Номер 3, страница 53 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

3. Вставьте в закрытый сосуд с водой трубку. Что нужно сделать, чтобы вода вылилась по трубке (рис. 66)? Объясните технологию подъема нефти по скважине, основываясь на проведенном опыте (рис. 67).

Рис. 66. К экспериментальному заданию 3

Рис. 67. К экспериментальному заданию 3

Эксперимент с сосудом и трубкой (рис. 66)
Чтобы вода начала выливаться из трубки, необходимо создать в пространстве над водой в закрытом сосуде избыточное давление. Это давление, согласно закону Паскаля, передастся в любую точку жидкости, в том числе и на воду у нижнего конца трубки. Если это давление окажется достаточным, чтобы преодолеть сумму атмосферного давления, действующего на воду в трубке снаружи, и гидростатического давления столба воды в трубке, то вода начнет подниматься по трубке и выливаться. Математически это условие можно выразить как $p_{сосуда} > p_{атм} + \rho g h$, где $p_{сосуда}$ — давление в сосуде, $p_{атм}$ — атмосферное давление, $\rho$ — плотность жидкости, $g$ — ускорение свободного падения, $h$ — высота трубки над уровнем воды. Создать избыточное давление можно, например, накачав в сосуд воздух.

Ответ: Чтобы вода вылилась по трубке, нужно повысить давление воздуха над поверхностью воды в сосуде.

Объяснение технологии подъема нефти (рис. 67)
Технология подъема нефти, показанная на рисунке, основана на том же принципе, что и в рассмотренном эксперименте. Нефтяной пласт представляет собой пористую среду, которую можно уподобить гигантскому «сосуду».
Когда естественное давление в пласте, за счет которого нефть поступает в скважину, падает, применяют методы поддержания пластового давления. Для этого используют нагнетательные скважины. Через них в нефтяной пласт под высоким давлением закачивают воду, газ или пар. Это приводит к увеличению давления внутри пласта, аналогично тому, как накачивание воздуха повышает давление в сосуде в первом опыте. Создавшееся избыточное давление вытесняет нефть из пор породы и заставляет ее двигаться по пласту к добывающим скважинам, где давление ниже. По стволам добывающих скважин нефть под этим давлением поднимается на поверхность.
Дополнительно на рисунке 67 показан «излучатель», который генерирует волны (например, акустические). Это метод интенсификации добычи. Волны, распространяясь в пласте, снижают вязкость нефти, облегчают ее отделение от породы и улучшают проницаемость пласта, что в совокупности повышает эффективность вытеснения нефти к скважинам.

Ответ: Технология основана на создании в нефтяном пласте избыточного давления путем закачки в него воды через нагнетательные скважины. Это давление вытесняет нефть к добывающим скважинам и поднимает ее на поверхность. Процесс может быть усилен волновым воздействием на пласт для облегчения движения нефти.