» » Технологические процессы морской добычи

Технологические процессы морской добычи

07.08.2016

Отличительной особенностью морских месторождений является отсутствие геологических границ рудных образований, которые характеризуются постепенным снижением содержания полезных компонентов.
Вскрытие, подготовку месторождений и извлечение полезных компонентов осуществляют через скважины, пробуренные с плавучих средств.
Технология включает в себя процессы: вскрытие технологическими скважинами по сети (30/35)(10/15) м; бурение наблюдательных скважин; подготовку пластов (гидроразрыв, за-кисление и т.д.); собственно извлечение газа и нефти; рекультивацию недр, включающую нейтрализацию остаточных растворов или их вытеснение из отработанного объема.
Преимуществом морских геотехнологий является то, что во многих случаях присутствие водных потоков и состояние массивов позволяют провести в процессе выемки первичное обогащение полезных минералов или их агрегатов (рис. 8.1).
Технологические процессы морской добычи

Разработка залежей осуществляется эксплуатационными блоками, представляющими собой системы подающих и откачных скважин. Извлечение компонентов осуществляется на перерабатывающих установках на месте или в заводских условиях.
Такая технология выемочных работ получила название придонное обогащение. Металлоносные конкреции имеют размеры от 5 до 50 м, поверхностную плотность до 30 кг/м и залегают на поверхности иловых отложений на глубине 3000—6000 м. Применение обычных средств выемки, не учитывающих особенностей океанических месторождений, привело бы к необходимости забора пород с каждого 1 м2 поверхности практически 2 т отложений, подъема их с большой глубины, а затем к возврату практически тех же объемов породы на те же глубины. Разрабатываемые в ряде стран выемочные машины для таких условий используют классификационные принципы выемки, например грохочение гранул при выемке и др.
Подготовка к разработке месторождений включает стадии: строительство платформ и островов; бурение с них скважин различного назначения; монтаж трубопроводов, соединяющих платформу с берегом; строительство береговых установок по перегонке и хранению нефти; строительство накопительных и погрузочных установок.
Новым направлением морской добычи нефти является создание подводных комплексов, на которых созданы условия для работы операторов. На судах снабжения устанавливается оборудование для проведения водолазных и других работ.
Комплекс технологий разработки включает в себя выполнение поисково-разведочных работ, бурение скважин, строительство надводных и подводных сооружений для добычи, сбора и транспортировки нефти и газа, увязанных во времени и в пространстве. Рабочие скважины диаметром до 200 мм обсаживают трубами, предусматривающими возможность управления процессом (очистка от загрязнения, фильтрация нефтяных и газовых потоков, интенсификация процесса нагнетанием воды и воздуха, рекультивация путем заполнения пустот водой и т.п.). Нефть и газ изливаются из недр самостоятельно или с помощью технических средств интенсификации процесса.
В арктических условиях добыча нефти и газа зависит от ледовой обстановки и глубины моря. Способы бурения скважин: с плавучего судна, со льда, с установленной на дне платформы. В Канаде со льда бурят на глубину до 300 м. Ежегодно на шельфе бурится до 900—950 поисково-разведочных скважин суммарной длиной около 3 млн м и 1850 эксплуатационных скважин — 4,4—4,7 млн м.
В России разработаны технологии добычи железомарганцевых конкреций. В основе первой технологии — отдельная машина для сбора конкреций, их отмывки от вмещающих пород. Собранные конкреции по вертикальному трубопроводу системой грунтовых насосов поднимают на судно, а отработанную воду, поднятую из придонных слоев, вместе с не выделенной из пульпы минеральной массой необходимо во избежание экологических нарушений закачивать в глубокие воды океана. Подобные решения в различных вариациях предлагались и в других странах. Эффективность такой технологии определяется полнотой сбора конкреций с поверхности дна, качеством отмывки их от ила придонных слоев и устойчивостью конкреций при подъеме.
Альтернативной является вторая технология, основанная на использовании ленточно-конвейерной системы подъема. Эта технология отличается тем, что сетчатые ковши-конвейеры, двигаясь в одном направлении, осуществляют через боковую открытую грань снятие конкреций с поверхности за счет подпиливания верхнего слоя при движении судна в перпендикулярном направлении. Результаты экспериментов в Балтийском море, а также в Канарской котловине на глубине 3500 м подтвердили реальность такого способа сбора конкреций и их отмыва от вмещающих пород. Тем самым была доказана возможность достаточно полного извлечения запасов океанических месторождений рассматриваемого типа.
В зависимости от горно-геологических и гидрометеорологических условий, глубины разработки и вида полезного ископаемого применяются различные технические средства и способы подводной добычи. Россыпи разрабатываются преимущественно многочерпаковыми, гидравлическими и грейферными драгами. Для разработки железомарганцевых конкреций используют драги с гидравлическим подъемом (эрлифт) и ковшами, закрепляемыми на бесконечном тросе.
Дражная разработка — совокупность работ, выполняемых для извлечения полезных ископаемых из обводненных месторождений специальной установкой — драгой. При драгировании россыпей различают системы: с одинарным забоем; со смежными забоями; с оставлением целиков (продольная и поперечная). Способы выемки различаются последовательностью и порядком извлечения сырья. Распространение получил слоевой способ выемки, при котором наполнение черпаков регулируется в зависимости от характера пород и содержания ценного компонента и появляется возможность раздельно вынимать пустые породы и продуктивное сырье.
Многочерпаковые драги для разработки запасов морского дна отличаются конструкцией маневрового и транспортно-отвального оборудования. При работе в открытом море передвижение и маневрирование драги осуществляется посредством канатноякорного устройства, а наличие достаточных отвальных емкостей обеспечивает возможность самотечного транспортирования и свободного размещения отходов промывки в выработанном пространстве.
Для драгирования месторождений морского дна перспективны канатно-ковшовые драги, оснащенные грейферами или драглайнами. При разработке россыпей используют землесосные, гидро- и пневмовсасывающие драги. Землесосные драги работают при глубине разработки до 30 м, хотя специальные модели работают на глубине до 80 м. Землесосная драга с погружными насосами обеспечивает экономически выгодную разработку месторождений морского дна на глубине до 1200 м.
Разработка тяжелых гравелистых пород в условиях глубоководного грунтозабора осуществляется драгами с эрлифтами.