Предотвращение образования эмульсии при вскрытии подледниковых водоемов
Актуальность работы. В феврале 2012 г. российскими учеными было проведено первое вскрытие подледникового озера Восток в Антарктиде, затем в январе 2015 г. осуществлено повторное вскрытие. Первоочередной целью дальнейших исследований реликтового озера является взятие чистых проб озерной воды и донных отложений. Для этого необходимо прямое проникновение (in situ). Невозможно дальнейшее проведение исследований озера с использованием скважины чистого доступа на буровом комплексе «Восток» без соблюдения экологической безопасности, одним из критериев которой является образование эмульсии в момент вскрытия. Цель работы состоит в исследовании истечения и подъема озерной воды в скважину, залитойнизкотемпературной жидкостью, при вскрытии подледниковых водоемов, в частности озера Восток. Методология исследования. Для исследования истечения озерной воды в скважину при вскрытии подледникового водоема, исключающего перемешивание заливочной жидкости и озерной воды, были использованы законы гидродинамики (уравнение Бернулли и уравнение неразрывности потока жидкости), при этом была выведена новая формула для минимального диаметра канала сообщения скважина-подледниковое озеро.Результаты. Разработана методика расчета для технологии экологически безопасного вскрытия подледникового озера Восток, которая количественно позволяет оценить основные влияющие факторы образования эмульсии, такие как создание недокомпенсации горного давления заливочной жидкостью, расширение нижнего участка скважины и создание гидравлического канала сообщения скважина-подледниковое озеро расчетного диаметра, а также позволит обеспечить контролируемый подъем озерной воды с заданной скоростью на необходимую высоту. Выводы. Подготовка перед вскрытием подледникового озера Восток, включающая уменьшениедифференциального давления с 0,2 до 0,1 МПа, расширение нижнего участка скважины в три раза и образование канала сообщения озеро-скважина диаметром d 0 ≤ 0,0173 м, приводит к общему уменьшению скорости подъема озерной воды в скважину в 738 раз.