определяющих массоперенос частиц. Таким образом, совокупность результатов исследования, выполненных различными методами, указывала на то, что из потока раствора с теми же физико-химическими характеристиками, что и на Мутновском месторождении, образуются преимущественно гидратированные аморфные отложения коллоидного кремнезема. 2.5. Исследование образования отложений аморфного кремнезема численным моделированием химического равновесия в гидротермальном растворе при различных термодинамических условиях. Условия образования твердых отложений в потоке гидротермального тепдоносителя изучали методом численного моделирования химического равновесия в многокомпонентном растворе. Давление и температура в потоке гидротермального теплоносителя при восходящей фильтрации в породах или при движении в скважинах и тсплооборудовании ГеоТЭС непрерывно изменяются. В состоянии термодинамического равновесия концентрации компонентов СД активности компонентов а<, фугитивности компонентов газовой фазы электродный потенциал ЕЬ, показатель рН и ионная сила 15 водного раствора определяются условием минимума энергии Гиббса системы С, и являются, таким образом, функциями давления Р, температуры Т и исходного суммарного содержания элементов С,: экспериментальных исследований, выполненных на основе предложенной методики, для решения следующих задач: 1. прогноз участков теплотехнической схемы, на которых достигается пересыщение раствора и вероятно появление отложений аморфного кремнезема; 2. прогноз величины газосодержания и концентрации газов при разделении двухфазного теплоносителя в сепараторе; 3. определение расхода реагентов для химической обработки раствора типа подкисление и подщелачивание с целью замедления скорости роста твердых отложений кремнезема в рсинжскционных скважинах и тепл ©оборудовании. Выводы 1. В пересыщенном растворе сепарата скважин Мутновского месторождения развивается реакция полимеризации мономерного кремнезема с образованием коллоидных частиц. При постоянном общем содержании кремнезема пересыщение Зт по мономерному кремнезему убывает с течением времени 1Р экспоненциально. Порядок пр реакции полимеризации при естественном рН = 8.0-9.4 равен 1.0, константа скорости реакции полимеризации при 20°С кр= 0.495 ч'1, характерное время полимеризации тр= 1.98 2.06 ч. Подкисление раствора до рН = 7.0 приводило к сильному снижению константы скорости полимеризации и изменению зависимости 8т(1р). При снижении рН до 5.0 наблюдалось ингибирование реакции полимеризации. С помощью модели Флеминга рассчитаны константы скорости полимеризации при повышенной температуре. 2. В пробах гидротермального раствора скважин Мутновского месторождения, полимеризовавшегося при повышенной температуре 50-100°С, проведены эксперименты по фотонной корреляционной спектроскопии (ФКС). Установлено, что монохроматический лазерный свет рассеивается в пробах раствора на частицах коллоидных размеров. При 20°С определено распределение коллоидных частиц кремнезема по размерам. Средний гидродинамический радиус Кь частиц находится в пределах от 7.2 до 19 нм, наиболее вероятный радиус от 7.2 до 34 нм, коэффициент диффузии = (1.1 -2.9)* 10’7 см2/с. |