imuiiiQir ii u i m iii u
.
P 2 4 5 5 L
* 14 .
Hill lí r ¡i i u iii u • r ii iii a
ru i / nu n i i fro ui p
1. Inż.W . K lim kiew icz: „P rzyczyn y zanikania produkcji ro p y w odwiarcie
i środ k i dla jej p od n iesien ia “ ... Str. 401 2. In ż. St. R ach fał: „Nowy sp osób czyszczen ia rop y n aftow ej'
3. In ż. W . B ó b r: „Benzyna jako m aterjał p opędow y“ . . . 4. A sfalty krajow e i ich z a s t o s o w a n ie ...
5. D ział gosp od arczy ...
6. D ział s p r a w o z d a w c z y ...
7. D ział p r a w n y ... ...
8. W iadom ości b i e ż ą c e ...
9. P rzegląd z a g r a n i c z n y ...
Table d e s matières:
1. In g . W. K lim kiew icz : „Les ca u se s de la b a isse de production d'huile brute d es fo ra g es et les m oyen s peur l'au gm en ter“ . . . . 2. In g . St. R ach fał: „N ouvelle m éthod e du n ettoyage d'huile b ru te“
3. Ing. W. Bóbr. „L 'essence com m e carbu ran t liquide" . . ...
4. L es asp h altes du p a y s et leur application ...
5. R evu e é c o n o m i q u e ...
6. D ocum entation ...
7. Q u estion s j u r i d i q u e s ...
8. C hronique courante ... ...
9. R evu e é n t r a n g è r e • . . •
Inhalt:
1. In g . W . K lim kiew icz: „U rsachen der P rod u k tion sverm in d eru n g in
E rdölsond en und M ittel zu r S teig eru n g der R oh ölförd eru n g“ Seite 401
2. In g. St. R achfal: N ene E rd ö lrein ig u n g sm eth o d e“ ... „ 406
3. In g. W . B ó b r : „Benzin als B e tr ie b ssto ff“ ... „ 408
4. V erw endung der p olnisch en A s p h a l t e ... „ 411
5. E k on om isclie R u n d s c h a u ... „ 414
6. R e f e r a t e ... „ 415
7. N eue G esetze und V e r o r d n u n g e n ... 417
8. Kleine N a c h r i c h t e n . . „ 418
9 . A usländ ische K ronik ... „ 420
Od Redakcji.
R Ę K O P ISY przezn aczone dla R edakcji w yk on yw ać należy zaw sze na jednej stron ie ark u sza zw y k łeg o papieru, z odstępem m ięd zy w ierszam i szero k o ści około 15 m m , pism em -wyraźnem, m ożliw ie m aszynow em .
R ęk opisów Redakcja nie zwraca.
R Y SU N K I techniczne sp orządzone b y ć w in ny czarnym tuszem na k alce lub białym papierze ry su n k o w y m . O pisyw anie rysu n k ów w yk on yw ać n ależy zaw sze zw yczajnym ołów kiem , a n ie tuszem .
FO TO G R AFJE w ykon ane b yć w in ny w odbitkach czarnych na b łyszczącym papierze. W razie braku odbitek n a d sy ła ć m ożna k lisze lub film y,
PRACE O R Y G IN A LN E, R E F E R A T Y I ARTYK UŁY obejm ow ać winny w raz z r y su n k a m i 4 do 5 stron druku (1 strona druku obejm uje około 6.000 liter).
T em aty ob szern iejsze d zielić zatem n ależy, o ile m ożności, na dwa lub więcej artykułów m niejszych rozm iarów .
Na końcu k ażd ego artykułu u m ieścić n ależy k rótkie zestaw ien ie treści w języku p olskim , a o ile m ożności także w język u fran cu skim , niem ieckim lub an gielskim .
O D B IT E K z artyk ułów d ostarczam y autorom b ezpłatnie w ilości 25 eg zem plarzy, ilości w ięk szych po cenie k osztów w łasnych. Odbitek żąd ać n ależy za o patrując rękop is odpow iednią uwagą.
PR Z E D R U K d ozw olony z podaniem źródła.
„ 406
„ 408
„ 411
„ 414
„ 415
„ 417
„ 418
„ 420
P a g e 401
„ 406
» 408
„ 411
„ 414
„ 415
„ 417
„ 418
„ 420
PRZEMYSŁ NAFTOWY
D W U T Y G O D N I K
WYDAWANY NAKŁADEM KRAJOWEGO TOW. NAFTOWEGO WE LWOWIE
Rok VI 25 w rześn ia 1931 r. Z eszyt 18
K O M I T E T R E D A K C Y J N Y : J . A R N IC K I, D r. S t. B A R T O S Z E W IC Z , P rof. In ż. Z. B IE L S K I, K. K O W A L E W SK I, In ż. W . J . P IO T R O W S K I, D r. St. S C H A T Z E L , In ż. S t. S U L IM IR S K I, D r. S t. U N G E R , D r. I. W YGARD, Cz. Z A Ł U S K I oraz ST O W . PO L. IN Ż Y N IE R Ó W PR ZEM . N A FT O W .
R ED A K TO R O D P O W IE D Z IA L N Y : D r. S t. S C H A T Z E L .
Inż. W ła d ysła w K L IM K IE W IC Z
S . A . „Pionier"
P r z y c z y n y zanikania produkcji
ropy w odwiarcie i środki dla jej podniesienia
R eferat w yg ło szo n y n a IV . Z jeździe N a fto w ym we Lw ow ie, d n ia 8 g ru g n ia 1931 r.
Treść:
1. WsteP- C harakerystyka piaskowca. W łaściw ości ro p y i sa zó w . O produktyw ności zło ża ropnego.
2. P r z y c z y n y zanikania produkcji ro p y i środki dla jej podniesienia. Racjonalna gospodarka złożem . 3. Tłoczenie medium gazow ego w złoże.
4. Tłoczenie medjum płynnego iv pokłady roponośne.
5. Ssanie gazów p rzy pom ocy pomp wysokopróżnio- wych.
W stęp.
Celem przeanalizow ania pow odów zanikania produkcji ropy, oraz przed w yb ran iem odpo
w iedniej m etody zw iększania produkcji, przy danych w aru n k ach kopalni lub pola m usim y zdać sobie sp ra w ę z c h a ra k te ry sty c z n y c h cech piaskow ca, w łaściw o ści ropy, oraz z pow odów produktyw n ości złóż roponośnych.
Charakterystyka piaskowca.
Jednym z głów nych pokładów zaw ierających ropę i gaz jest piaskow iec. Jakkolw iek sp o ty kam y bitum iny rów nież w łupkach, konglom e
ratach i w apieniach, to jednak nie są one typo- w em i zjaw iskam i ich w ystępow ania.
C h arak tery sty czn em i w łaściw ościam i pias
kow ców ze w zględu na akum ulację ro p y i ich produktyw ność, są porow atość i przep u szczal
ność, k ształt i w ielkość ziarn, ich w zajem ne ułożenie, m aterjał lepiszcza, oraz stopień na
sycenia porów płynnem i i gazow em i bituminami.
N ajw ażniejszą rolę o d g ry w a w tym w y p ad k u po
row atość, czyli stosunek objętości całej sk ały do objętości jej porów . M elher (l) *) badając po-
U W ykaz literatury będzie zam ieszczony na końcu niniejszego referatu.
6. Zwiększenie średnicy otworu w złożu ropnem:
a) teoria i doświadczenia Urena, b) zastosowanie ro zsze rza c zy , c) torpedowanie, d) projekty.
1. Zwalczanie osadów parafiny na ścianach odwiartu:
a) mechanicznie, b) termicznie, c) chemicznie.
S. Odbudowa górnicza złoża oraz jej kombinacja z in- nemi metodami zw iększania produkcji.
9. Streszczenie i konkluzje.
ro w a to ść różnych piaskow ców roponośnych S ta nów Zjednoczonych, w ah ający ch się w grani
cach od 7 do 41%, p oró w n ał ją z ich p ro d u k ty w nością, oraz określił proporcjonalną zależność ty ch dw óch czynników . P rof. B ohdanow icz (2) podaje p rzeciętną cy frę porow atości p iasko w ców bo ry sław sk ich na 5.36 do 17.21%.
P o ro w a to ść piaskow ca za le ży w dużej m ierze od jednolitości ziarn i ich kształtu , o ra z ich w z a jem nego ułożenia, a nie od ich w ielkości. Slichter (3) oblicza, że po row atość w dw u ró żn y ch g ra nicznych w ypad kach ułożenia o k rągły ch ziarn, a to w formie kubicznej i tetra d ry czn e j, leży w granicach od 26 — 48%. F ettk e (4) badając rdzenie, doszedł do zw iązku pom iędzy p o ro w a
tością a jednolitością ziarn, i tw ierdzi, że te piaskow ce, k tóre posiadają w ięk sz y p ro cen t ziarn o jednakow ej średnicy, m ają rów nież w ięk szą p orow ato ść niż inne. R óżnorodność średnic ziarn zm niejsza bow iem objętość po ró w piaskow ca, przyczem p o ro w ato ść jest w zależności od
w rotnie proporcjonalnej do w sp ółczy nn ika jed
nolitości. W spółczynnikiem jednolitości n az y w a on stosunek śred nicy najw iększego ziarna z pośród drobnych ziarn, obejm ujących 60% W a
gow ej za w arto ści przeróbki, do śred n icy naj
w iększego ziarna z pośród d robnych ziarn, obej
m ujących 10% w ago w ej za w a rto śc i próbki.
K ształt ziarn m oże być bardziej zbliżony do kulistego, graniastego, lub posiadać form ę o stro słupa ściętego. Z iarna k anciaste dają zazw yczaj m ałą porow atość piaskow ców .
Dużą rolę o d g ry w a też c h a ra k te r m aterjału lepiszcza ziarn, o raz stosunek objętości ziarn do objętości lepiszcza. C h ara k te r m aterjału tw o rz ą cego lepiszcze piaskow ca, czy to w apienne, o k ru
chow e, lub krzem ionkow e, w p ły w a rów nież na opory ruchu.
W ielkość ziarn m oże mieć jednak w p ły w na szybkość p rz ep ły w u ropy, czyli p rzepuszczal
ność piaskow ca. P rzepu szczaln o ść będzie za
leżna od tarcia w ew nętrznego, a w ięc od w iel
kości, k ształtu i ułożenia ziarn, o raz m aterjału spoiw a. Jeżeli w eźm iem y dw a piaskow ce o ró ż
nych średnicach ziarn oraz tej sam ej p o row atości to okaże się, że opory ruchu są znacznie w iększe p rz y małej ich średnicy. W ielkość przew ażnej ilości ziarn piaskow ców am erykańskich b ad a
nych p rzez M elhera leży w granicach od 1.6 — 0.15 mm, przy czem średnice praw ie 50% ziarn piaskow ców w y n o szą od 0.15 — 0.50 mm.
O sgood (6), porów nując d aty uzyskane z prac U rena z k rzyw em i produkcji O stranda (7), do
chodzi do w niosku, że kopalnie o m ałym spadku produkcji posiadają m ały stopień jednolitości ziarn, bez znacznej przew agi jednej wielkości ziarn. P iask o w ce o dużych ziarnach posiadają w e d łu g niego zazw y czaj duże początkow e p ro
dukcje.
N asycenie piaskow ców ropą w p ły w a rów nież na o pory ruchu ropy. Stopień nasycenia porów zależy od w a ru n k ó w tw orzenia się złoża, jego ciśnienia i tem p eratu ry , m ożliw ości m igracji ro py, budow y piaskow ców , o raz w łaściw ości ropy.
Stopień nasycenia p iaskow ców am erykańskich przyjm ują na 60 — 75%, objętości porów w zględnie 10% objętości złoża. Inż. P e tit podaje w e d łu g Prof. B ohdanow icza, iż w naszych w a runkach przeciętne nasycenie w ynosi 15% obję
tości piaskow ca.
W y dajn ość piaskow ca, czyli zdolność produ
kow ania będzie funkcją p orow atości i nasycenia, oraz w łaściw ości ropy i oporów ruchu z jednej strony, a energji produktyw ności i m etod eks
ploatacji z drugiej strony. W arunki tektoniczne złoża i jego ch a ra k te r szczelinow y nie mniej w a żn y w p ły w m ają na jego w ydajność.
W łaściw ości ropy i gazów w złożu.
R opa posiada pew ne cechy, w zależności od k tó ry ch zm niejsza się jej w y d ajność ze złoża, a m ianow icie są niemi w iskoza i napięcia po
w ierzch niow e pierw sza pow oduje adhezję ropy do ziarn i lepiszcza piaskow ca, druga p rzy cią
ganie kapilarne cieczy.
W iskoza czyli tarcie w e w n ętrzn e cz ąstek cie
czy jest tern m niejsza, im w y ż sz a jest tem p era
tu ra (8) i ciśnienie (9), k tó re pow oduje rozp usz
czanie proporcjonalnych ilości gazu w ropie.
P o n iew aż ciśnienie i tem p eratu ra złoża zm niejsza się z życiem pola, dlatego p o dw y ższa się w isko
za, zw iększając adhezję ro p y i o pory złoża. C ho
ciaż w ięc teo rety czn ie w iskoza nie w p ły w a na
o stateczne w yd ob ycie, a raczej na czas w y d o byw ania, to jednak w p rak ty ce, gdzie jesteśm y ograniczeni opłacalnem minimum produkcji, m u
sim y i ten czynnik w ziąć pod uw agę jako zm niej
szający dzienną produkcję, jakoteż o stateczne w ydobycie, czyli w y d ajn ość złoża.
Napięcie pow ierzchniow e je st to w łaściw o ść cieczy do zajęcia jak najm niejszej pow ierzchni, i to innej niż w arun ki ruchu w złożu tego w y m a gają. Dlatego ruch cieczy w y m ag a użycia siły dla pokonania tej w łaściw ości ropy, k tó ra z bie
giem czasu zm ienia się, zw iększając opory.
K apilarne przyciąganie cieczy w naczyniach w ło sk o w aty ch jest sp ow odow ane p rzez napięcie pow ierzchniow e cieczy. C h arak tery zu je się ono jak w iadom o tein, że ciecz zajm uje p o ry pias
kow ca, naw et przeciw sile ciężkości, tak, że jej usunięcie w y m ag a zużycia dodatkow ej energji, i to tern w iększej im w y ż s z e jest napięcie po- w ierzchinow e ropy. W znios (H m m ) ro py w po
rach piaskow ca jest o dw rotnie proporcjonalny do śred in cy ziarn (D m m ) i p orow atości (P % ), oraz ciężaru w łaściw eg o ropy, a w p ro st pro p o r
cjonalny do napięcia pow ierzchniow ego (T kg/cm ) i w y ra zi się w zorem w ed ług U rena (9),
jj 1 0 ,8 2 T cos a
~ g P 2 -8 . D
p rzyczem a jest kątem sty k u pły nu i ziarn a p ias
kow ca. N. p. p rzy ropie o ciężarze gatunkow ym 0.95 i napięciu pow ierzchniow em 25 dyn/cm , p rzy śred n icy ziarna 0.2 mm i po row atości 20%, około jedno m etro w a w a rs tw a piaskow ca n a sy cona ropą pozostanie po norm alnem jej zd ren o w aniu w sku tek kapilarności nieproduktyw ną.
Dla rop o w ysok iem napięciu pow ierzchnio
wem , w mniej k o rzy stn y ch w aru nk ach, zasięg kapilarności m oże dochodzić do w yso k o ści 5 m.
W m iarę obniżania się ciśnienia w złożu i w y dzielania się lekkich w ęg low o dorów , tw o rz y się m ieszanina par i cieczy w form ie piany, k tó ra w specjalnych w arun kach m oże mieć stan trw a ły. Drugim skutkiem w ydzielania się gazów jest tw orzen ie się baniek w śró d płynu, k tó re zaklinow ują się w porach piaskow ca, pow odu
jąc w iększe zużycie energji dla w y w o ła n ia ruchu tej m ieszaniny. W ydzielenie się parafin y z ropy i zaty k an ie porów piaskow ca, łącznie z zanie
czyszczeniam i p ow stałem i z m aterjału pias
kow ca, ham ują rów nież n a p ły w ro p y do otw oru.
Ja k z pow y ższeg o w ynika, bez w zględu na energję produ ktyw no ści złoża, ruch ro p y napo
ty k a na o p ory sp ow od ow an e:
1. tarciem o ściany p oró w piaskow ca i lepisz
cza, o raz jego osady,
2. tarciem w e w n ętrzn e m cieczy czyli w iskozą, 3. oporem baniek gazu,
4. kapilarnem przyciąganiem , oraz 5. nasyceniem p orów ropą.
O produktywności złoża ropnego.
Każde złoże ropne jest izolow ane od w a rs tw ponad złożem i poniżej niego leżącem i p okła
dam i nieprzepuszczalnem i dla ropjr, w o d y i g a
zów , jak gliny, m argle, łupki, rogow ce, zbite piaskow ce i tw ard e wapienie.
N ieszczelności złoża ropnego m ogą być jed
nak spow odow ane rucham i górotw órczem i, w y - stępującem i już po pow staniu złoża. N ieszczel
ności te, w form ie uskoków , brekcyj i szczelin, m ogą być dro g ą m igracji bitum inów i pow odem ich nagrom adzenia się w złożu w tórnem .
W zależności od budow y tektonicznej złoża zajm uje gaz zazw y czaj górną, ropa środkow ą, a w oda dolną p artję siodła lub fałdu. R ozm iesz
czenie tego rodzaju bitum inów i w ody, s tw ie r
dzone w przew ażnej ilości pól naftow ych, jest pow odem teorji antyklinalnej. P rz y c z y n ą se
gregacji płynów i gazów jest różnica ich cięża
ró w gatunkow ych i napięcia pow ierzchniow ego obu cieczy.
P ra c e am erykańskich uczonych H erolda (12), U rena (9) Tickela (13) i innych, prow adzo ne w ostatnich latach, p rz y czy n iły się do anali
tycznego ujęcia teorji produktyw ności złóż ro p nych, o k tórych w spom niałem przed rokiem (7).
Zaznaczę tylko, że pomimo pew nej rozbieżności zdań, godzą się oni na to, że p rz y czy n ą p ro duktyw ności złoża m oże być sta łe lub zm ienne ciśnienie w ody, ciśnienie gazu zaw arte g o w ropie, nagrom adzonego nad nią lub też w śró d niej, oraz siła graw itacji. H erold jednak, w b re w tw ie rd z e niu Tickella i U rena jest zdania, że nie mogą w y stęp o w a ć w aru n k i kom binow ane, t. j. ró w n o
czesnego produkow ania pod w p ły w e m gazów i w o d y . K w estję tę teo rety czn ej n atu ry m oże ro z
strzy g n ą ć tylko analiza k rzy w y ch produkcji, ze
bran y ch w p ra k ty c e p rzy różnych w aru n k ach produkow ania.
P rof. H erold, kontrolując sw ą teorję na p odsta
w ie k rz y w y c h produkcji, dochodzi do bardzo cie
k aw ego tw ierdzenia, a m ianowicie, że w szy stk ie złoża naftow e św iata z okresu pokredow ego produkują w w a ru n k ach w olum etrycznych i h y draulicznych (n. p. jak kopalnie w Kalifornji), złoża zaś z okresu p rzedkredo w eg o znajdują się w w arunkach kapilarnych, (jak n. p. z pola Mid - C ontinent i E astern), podczas gdy złoża utw o ró w k red o w y ch m ogą w y stę p o w a ć w jakichkolw iek z tych trzech w arunków . T en ty m cza so w y po
dział, uw aża on jako zgodny tylko przypadkow o z okresam i geologicznem i i tłum aczy, że skały starsz eg o pochodzenia p rz edkredow ego są b a r
dziej zbite i silniej scem entow ane, skutkiem czegu ruch w od y nap o ty k a na tak znaczne opo
ry , że jedyną energją produkcji m oże b y ć gaz.
Dla uproszczenia podzielim y zło ża w edłu g niżej podanego schem atu, zbliżonego do podzia
łu H erolda i Tickella.
P rzyczyn y zanikania produkcji i środki do jej podniesienia.
Jak w yn ika z załączonej tablicy, zależnie od ch arak teru energji produkow ania, m ożem y w nie
k tó ry ch w aru n k ach sto so w ać m etody odm łodze
nia złoża, jak tłoczenie gazu lub w ody , w innych zaś w aru nk ach m etody te nie nadają się. W w a runkach w o lum etryczn ych teo re ty czn ie m ogą te m etody w pły n ąć na zw iększenie dziennej p ro dukcji, lecz nie na o stateczne w y dob ycie. Nie
ra z w sk utek nieznajom ości w a ru n k ó w produko
w ania i nie p rz y sto so w an ia m etod odm łodzenia złoża, otrzym uje się różnorodne i niejasne w y niki. M etody ożyw ienia produkcji, jak ro z sze
rzenie średnicy otw oru, torp edo w an ie i zw al
czanie osadów parafiny, m oże w p ły n ąć w każ
dym w y pad ku na podw yższenie dziennej p ro dukcji, lecz teo rety czn ie dw ie pierw sze' m etody m ogą zw iększyć o stateczn e w y d o b y cie tylko w w a ru n k ach kapilarnych i g raw itacyjn ych .
P rz y c z y n ą zm niejszenia produkcji m oże być z jednej stro n y zanik energji produkow ania i w z ro st oporów złoża, z drugiej zaś stro n y zm niejszenie się n asycenia piaskow ca ropą.
W w aru n k ach h yd raulicznych w chodzi te o re tycznie w rachubę tylko ten drugi pow ód, o ile szy b y zo stały założone w łaściw ie i w aru n k i rów no w agi są zachow ane. Słup w o dy brzeżnej postępującej naprzód, p rzem y w a p ory piaskow ca i rów nom iernie w y p y c h a ropę p o zostałą w sk u tek kapilarnego przyciągaina w przybliżeniu w 100%-tach zaw arto ści złoża. W tym w yp adk u b yłob y w ięc bezcelow e w tłacz an ie gazu lub w od y dla zw iększenia produkcji.
Inaczej się ma sp ra w a p rzy w aru n k ach kapi
larnych lub g raw itacy jn y ch . W sk u tek bow iem zanikania energji w jednej partji złoża, oraz zw iększenia się jego oporu, p o w ażn y p rocent ropy, bo od 75 — 90% pozostaje w złożu, nie
T yp złoża O twarte Z am k nięte
W aru n ki pro
dukow ania h ydrauliczn e w olu m etryczne k apilarn e graw ity cy jn e
E n erg ja produ
k ow ana sta ły słu p w ody ob niżający się słup
w ody ciśn ien ie gazów siła graw itacyjn a
K rzyw a p r o
d ukcji w czasie p rosta poziom a p rosta pochyła k rzyw a lo g a r y tm i
czna zazw yczaj p rosta
M etody od m ło
dzenia złoża n ieod pow iedn ie
dla ostateczn ego w ydo
b ycia nieodpow iednie, dla dziennej p rodukcji od pow iedn ie
od pow iedn ie odpow iednie
O stateczne w y
dobycie 100% 100% przy zachow aniu
w arunków rów n ow agi poniżej 100% poniżej 100%
osiągalny norm alnem i m e to d a m i2). W ty m w y padku konieczne jest dodanie złożu energji p ro duktyw ności, czy to p rzez w tlacz ain e gazu lub w ody, czy też p rzez znaczne rozszerzenie ś re d nicy otw oru, celem zw iększenia zasięgu z d re now ania szybu. W ty ch w ięc w aru n k ach p ro d uktyw ności m ożliw e jest zw iększenie dzien
nego i ostatecznego w y d o b y c ia p rz ez w p ro w a dzenie m etod odm łodzenia zło ża i ożyw ienia produkcji.
W w aru n k ach w olum etryczny ch, o ile w oda okalająca jest dość silna i szybko postępująca, jedynie rozszerzanie śred n icy otw oru lub to rp e dow anie m oże podnieść produkcję dzienną. R ó w nież w tym w y p ad k u o stateczn e w yd o b y cie m o
że być osiągnięte teo rety czn ie w 100%, jeżeli szy b y są dobrze rozm ieszczone, a w aru nki ró w now agi zachow ane. Jeżeli opory złoża będą du
że, a w oda słab a i posuw ająca się powoli, to m etody odm łodzenia zw iększą dzienne w y d o bycie, i p raktycznie rzecz biorąc, o stateczn ą p ro dukcję, gdyż sz y b y m ało produkujące b y ły b y zaniechane, jako nierentow ne, ze w zględu na z b y t długi czas produkow ania.
Racjonalna gospodarka złożem .
Znając w aru n k i produkow ania danej kopalni, pow inniśm y się sta ra ć o racjonalny rozw ój pola jako całości. Z asadnicze p ostu laty są n astępu
jące: w łaśc iw e rozm ieszczenie szybów , sto p niow e ich odw iercanie, k o nserw acja energji zło
ża, oraz odpow iednie m etody eksploatacji.
R. Phelps (4) p rz ed staw ia analityczne zasad y rozm ieszczenia szy bów , biorąc pod uw agę w a runki produkow ania, koszt odw iercenia szybu, i w a rto ść ostatecznie osiągalnej produkcji. Na p odstaw ie porów nania w a ru n k ó w różnych pól z w arunkam i początkow em i w now em polu, m ożna z w y sta rc z a ją c ą dokładnością tak rozm ie
ścić dalsze o tw o ry w iertnicze, b y o trzym ać m aksim um korzy ści netto, na h ek tar zajętej po
w ierzchni.
P o w y ż sz y sposób m oże m ieć zastosow anie p rzy regularnej budow ie złoża i identycznych m etodach eksploatacji.
Drugim w arun kiem racjonalnego rozw oju pola jest stopniow e eksploatow anie w łaściw y ch par- tyj siodła, a w ięc u trzym anie ciśnienia na sz c z y cie, a produkow anie ro p y na szk rzy d łach siodła, p rz y zachow aniu regularnej linji kontaktu w ody brzeżnej. K onserw acja energji złoża p o k ry w a się do pew nego stopnia z punktem poprzednim , i bez w zględu na to, czy energją jest gaz, cz y w oda, konieczne jest jej najkorzystniejsze zużycie. D la
tego np. ściąganie w o d y w r. 1911 w T ustano- w icach m usim y u w ażać obecnie nie tylko za bezcelow e, lecz n aw et za szkodliw e, ze w zg lę
du na m arno w anie energji złoża i burzenie ró w now agi. K onserw acja gazów , specjalnie w a żn a w w aru n k ach kapilarnych, jest p odstaw ą osią
gnięcia m aksym alnego w y d o b y cia najm niejszym k o s z te m 3). D rogą do tego celu jest w ła śc iw e
2) W Nr. 13 Rocznik V. „Przem yślu N aftow ego“
mylnie podano w tablicy 1. % ropy pozostałej w z ło żu, ma być „procent ropy w ydobytej z złoża“.
3) Według inż. S. Paraszczaka wstrzym anie pobie-
przeciw ciśnienie i racjonalne m etody eksploatacji.
D latego też tłokow anie ropy, jako m etoda nie
ekonom iczna w sp oży tk ow aniu energji złoża (a tak że kosztow na), pow inna być zarzucona, a w m iejsce niej należało by w p ro w ad zić pom po
w an ie szy bó w . O statni rok prób z pom pam i w B ory sław iu stw ierd z a — chociaż nie bez w y jątków , — że pom pow anie m oże b y ć naogół z a sto so w an e p rz y b o ry sław sk ich głębokościach i w aru nk ach bez ujem nego w p ły w u na dzienną produkcję, a w ed łu g w szelkich danych w pły nie dodatnio na o stateczne w y dobycie.
P e w n ą trudnością jest w tym w yp ad k u zo rg a
nizow anie w sp ó łp ra cy pom iędzy poszczególnem i w łaścicielam i kopalń, bez której p rz ep ro w a d ze
nie m etody niem a szans pow odzenia.
S tąd konkluzja, że go spo darka złożem ropnem , m etody eksploatacji, jakoteż odm łodzenia złoża i ożyw ienia produkcji, m uszą być dosto sow ane do w a ru n k ó w produkow ania i w łaściw o ści złoża, oraz m uszą być przep ro w ad zo n e p rz y w sp ó ł
udziale w szy stkich w łaścicieli kopalń, znajdują
cych się na jednym elem encie geologicznym . Tłoczenie medjum gazow ego w złoże.
M etoda tłoczenia gazu lub p o w ietrza w złoże jest najracjonalniejszą m etodą odm łodzenia zło ża i pow iększenia produkcji ropnej. W tłac zan y gaz w piaskow iec ro p n y o d tw a rz a naturalne ciśnienie złoża, o raz obniża opory ruchu cieczy.
Nie k ażde jednak złoże nadaje się do za sto so w ania tej m etody. Od czy nn ikó w n aturalnych złoża, a w ięc też od w a ru n k ó w produkow ania zależy m ożliw ość zasto so w an ia jej, zaś od czyn - kó w sztucznych, jak sy tu acji kopalni i sposobu tłoczenia, zależy w y d ajność tej m etody. M etoda ta, szerzej opisana p rzez a u to ra (7), polega na w tłaczaniu gazu lub p o w ietrza p rzez jeden z s z y bów na kopalni, p rz y rów noczesnej eksploatacji otw o ró w o taczających. E nergja m edjum w y p y cha ropę z p o ró w piaskow ca i ro z sz e rz a je, oraz obniża o p o ry ruchu, zm niejszając w iskozę i n a
pięcie pow ierzchniow e ropy.
T łoczenie gazu m oże być sto so w an e od po
czątku życia pola naftow ego, a w ten czas m a cel zacho w aw czy, lub z chw ilą obniżenia się ciśnie
nia złoża, a w ó w czas działanie jego ma na celu odbudow ę energji pokładu ropnego.
G łów ne za lety m etody są n astępujące:
1) Z w iększenie dziennej produkcji ro p y i gazów , k tó ra nieraz p rz ek ra cza 300%; 2} Zw iększenie ostateczneg o w y d o b y cia ropy, przy czem w e dłu g dośw iadczenia B ureau of M ines U. S. A., dochodzi ono do 100% już w y d o b y tej produkcji;
3) P o w strzy m an ie nierów nom iernego posuw ania się w o d y okalającej. D alszą zaletą tego sposobu jest obniżenie k o sztów produkcji i transp ortu, w z ro s t produkcji gazoliny i m ożność k o n serw a
cji gazów . S łabą stron ą tej m etody jest zam u
lanie eksplo ato w an ych o tw o ró w p rz y sypliw ych pokładach prod uk tyw ny ch .
W ostatnim roku przeprow adzono u nas dw ie p ró b y tej m etody z pom yślnem i rezultatam i.
rania gazów na szybie Herzfeld III. i Mr. Grace na Tustanowicach dało długotrwały w zrost produkcji ropy o około 10%.
P ie rw sz y ek sep ry m en t przep row adził Koncern
„M ałopolska“ w R ypnem (23) p rz y pom ocy po
w ietrz a. W ciągu 68 dni roboczych w tłoczono 53.000 m3 pow ietrza, p rz y ciśnieniu 13— 18,5 at.
P ie rw sz e oznaki d ały się odczuć po dw óch m iesiącach tłoczenia, p rzez m aksym alny w z ro st produkcji ropnej na jednym z szy b ó w o 300%, na innych otw o rach o 25%, p rzy rów noczesnym znacznym w zro ście produkcji gazów . R ys. 1 p rz ed staw ia su m ary czn y w z ro st produkcji ro p
nej szy b ó w na kopalni H om otów ka w R ypnem . E k sp ery m e n t zo stał chw ilow o p rz e rw a n y w sk u tek pęknięcia w ału kom presora, a szyb tłoczący z pow ro tem pow rócił do poprzedniej produkcji.
w tła c z a się p rzez trz y s z y b y po 20 m 3 p rz y ciśnieniu 90 atm., co daje około 90% produkcji gazu z kopalni. Zaledw ie 10% t. j. około 10.000 m3 dziennie zu ży w a się na cele op ało w e i do popędu m otoru. W ten sposób zredu ko w an o s to sunek 286 stóp kub. gazu do 15 stóp kub. na w y p ro du kow an ie jednej b ary łk i ropy. Z jednej w ięc stro n y zw iększono o stateczne w yd o b y cie ropy, z drugiej zaś s tro n y p rzedłużano czas p ro dukcji szy b ó w sam oczynnych.
C iekaw y jest pom ysł L indsly‘a, zw iększenia w y d o b y w an ia ro p y p rz y pom ocy g orący ch g a
zów spalinow ych, p rzed staw io n y na zjeździe oddziału naftow ego u n iw ersy tetu w Oklahom ie
C z a . s ** m t t t i q . c a c h
R ys. 1. S u m a ryc zn y w zro st p ro d u k c ji r o p y szybów n a sekcji H o m otó w k a w R ypn em , sp o w odow an y tłoczeniem p o w ie trza w złoże
Drugi ek spery m ent jest obecnie p rz e p ro w a dzany na kopalni „Lipa“ w Lipinkach. W edług dat, uzy skanych od Inż. O nyszkiew icza, w tło czono 200.000 m3 pow ietrza p rz y ciśnieniu 32 do 40 atm . P ie rw sz e rezu ltaty zao bserw o w an o po 111 dniach. C h arak tery zu ją się one w zrostem produkcji na 8-miu szyb ach od 20-—300%, p rze
ciętnie o około 100%, t. j. z 1200 kg na 2400 kg.
P ró b ę kontynuuje się dw om a szybam i tłoczą- cemi.
T e dw ie próby, choć jeszcze nieukończone, po
zw alają się jednak spodziew ać dodatnich rezu l
tató w rów nież na innych naszych terenach, jak w Schodnicy, U ryczu, S trzelbicach, Flarklowej, oraz w niektórych partjach B o ry sław ia i M raź- nicy.
R ów nocześnie techniczna lite ratu ra am ery k ań ska donosi o częstych sukcesach tej m etody w S tanach Zjednoczonych. B ardzo ciek aw e są ostatnie re zu ltaty uzyskane m etodą zachow ania ciśnienia w S ugerland, T ex as, a p rzepro w adzone p rzez Humble Oil and Refining Co. Kopalnia ta posiada 67 szy b ó w o głębokości około 1200 m, położonych na w y piętrzen iu diapirow em . O az
w roku 1929. Z asada projektu polega na podnie
sieniu tem p eratu ry złoża, celem w y p a ro w an ia lekkich frakcyj, k tóre w tło czon e p rz y pom ocy g orący ch gazów w dalszą część złoża, ro zp u sz
czają się w ropie. P ro c e s ten w konsekw encji ma obniżyć w iskozę i napięcie po w ierzchnio
w e ro p y w części złoża położonej bliżej o tw o ró w prod uk ty w n ych , obniżając ró w n ież o p ory ruchu i ułatw iając w y p ły w ropy. W ten sposób nastąpić ma w y p a ro w an ie co raz cięższych fra k cyj i w y tłacz an ie ich w kierunku prod u k ty w n y ch otw orów .
P rak ty cz n ie w y o b ra ża on sobie zrealizow anie tego projektu p rzez budow ę szybu pionow ego z czterem a krótkiem i chodnikam i w złożu. P o nad złożem proponuje on um ieszczenie bloku cem entu, w k tó ry m będzie się zn ajdow ać ujście ru r d op ro w adzający ch g azy palne i po w ietrze, w ra z z p rzew odem zapłonow ym . W ten sposób będą p o w sta w a ły w złożu pojedyńcze w y b u c h y w tłaczające spaliny w złoże i p o d w y ższające jego tem p eratu rę. Zdaniem L in dsly‘a m etoda ta p rzyczy ni się znacznie do czerp an ia ze zło ża i podniesienia w y d o b y cia ropy.
C. d. n.
Inż. S ta n isła w R A C H F A Ł
Borysław
N o w y s p o s ó b c z y s z c z e n i a ropy naftowej
Jednem z najw ażniejszych zadań po w y p ro dukow aniu ropy, jest kom pletne i racjonalne w y dzielenie z produktu zanieczyszczeń w nim za
w a rty ch , bądź to w stanie m echanicznej do
m ieszki w ody, iłu i soli m ineralnych rozpuszczo
nych w w odzie, bądź też zw iązan ych z ropą jako emulsja. Solanka zw iązana z ropą naftow ą pod postacią emulsji daje się p rz ew ażn ie z tru d nością rozłożyć, stanow iąc jedną z głów nych p rz y czy n niszczenia zbiorników i kotłó w , a po- zatem jest bardzo niem iłym dodatkiem dla ra finera.
I.iczne term iczne, chem iczne i m echaniczne m eto d y oczyszczania produktu, sto so w an e w p rzem yśle naftow ym , nie dają przew ażn ie bez
k ry ty c z n ie d obrych rezultatów . M etody te ro z bijają emulsję ropną albo niezupełnie, lub też są m ało ekonom iczne.
P o d jęte niedaw no w zagłębiu b o rysław skiem p róby w p ro w ad zen ia nieznanej dotąd w naszym przem yśle m etody, rozbijającej kom pletnie em ul
sję ropną p rzez w ydzielanie soli kuchennej w fo r
mie stałej, w zb u d ziły zrozum iałe, ogólne zainte
resow anie sfer p rzem y słow ych.
N ow e urządzenie do odkalania ro p y naftow ej, p rz y pom ocy p a ry w odnej, w ed łu g patentu A.
Rona, ustaw ione z o sta ły na terenie kopalni „ P a ry ż “, będącej w łasnością przed sięb io rstw a naf
tow ego E. L ockspeiser. B ardzo pom ysłow o i so
lidnie w y k o n an e urządzenie, znajduje się obecnie w stadjuin prób.
U rządzenie to, przed staw io n e schem atycznie na rysunku, sk ład a się z pom py zasilającej P, podgrzew acza ro p y G, kolum ny ekspanzyjnej E, dw udzielnego ap a ratu chłodzącego Ch, oddzie
lacza O i latarni L.
Ropę, ogrzaną do tem p eratu ry do statecznej płynności, w tła c z a się system aty czn ie, p rz y po
m ocy m ałej, p aro w ej pom py bliźniaczej do pod
g rzew acza. Na przew odzie tłoczącym , bezpo
średnio p rz y pom pie, um ieszczony jest w e n ty l zw ro tn y (z ) i w e n ty l a se k u rac y jn y (b), dopro
w a d zający p ły n z pow rotem do przew o d u ssą cego, w w y p ad k u gdy ciśnienie w zrośn ie ponad dopuszczalną norm ę (6 atm .).
P o d g rze w acz ro p y posiada k sz ta łt je d n o w a r
stw o w ej w ężow nicy, składającej się z system u podw ójnych, w spółśrodkow ych, żelaznych rur, przyczem w e w n ę trz n a część przew odu podg rze
w acza słu ży do p rz ep ły w u ro p y ; p arę w odną w p ro w ad za się do w ę żo w n icy p rzew odem ze
w nętrzn y m , otaczającym ropociąg, w kierunku przeciw nym . P ołączen ia ru r przew odu ropocią
gow ego w yk o n an e są z dających się bez tru d ności odkręcić łukó w i kołnierzy. T en sposób, łączenia poszczególnych odcinków w ężow nicy, sto so w an y p rz y budow ie chłodnic, um ożliw ia ła tw e i szybkie oczyszczanie po d g rzew acza z osadu, w ydzielonego na ściankach przew odu.
Izolację p o d g rzew acza tw o rz y sk rz y n ia blasza
na, w y pełniona w a tą szlakow ą.
S zy bk ość p rz ep ły w u płynu p rz ez p od g rzew acz reguluje -się ruchem pom py i w e n ty lem ekspan- zyjnym (e) w ten sposób, ab y ciśnienie w pod
g rz ew ac zu nie p rzek ro czy ło 4—5 atm . Najlepsze w yniki uzyskuje się p rz y utrzym aniu tem p era
tu ry 135— 145° C, w zględnie odpow iadającej tej tem p eratu rze prężności p a ry w odnej 3—4 atm .
P o d g rza n a do tej tem p eratu ry , sp rężo na m ie
szanina ropy, w o d y i nierozłożonej w pod grze
w aczu emulsji, po przekroczeniu w e n ty la eks- panzyjnego, w p ły w a do kolum ny ekspanzyjnej, gdzie ulega adiabatyczn em u ro zprężen iu i ozię
bieniu. P ro ce s ten reg ulo w any jest w enty lem ekspan zyjny m — zw y czajn y m kurkiem lub su
w akiem , um ieszczonym p rz y kolumnie, na p rz e
w odzie łączącym p od grzew acz z kom orą eks- panzyjną. W ylot przew odu, ucho dzący poniżej po ło w y w yso k o ści kolum ny ekspanzyjnej, w kie
runku stycznej do obw odu kom ory, um ożliwia ześlizgiw anie się płynu w kolum nie po stronie w e w n ętrzn e j ścianki, i nadaje ruchow i • płynu i w y tw o rz o n y ch gazów k ierunek w sp ó łśro d - kow y.
Kolumnę ekspanzyjną tw o rz y w alec stojący, w e w n ą trz pusty, o w y p u k ły ch dennicach, około 2,50 m w ysoki, p rz y śred n icy około 0,4 m.
Z asada działania urząd zenia polega na u trz y maniu po ekspanzji te m p e ra tu ry w y ż sz ej od tem p e ra tu ry w rz en ia solanki p rz y ciśnieniu atm osfe
rycznym , a to w tym celu, ab y w oda, znajdu
jąca się w ropie, m ogła się całkow icie zam ienić w parę, i ujść łącznie z lotnem i frakcjam i rop y naftow ej do ko ndensatora. W w y p ad ku w ięc obniżenia się tem p eratu ry w kom orze ek span
zyjnej do 100° lub poniżej tej tem p eratu ry , przej
dzie do odstojnika solanka i nierozłożona em ul
sja, obniżając stopień czy stości produktu. W w y padku podniesienia się tem p eratu ry ponad m iarę spraw n o ści ko ndenzatora, nieskroplone najlotniej- sze frakcje ujdą ru rą w y lo to w ą, osadzoną na ro z dzielaczu na zew n ątrz, ze stra tą dla produktu.
C ięższe składniki ro p y naftow ej, ił i w y d z ie
lone z solanki sole m ineralne, opadają na dno, od pły w ając stopniow o o tw o rem um ieszczonym na dnie kolum ny, do niżej ustaw ionego odstoj
nika. P a r a w o d n a i w y g a zo w an a frakcja ropy naftow ej uchodzą do k o nd enzato ra gó rn ym w y lotem.
P rz e d uruchom ieniem ap a ratu o g rz ew a się kolum nę do pożądanej tem p eratu ry p arą w odną do prow adzoną ru rk ą (p) bezpośrednio do w nętrza.
P o opuszczeniu kolum ny ekspanzyjnej dostaje się m ieszanina p ar i g azó w do urząd zenia chło
dzącego, gdzie powinno nastąpić całk o w ite sk ro p lenie i oziębienie w o d y i w y g a zo w an e j frakcji naftow ej. U rządzenie k o n den zato ra sk ład a się
Schemai urządzenia
do oczyszczania Diiky ?°zy ropy nafioiuej
tug. systemu A. Rona
> W !
.
pr&rĄ]^K^asKCg^3fS^rRepa
b — W en tyl a sek u ra cy jn y L
Ch — C hłodnica O
E — K o lu m n a ek sp an zyjn a P e — W en tyl ek sp a n zyjn y p
G — P odgrzew acz z
L a ta r n ia O ddzielacz
P o m p a za sila ją c a P rzew ó d p a r o w y
W en tyl zw ro tn y z górnej części, obejm ującej chłodnicę
w o d n o ru rk o w ą i dolnej w ężow nicy, słu żącej do oziębienia kondenzatu. W oda doprow adzona do kolum ny chłodzącej od dołu, w y p ły w a po w ypełnieniu obu kom ór, g ó rą na z e w n ą trz ; p rz ep ły w o w i p ary kondenzatu p rzez chłodnicę nadaje się kierunek przeciw ny.
S kroplony i dostatecznie ochłodzony kondenzat dostaje się do oddzielacza, gdzie następuje oddzielnie skondenzo- w anej frakcji benzynow ej od w ody . W o da o d p ły w a z rozdzielacza dołem , ben
zyna zaś po przejściu latarn i sp ły w a do niżej ustaw ionego zbiornika.
W celu u trzym ania w a p a ra tu rz e ró w nom iernej prężności, zao p atrzo n y jest rozdzielacz w w yso k ą, ponad dach się
gającą, pionow ą ru rę w y lo to w ą, odpro
w ad zającą n az ew n ą trz nieskondenzo- w a n e gazy, zw an e „dzikiem i“.
W ydzieloną frakcję benzynow ą m aga
zynuje się oddzielnie, lub m iesza się z pow rotem z oczyszczoną i oziębioną ropą.
P rz y pom ocy opisanego urządzenia m ożna przerobić około 500 1/godz. płynu.
W edług udzielonych na miejscu inform a- cyj, p rzy 60% -ow em zakaleniu oczyścić m ożna ropę do 2%, w którym to w y padku zakalenie sk ład ać się będzie przypuszczalnie ze stężonego ro ztw oru solanki, lub nierozłożonej emulsji, w zg lę
dnie z obu składników . P rz y p rzeróbce ro p y o m niejszem zanieczyszczeniu, t. j. poniżej 16%, obniża się zakalenie od 0.1 — 0.2%. Z tego też pow odu p rzy p rzeróbce produktu, w ykazującego w ię
k sze m echaniczne zanieczyszczenie, ra - cjonalniejszem będzie poprzednie w y dzielenie w o d y i m echanicznych do
m ieszek p rzez zw y czajn e ogrzanie i sedym entację, a to celem zaoszczę
dzenia energji cieplnej, straconej na podgrzanie i w y p a ro w an ie w ody.
P rze p ro w ad z o n e dośw iadczenia, do
ty czą ce sp raw ności urządzenia, ilości zużytego opału i innych kosztów ruchu, zadecydują o jego racjonalności i ew en- tualnem rozpow szechnieniu się w n a
szym przem yśle. N iew ątpliw em jest jed
nak, że a p a ra t ten będzie dziedziczył za
sadnicze w a d y „M etanu“ ciągłego, a m ia
now icie :
1. K osztow ny popęd, jako k o n sekw encja k o nieczności ogrzew ania ro p y do tem p eratu ry 140° C i utrzym anie w ciągłym ruchu pom py p a
row ej.
2. Z ależność działania od racjonalnej i sum ien
nej obsługi urządzenia.
3. S zybkie niszczenie po d g rzew acza i kolum ny ekspanzyjnej, w zględnie odstojnika, pod w p ły w em solanki ogrzanej do w yso kiej tem pe
ra tu ry .
J e s t kw estją w ątpliw ą, czy w ydzielone w fo r
mie stałej zanieczyszczenia sp ły n ą łącznie z odw odnionym produktem do zbiornika osado
w ego, je s t natom iast praw dopodobne, że na dnie kom ory ekspanzyjnej w y tw a rz a ć się b ęd ą grube osad y iłu i soli kuchennej, z a ty k a jące szybko p rzew ó d o d p ły w o w y i odd ziały w u jące d e stru k ty w n ie na dno i ścian y zarów no ko tła ek span- zyjnego, jak i odstojnika.
U rządzenie nie w y k lu cza s tra t lżejszych sk ład ników ro p y naftow ej, w w y p ad k u n ied ostatecz
nego chłodzenia uchodzących z ap a ratu p a r ben zyno w ych .
W y p ły w a ją c y z ko tła ekspanzyjnego odkalony prod uk t posiadać będzie jeszcze w y so k ą tem pe
ra tu rę, conajm niej 100° i p rz y tej tem p eratu rze
p rz eb y w ać będzie p rzez d łuższy czas w o tw a r
tych, um ieszczonych pod pow ierzchnią ziemi, zbiornikach, a w ięc bez m ożności oziębienia.
P rzyjm ijm y, że 15.000 1 produktu, oczyścić się m ającego w opisanem urządzeniu posiadać bę
dzie tylko 15% obj. zakalenia, składającego się w 90 częściach z w ody, k tó ra w całości zam ie
nić się musi w parę i 10 części oleju. Załóżm y, że rów nocześnie przejdzie w stan lotny tylko poło
w a frakcji benzynow ej o c. g. 0.730, dystylującej do. 150° C, a w ięc około 8% objętościow ych.
Do kolum ny chłodzącej w ejdzie w ięc m iesza
nina p ar składająca się z 15.000 . 0,135 . 1 = 2025 kg p ary donej (W ), o raz 15.000 . 0,08 . 0,730 = 876 kg frakcji benzynow ej (B ) o tem p eratu rze p rzypuszczalnie 120° C.
1 kg p a ry w odnej p rz y 120" C z a w ie ra w g.
F l i e g n e r a = 120,4 + 522,6 = 643 kal.
Ciepło parow ania jednostki m asy frakcji ben
zynow ej w yniesie w tych sam ych w aru n k ach Ą = 0,5 . 120 + 80 = 140 kal.
P rz y ją w sz y , że w oda chłodząca w p ły w a ć b ęd zie do a p a ra tu p rz y tem p eratu rze Ł = 15° C, a opuści chłodnicę z tem p eratu rą t2 = 30° C, to w takim w y p ad k u do skroplenia i oziębienia c a łej m asy m ieszaniny p ar zużyje się:
o n o * ( 6 4 3 - 3 0 \ . c _ _ /140 - 30 \
- 2 0 2 5 ■ ( 30- WJ + ( “
= 8 2 .7 5 4 ,9 + 8 3 9 ,5 = 8 3 .3 9 4 ,4 k w o d y.
Na oczyszczenie w ięc netto ok. 1 c y ste rn y ro p y trze b a będzie p rz etło czy ć p rz ez chłodnicę przeszło 8 c y ste rn w o dy.
B iorąc pod uw agę tak w ielkie ilości w od y, niezbędne do skondenzow ania i chłodzenia w y parow anej frakcji, o raz bardzo w y so k ą tem pe
ra tu rę produktu, w y p ły w a ją ceg o z ap aratu w ątp liw em jest, czy ciepło to da się jeszcze w jakikolw iek sposób zu żytk ow ać.
J e st w re szcie m ało praw dopodobne, cz y ap a
ra t ten będzie się n ad a w ał do p rzeróbki kału ropnego, w zględnie osadów grom adzących się w w ielkich ilościach na dnie zbiorników m ag azynow anych, a to ze w zględu na obecność w tym kale ciał stały ch pod postacią iłu i piasku.
W ydzielenie z rop y i oddzielne m ag azy n o w a
nie frakcji benzynow ej przy czy n ić by się m ogło niew ątpliw ie do obniżenia s tra t p rz y m agazyn o
w aniu i tran sp o rcie ropy, problem u jednak r a cjonalnego m ag azynow ania nie rozw iązuje.
Nie poruszam tu stro n y handlow ej i n astęp stw praw n ych , jakie m ogłyby w y nik nąć z faktu w y odrębnienia ben zy n y na kopalni i jej osobnego trak to w an ia, p ozostaw iając w yp ow ied zenie się w tej sp ra w ie kom petentniejszym czynnikom .
Inż. W acław B Ó B R
Warszawa
B e n z y n a jako materjał p o p ę d o w y
P o w y żej 90% obecnej św iatow ej konsum pcji benzyny zu ży w a sią do popędu silników w y b u chow ych, zw an y ch ogólnie benzynow em i. Sil
niki te m ają olbrzym ie zastosow anie, zw łaszcza w autom obiliźinie i lotnictw ie. M ając w silniku benzynow ym najw iększego konsum enta b en zy ny, tego najcenniejszego z pośród produktów naftow ych, św ia to w y p rz em y sł naftow y stale w spółpracuje z k onstru k to ram i silników b enzy
now ych, dążąc do p rz y sto so w a n ia właści>vośęi paliw a do w a ru n k ó w ekonom icznej p ra c y sil
nika.
W arty k u le niniejszym podam y w krótkiem streszczeniu w yniki w spólnych w y siłk ó w p rz e m ysłu naftow ego i p rzem y słu bud o w y silników b enzynow ych w kierunku stw o rzen ia paliw a, od
pow iadającego w arunkom ekonom icznej p ra c y silnika benzynow ego, zarów no sam ochodow ego jak i lotniczego.
P o p rzezw yciężeniu p ierw szych trudności ko nstrukcyjnych, m ających na celu obniżenie ciężaru silnika przyp adającego na 1 KM, dobór odpow iednich m aterjałó w k onstrukcyjnych, oraz ustalenie należytego zgazo w ania paliw a, kon
s tru k to rz y silników ben zyn ow ych zw rócili u w a
gę na ekonom iczną stro n ę p ra c y silnika, z pun
ktu w idzenia jak najw iększej w y dajno ści silnika, w odniesieniu do jednostki zuży teg o m aterjału popędow ego.
R ów nolegle z rozw ojem i ulepszeniem kon
strukcji silników zm ieniały się w ym ag an ia, s ta w iane benzynie. W pierw szy ch okresach, p rz y niedoskonałem zgazow aniu, benzy na m usiała być lekka, o niskiej górnej tem p eratu rze w rzenia, nie w y ż sz ej jak 150° C. Jed n ak że w ielkie ro zp o
w szechnienie silników b en zy no w y ch stw o rz y ło ry ch ło b rak takiej benzyny, i w y siłk i k o n stru k to ró w d op ro w ad ziły do m ożliw ości p o d w y ż sz e
nia górnej gran icy w rzen ia benzyny, u żyw an ej w silnikach sam ochodow ych od 150—225° C.
Co do jakości b en zy n y pod w zględem składu chem icznego, to w okresie b ud o w y silników o niskiem sprężaniu, nie p rzew y ższającem 4,5 atm . głów ną tro sk ę stan ow iło uniknięcie tw o rzenia się w silnikach osadu koksow ego i „gu
m ow ego“. P o d tym w zględem najlepiej odpo
w iad a ły w arun kom p ra cy silnika ben zy ny w y tw a rz a n e z rop o p o dstaw ie parafinow ej (do k tó ry ch należą ro p y polskie), z m ałą zaw arto ścią zw iązk ó w aro m aty czn y ch . B en zy n y te, będąc
ubogie w w ęgiel i złożone z drobin o wielkiej stałości, sp alały się w silnikach bez tw orzenia tych osadów .
P rz y dalszych w y siłk ach k onstru ktoró w , m a
jących na celu zw iększenie w ydajności silnika, a w y ra żają cy ch się w zw iększeniu sprężania, p rzem y sł budow y silników stan ął przed koniecz
nością polepszenia w łaściw ości paliw a. O kazało się, że osiągnięcie dalszych ulepszeń zależnem jest od m ożliwości o trzym ania odpow iedniego paliwa.
Z astosow anie do silników z w y ż sz y m sp rę
żaniem benzyny, stosow anej do silników o nis- kiem sprężaniu, okazało się w w iększości w y padków niem ożliwem . P rz y spalaniu w iększości benzyn w now oczesnych silnikach n astępow ało zjaw isko, prow ad zące do szybkiego niszczenia silnika i jego org an ó w popędow ych. Zjaw iskiem tern jest „stukanie“ silnika, pow stające na sku
tek przyśpieszonego w ybuchu m ieszanki w sil
niku po m om encie zapalenia jej od św iecy. P r o w adzi to do zm niejszenia ilości o brotów silnika, spadku w ydajno ści m echanicznej, podw yższenia tem p eratu ry silnika i niszczenia sam ego silnika.
O ile przy tem w silnikach sam ochodow ych de
fekty te pow odują tylko s tra ty ekonom iczne (zm niejszenie w spółczynnika w ydajno ści i nisz
czenie silnika), o tyle w silnikach lotniczych, w k tórych decydującą rolę o d g ry w a k w estja' cię
ża ru silnika i paliw a na 1 KM, stanow ią one o m ożliw ościach rozw ojow ych lotnictw a.
W zw iązku z po w yższem p rzem y sł naftow y zm uszony był do zrew idow ania w łaściw ości benzyn i do p rzy g o to w an ia paliw a, odpornego na sam ozapłonienie p rz y w y ż sz em sprężaniu w silnikach t. j. paliw a o t. zw . w łaściw ościach antydeto n acy jn y ch . N ow e w aru n k i p ra c y zm ie
niły radykalnie w ym ogi, staw ian e dotychczas benzynie jako środkow i popędow em u.
Jako skala w łaściw ości an ty d etonacy jnych pa
liw a p rzez dłu ższy czas sto so w an a b y ła ogólnie skala „Ethyl Gasoline C orporation“. W obec jed
nakże pew nej niedokładności tej skali, ostatnio o trzy m a ła szerokie rozpow szechnienie skala
„heptano - izo - o k tan o w a“, w y ra ż a n a w t. zw.
liczbach oktanow ych 1).
W konsum pcji benzyn w y so k o p rężn y ch p rzo
dują S ta n y Zjedn. A. P., posiadające najw iększą ilość silników benzynow ych. Konsum pcja tych benzyn w St. Zjedn. stale w z ra sta . Dla ilustracji p rz y ta cza m y poniżej tablicę, w y ra ż a ją c ą stopień an ty d eton acyjny ch w łaściw ości benzyn, skonsu
m ow anych w S tanach Zjedn. A. P . w r. 1930:
Benzyna z liczbą oktanową poniżej 43 . . . 4%
od 43 do 57 . . . 8%
„ „ „ „ od 57 do 66 . . 58%
„ „ „ „ od 66 do 73 . . . 6%
„ „ „ „ poniżej 73 . . . 8%
„ „ „ „ ponad 73 . . 16%
100%
*) Opis skali oktanowej podany jest w pracy:
Graham Edgar „Measurements of Knock Characte
ristics of Gasoline in Terms of a Standard Fuel“,
„Industrial and Engineering Chemistry“, January 1927.
Dla ilustracji podajem y poniżej liczby o ktano w e polskich benzyn, w y p ro d u k o w an y ch z rop parafinow ych, o raz gazoliny z g azó w ziem nych zagłębia B orysław skiego. B adanie ty ch b en zy n w y ko nane zostało w r. b. w Iaboratorjum „Anglo- Am erican Oil Co. L td.“ w Londynie:
Benzyna ryktyfikowana c. g. 0.720/30 . . . 61.0 0.760/70 . . . 53.5 Mieszanka benzyny rektyf. c. g. 0.760
i gazoliny z gazów ziemnych;
c. g. mieszanki 0.730/40 . . . 59.0 Gazolina z gazów ziemnych Zagłębia
Borysław skiego, wyprodukowana sposobem absorbcji węglem
aktywnym, c. g. 0.670/80 . . . 75.0 Benzyna krakowa c. g. 0.750/60, rafinowana 60.5
Nadm ieniam y, że benzyna przezn aczon a dla silników o w yższem sprężaniu (1 : 6 i w yżej), sp rz ed aw a n a p rzew ażn ie z dodatkiem cz tero - etylenu ołowiu, posiada liczbę o ktano w ą 74 i w y żej. B enzyna stosow ana p rzez lotnictw o w o j
skow e St. Zjedn. A. P . posiada liczbę oktano
w ą 87.
P rz y badaniach, w jakim stopniu poszczególne gatunki benzyn posiadają w łaściw ości an ty d e- tonacyjne, okazało się, że b enzyny w y p ro d u kow ane z rop o podstaw ie parafinow ej posia
dają stosunkow o najniższe w łaściw ości a n ty d eto - nacyjne. P od tym w zględem ustępują one na- ogół benzynom z rop naftenow ych, a zw łaszcza benzynom z rop bogatych w zw iązki aro m a
tyczne. Pogląd na poszczególne benzy n y uległ rady k aln ej zmianie. T ak np. ben zy n y z niektó
rych rop rum uńskich i kalifornijskich, k tó re by ły daw niej u w ażane za produkt niższego gatunku, ze w zględu na ła tw o ść tw orzenia osadów w sil
nikach o niskiem sprężaniu i niskiej tem p eratu rze spalania, obecnie uw ażane są za jedne z naj
lepszych, g dyż posiadają w y sok ą liczbę ok ta
now ą i w silnikach o w y ższem sprężaniu p ra cują bez stukania i bez tw orzenia osadów . S ze
reg benzyn k rakow ych, a zw łaszcza pro du ko w anych p rzy krakow aniu w fazie parow ej, o k a
zał się lepszym od benzyn rektyfikow anych, po
chodzących z dystylacji rop naftow ych. Z asto
sow anie natom iast benzyn k rak o w y ch do silni
ków lotniczych, pomimo w ysokich w łaściw o ści an ty deton acy jn ych niektórych z ty ch benzyn, okazało się ograniczonem przez zm iany, n a stę pujące w tych benzynach podczas ich dłuższego m agazynow ania, o ra z z pow odu łatw eg o tw o rzenia przez te ben zy n y osadu „gum ow ego“
w silnikach.
W obec wielkiego zap otrzebo w ania na b en zy ny an ty deton acyjne okazało się, że przem y sł naftow y nie m a m ożności d o starc zy ć odpow ie
dnich ilości czysty ch benzyn o tych w łaśc iw o ściach, i musi do b enzyn d o daw ać dom ieszki, po dw yższające ich w łaściw o ści an ty d e to n a cyjne.
Jak o takie dom ieszki znan y jest szereg śro d ków , przyczem najw iększe rozpow szechnienie m ają: cz te ro ety len ołowiu, benzol i alkohol e ty low y.
Dla zilustrow ania w yników , o trzy m y w a n y ch p rzez stosow aine poszczególnych dom ieszek an ty detonacyjnych do benzyny, p rz y ta c z a m y po
niżej szereg ciekaw ych uw ag, ogłoszonych w p ra cy „T he High P erfo ran ce Gasoline A ircraft Engine W ith Its P roblem s of Fuel, Oil and M a
terials of C ylinder C onstruction“ S. D. H eron (20 maja 1930 r.). P ra c a ta ogłoszona zo stała na podstaw ie badań przep ro w ad zo n y ch p rzez w o j
skow e koła lotnicze w A m eryce z udziałem przem ysłu naftow ego.
P aliw o uży w an e p rzez lotnictw o w ojskow e w S tanach Zjedn. A. P., pod w zględem w łaśc i
w ości anty d eto n acy jn y ch pow inno m ieć liczbę o ktanow ą 87 i heptanow ą 13. P o d w zględem dy- stylacji w ed łu g E nglera początek w rz en ia ch a
ra k te ry z u je się d y sty lacją 10% w granicach 62°
do 72° C. 50% pow inno d y sty lo w ać do 105°, 90%
do 155° C., 96% do 175° C. i koniec w rzen ia pow inien b yć nie w y ż sz y jak 190° C.
Jak o głów ne paliw o p o d staw o w e p rzyjęto benzynę produkow aną na terenach C entralnego K ontynentu (Mit C ontinent), a to ze w zględu na d u żą produkcję tej benzy n y i n a centralne po
łożenie jej źró deł w stosunku do całego państw a.
P o d w zględem an ty d eto n acy jn y m b en zy n a ta posiada przeciętnie liczbę oktanow ą 48 i h ep ta
now ą 52. W stanie naturalnym nie m oże ona być sto so w an a do silników lotniczych, k tó re obecnie stosuje lotnictw o w ojskow e S tan ó w Zjedn. A. P., gdyż d oprow adziłoby to do szybkiego ich zni
szczenia. Dla doprow adzenia do potrzebnych w łaściw ości anty d eto n acy jn y ch t. j. do liczby oktanow ej 87, n ależy dodać do niej odpow iednią ilość śro d k ó w antydetonacyjnych.
Znane obecnie środki anty d eto n acy jn e dzielą się na następujące g ru p y :
a) Związki aro m aty czn e (benzol, toluen, alkyl- b en z en );
b) Związki organiczno-m etaliczne (c ztero e ty - len ołow iu);
c) Karbonile (karbonil żelaza, karbonil niklu);
d) Am iny arom atyczne (anilina, orto-toluidyna, xylidyna);
e) Alkohol etylow y.
Z pośród w szy stk ich tych śro d k ó w w a rto ść praktyczną, zdaniem au to ra cyto w an ej pracy, posiadają tylko następujące:
1) Alkohol etlo w y bezw o d n y ; 2) B enzol;
3) C zteroetylen ołowiu.
W a rto ść ty ch śro d k ó w w w a ru n k ach p ra cy w ojskow ych silników lotniczych o kazała się n a
stępująca:
1. Alkohol etylow y.
B ezw odn y alkohol ety lo w y , pomimo że jest dobrym środkiem antydetonacyjnym , p rz e w y ż - szaszającym benzol, zo stał zupełnie w yco fan y z użytku w lotnictw ie w S tanach Zjedn. A. P., z pow odów następujących:
a) Alkohol ety lo w y m oże być sto so w an y tylko w stanie bezw odnym . P ro d u k t ten jest bardzo hygroskopijny, z łatw o ścią w ch łan ia w ilgoć z atm o sfery i w ó w c zas łatw o w ypłukuje się
z benzyny. W w a ru n k ach atm osferyczn ych , k tó re zd arzają się często podczas lotów , stan o w i to znaczne niebezpieczeństw o.
b) D odanie alkoholu etylow ego do ben zy n y zw iększa w a g ę ładunku paliw a i jego objętość w odniesieniu do 1 KM /godziny, czyli p row adzi do w z ro stu w łaściw eg o zużycia paliw a, co nie może być dopuszczalne w lotnictw ie.
2. Benzol.
Do niedaw nego czasu g łów ny m środkiem an ty d eto n acy jn y m b y ł benzol. Jed n ak że badania, przep ro w ad zo n e ostatnio, w y k a z a ły , że ustępuje on znacznie cztero ety len o w i ołow iu z po w o dó w następujących:
a) P aliw o dla silnika lotniczego, zw ła szcz a w w y p ad k ach w ysokich lotów , o ra z podczas lotów w zimie, pow inno mieć punkt krzepnięcia poniżej — 60° C. B enzyna, do której dodano 20%
benzolu, nie odpow iada już tem u w arun ko w i.
R ozpow szechnieniu benzolu w lotnictw ie stoi w ięc na przeszkodzie jego w y so k a tem p eratu ra stygnięcia ( + 5° C).
h) Dla osiągnięcia potrzebnej liczby oktanow ej (87) dodatek benzolu do przeciętny ch benzyn (np. C entralnego K ontynentu) m usi w yn osić po
nad 50%, co w p ły w a na zw iększenie w agi pa
liw a na 1 MK/godz.
c) P rz y w zro ście te m p e ra tu ry cylindrów , w łaściw ości an ty d eto n acy jn e benzolu, jak z re sztą i innych zw iązk ó w aro m atyczn ych, szybko zanikają. W zw iązku z pow yższem benzol w w o jskow em lotnictw ie am eryk ańskiem stoso w a n y jest jako dom ieszka do b enzy n y głów nie tylko do lotów konkursow ych, o d b yw ających się w określonych w arun kach i p rz y określonej tem p eratu rze pow ietrza.
3. Czteroetylen ołowiu.
C ztero ety len ołow iu u znany został za najod
pow iedniejszy dla celów lotnictw a z pośród znanych śro d k ó w anty deto n acy jn y ch , g dy ż:
a) D odanie m inim alnych ilości, w y ra ż a ją c y c h się w setn ych częściach procentu, p o dw yższa znacznie w łaściw o ści anty d eto n acy jn e benzyny, nie podnosząc p rak ty czn ie w agi paliw a. Dodanie 2 cm 3 cztero etylenu ołow iu do 1 galona ró w n a się dodaniu 50% benzolu.
b) S toso w anie cz tero ety len u ołow iu nie pocią
ga za sobą żadnych niepożądanych dla silników następ stw . T w o rzen ie osadu ołow iu w e w n ą trz silnika usunięte zostało p rzez d od atek odpo
w iednich odczynników (dw ubrom ek etylenu).
P ew n e w p ły w y k orozyjne cztero ety len u ołow iu na o rg an y silników lotniczych usunięto zupełnie przez odpow iedni dobór m aterjałó w dla budow y tych silników.
c) B en zyn a z dodatkiem cztero ety len u ołowiu nie w y kazuje spadku w łaściw o ści an ty d eto n a
cyjnych p rz y w zro ście te m p e ra tu ry cylindów . Na p od staw ie p o w y ższy ch p rz esłan ek w oj
sk o w e w ład z e lotnicze St. Zjedn. A. P . zd ecy d o w a ły do d aw ać d benzyn, posiadających liczbę ok tanow ą poniżej 87, a w ięc p rak ty czn ie do w szy stk ich benzyn, poza benzynam i uw odornio- nemi, posiadającem i liczbę o k tan o w ą około
