Бұрғылау ерітінділері. Балшық ерітінділері

    Балшық ерітіндісінің ішіндегі құм мөлшерін анықтау үшін тұндырғышқа көлемі 50 см3 балшық ерітіндісін және 450 см3 су құю керек. Тұндырғыш қақпағының көлемі 50 см3 – ге тең болғандықтан, балшық ерітіндісін тұндырғышқа осы қақпақпен құяды да, оның үстіне тұндырғыштың бүйіріндегі тесіктің деңгейіне жеткенше су құяды. Содан кейін тұндырғыштың қақпағын жауып, балшық ерітіндісі мен суды жақсылап араластыруы үшін тұндырғышты жылдамдатып шайқайды. Араластыру біткесін тұндырғышты тік ұстап тұрады да, мензуркадағы шкаладан бір минуттың ішінде көлемі қанша тұнба отырғанын анықтайды. Уақытты сағатпен немесе секунд есептегішпен анықтауға болады. Мензурканың шкаласы көрсеткен тұнба көлемінің санын екіге көбейтіп, ерітіндіде неше процент құм мөлшері бар екенін анықтайды. Оқылған санды екіге көбейтетін себебіміз – көлемі 100 см3 ерітіндінің ішінде құм мөлшерінің неше процент екенін білу. Қалыпты жағдайда балшық ерітіндісінің ішіндегі құм мөлшері 4 проценттен асып кетпеуі қажет.

      Су беру. Балшық ерітіндісінің ең маңызды  параметрі – су беру. Скважинаны  қоршап тұрған тау жыныстарының  су өткізігіштік қасиетіне қарай, балшық ерітіндісі өз құрамынан  оларға су бөліп беріп тұрады. Су кейбір тау жыныстарын бірнеше есе үлкейтеді. Мұндай тау жыныстарын бұрғылағанда, скважинаның іші тарылып, бұрғы аспабы жоғары көтерілмей, ұсталып қалуы мүмкін. Сумен қосылғандықтан тау жыныстары ауырлап, скважинаның ішіне опырылып құлап, бұрғы снарядын шығармай басып қалуы мүмкін. Осыған байланысты, скважинаны жуу үшін мңайындағы тау жыныстарына суды аз беретін сапалы балшық ерітінділерін ақолдану керек.

    Балшық ерітіндісінің  су беруі азайса, тау жыныстарының  опырылуынан скважинада авария  тумайды. Ерітіндінің су беру параметрін әр сменада бір рет тексеріп тұруы керек. Су берудің көрсеткіші ретінде 30 мин уақыт ішінде, көлмі 100 мл балшық ерітіндісінен ( 1 ат қысыммен қысқанда ) диаметрі 75 мм, ауданы 100 см2 қағаз сүзгіден көлемі қанша су сүзіліп шыққанын алады.

    Су беру параметрін  ВМ – ы. Бұл прибор негізгі  төрт бөліктен тұрады: кронштейн  мен тақта темір 8, қысым цилиндрі 2, сүзбе сауыт 5 және шкаласы бар  салмақ 1.

                    ВМ – 6 приборының техникалық  сипаттамасы

    Өлшеу шегі ( сүзгісінің диаметрі 75 мм ) см3.      .             40

    Шкала бөліктерінің  мөлшері, см3   .        .             .               1

    Өлшемнің дұрыстығы, см3       .               .             .            0,5

    Сүзу үшін жұмсалатын  қысым, кг/см2      .             .               1

     Тексерілетін  балшық ерітіндісінің көлемі, см3      .           120

     Сүзбенің нақтылы  диаметрі, мм             .              .             53

     Таза салмағы, кг       .             .                .               .              7

  ВМ – 6 приборының  құрастыруын балшық ерітіндісін  құятын сүзбе сауытты құрастырудан  бастайды. Ол үшін сауыттың астыңғы  түбін денесінен бұрау арқылы  босатып алып, оның ішіндегі металдан  жасалған қағаз сүзбе жапсырады. Қағаз сүзбе темір тордың үстіне орналастырылады. Содан кейін сауыттың түбін денесіне бұрандамен қайтадан жалғастырып, торға жабыстыратын винтті ақырына дейін бұрап, астындағы клапанды бекітеді. Дайын болған сауытты кронштейндегі ұясына орналастырады. Бұдан кейін сауытқа балшық ерітіндісін құяды. Ерітінді сауыттың жоғарғы ернеуіне 0,5 см – дей жетпей тұруы керек. Сауыттың жоғарғы жағына қысым цилиндрін орнатады. Бұл екеуіде бұрандамен жалғасады. Қысым цилиндрінің төменгі жағында орналасқан реттегіш винтті бекітіп, цилиндрдің ішіне трансформатор майын немесе машина майын құяды. Бұл май балшық ерітіндісінің үстінен құйылады. Май деңгейі қысым цилиндрінің жоғарғы ернеуіне бір сантиметрдей жетпей тұруы керек. Осыдан кейін, шкаласы бар салмақтың поршенін қысым цилиндрініе кигізіп, шкаланың « 0  » цифрын көрсететін сызықты қысым цилиндрінің сыртындағы арнайы сызықпен беттестіреді. Ол үшін қысым цилиндрінің реттегіш винті арқылы артық құйылған машина майын цилиндрден сыртқа ағызып жібереді. Осы жұмыстардан кейін прибор зерттеуге дайын тұрады.

   Балшық ерітіндісінің  су беру параметрін өлшеу үшін  прибордың астындағы клапанды  жоғары көтеріп тұрған винтті 1/3 немесе жарты айналымға босатады. Сол сәтте сағатпен уақытты белгілеп, 30 мин өткеннен кейін,шкаладан тексеріліп жатқан балшық ерітіндісінің сыртқа қанша су беретінін айырады. Қалыпты жағдайда қолданатын балшық ерітіндісінің су беру параметрі 30 мин ішінде 25 см3 – ден аспауы керек.

   Балшық қабыршағының  қалыңдығы. Су беруін өлшеп болғаннан  кейін, ВМ – 6 приборын бөлектеп, оның ішіндегі қағаз сүзбенің бетіне отырған балшық қабыршағының қалыңдығын өлшейді. Қабыршақтың жұқа, тез келуі, ерітіндінің жақсы екенін көрсетеді. Қабыршақтың қалыңдығын өлшеуден бұрын оның бетін қысымсыз судың ағынымен шайып жібереді. Одан кейін қабыршақты қағаз сүзбеден айырып алып, шынының үстіне салады да, арнаулы аспаптың столына қояды. Бұл аспаптың арнайы инесімен қабыршақтың қалыңдығын өлшеді. Өлшеуді миллиметрлік бөліктері бар металдан жасалған сызғышпен де анықтайды. Колонкалы бұрғылауда және жерден су алу үшін бұрғылағанда қолданылатын балшық ерітіндісі қабыршағының қалыңдығы 3 мм – ден артық болмауы керек.

    Коллоидтылық  және тәуліктік тұнба. Балшық  ерітіндісінің коллоидтылығы деп  ерітінді ішіндегі балшықтың  мапайда бөліктерінің тұнбастан  көп уақытқа дейін қалықтап жүретінін айтады. Коллоидтылықты процентпен өлшейді. Шырайналма ағыс тоқтағанда, ерітінді ішіндегі ұнтақтардың тұнбастан қалықтап тұруы, ерітіндінің коллоидтылығына байланысты болады. Балшық ерітіндісінің коллоидтылығы мен тәуліктік тұнбасын көрсеткіш шкаласы бар шыныдан жасалған өлшеуіш цилиндрмен анықтайды. Бұл цилиндрдің көлемі 100 см3 – ге тең. Шкала бөліктерінің аралығына сиятын ерітіндінің көлемі 1 см3 – ге тең, сондықтан бір бөліктің аралығы цилиндрдің барлық көлемінің 1 процентіне тең.

   Өлшеуді жүргізі  үшін көлемі 100 см3 балшық ерітіндісін өлшеуіш цилиндрге құйып, бетін жауып, орнықты жерге 24 сағат қояды. Осы мерзімнен соң цилиндрдегі балшық ерітіндісінің үстіне жиналған мөлдір судың көлемін анықтайды. Мөлдір судың көлемі неше см3 болса, балшық ерітіндісінің тәулік тұнбасы сонша процент болады. Цилиндрдегі балшық ерітіндісінің күңгірт көлемі, ерітіндінің неше процент коллоидтылығының бар екенін көрсетеді. Қалыпты жағдайда ерітіндінің коллоидтылығы 96 проценттен кем болмауы керек. Тәулік тұнбаның мөлшері мұндай жағдайда 4 проценттен аспайды. Балшық ерітіндісінің коллоидтылығы мен тәулік тұнбасын көбінесе лабораторияда анықтайды.

   Тұрақтылық. Балшық  ерітіндісінің тұрақтылығын анықтау  – оның бұрғылау ұнтақтарын  тұндырмай,и бір қалыпты қалқыған күйде тұра алатындығын білу үшін керек. Ерітіндінің тұрақтылығын өлшеу үшін ішіне 500 см3 сұйық сиятын бүйір ортасында шүмегі бар цилиндр сияқты ЦС – 2 сауытын пайдаланады. Осы сауытқа балшық ерітіндісін толтырып, бір тәулік бойы нық орынға қояды. Содан кейін сауыттың бүйіріндегі шүмегінен ерітіндінің жоғарғы бөлігін құйып алып, АГ – 2 ареометрімен оның сыбағалы салмағын өлшейді. Сауыт шүмегінің деңгейінен төмен орналасқан ерітіндінің де сыбағалы салмағын осылай анықтайды. Сосын олардың айырымын табады. Бұл табылған сан балшық ерітіндісі тұрақтылығының көрсеткіші болып табылады. Балшық ерітіндісі тұрақтылығының мөлшері 0,06 г/см3 – ден аспауы керек.

   Ығысудың статикалық  кернеуі. Бұл параметрді лабораторияда  анықтайды. Ығысудың статикалық  кернеуі деп балшық ерітіндісінің өз құрылымын бұзылудан сақтап қалуға жұмсайтын кедергі күшін, екінші сөзбен, қозғалмай тұрған балшық ерітіндісін орнынан қозғап ағызу үшін ( ығыстру үшін ) қандай күшпен әсер ету керек екенін анықтайды. Егер балшық ерітіндісін ығыстыруға яғни орнынан жылжытуға ерітіндінің ішіндегі бұрғылау ұнтақтарының қүші жетпесе, мұндай ерітіндіні сапалы ерітінді деп атайды.Сапалы ерітіндінің ішіндегі бұрғылау ұнтақтары төмен қарай батпай, бі қалыпта көпке дейін қалықтап тұра береді. Әйткенмен ерітінді ығысуының бастама күші ұнтақтардың жер бетіндегі тұндырғыштарда тұнуына кедергі жасамауы керек, басқаша айтьқанда, ұнтақтардың тұндырғышита бату күшінен кем болмауы қажет.Балшық ерітіндісінң ығысудың статикалық кернеуіне қарсы қандай күшпен кедергі жасайтынын анықтау үшін СНС – 2 приборын қолданады.

   Бұл прибор мына  бөлшектерден тұрады: ішкі цилиндр 3, серпімдіоігі күшті болат сым 1, шкалалы лимб 5, сыртқы цилиндр 9, көрсеткіш 12, электр моторы 10, тіреу 6, тақта темір 7 және теңестіргіш  винт 8.

    Анықтаманы мына жолмен жүргізеді. Сыртқы цилиндрдің ішіне ішкі цилиндрдің жоғарғы бетімен бірдей етіп балшық ерітіндісін құяды. Содан 1 мин уақыт өткенше приборға тимейді, себебі бұл уақытта балшық еріңтіндісі мен прибор  бөлшектері қозғалуларын тоқтатып тынышталады. Уақыт өткени соң электр моторын жібереді, бұл мотор бір минуттың ішінде бір рет айналады. Электр моторымен қоса-қабат сыртқы цилиндрде айналады. Айналу кезінде ішкі цилиндр аздап кейінірек қалуы мүмкін. Болат сымның есілуге қарсы жұмсаған балшық ерітіндісі мен ішкі цилиндр арасындағы үйкеліс күшіне теңелгенде, ішкі цилиндрдің айналуы тоқтап, ол кері айналады. Осы мезгілде тіреудегі көрсеткіш арқылы шкалалы лимбтен ішкі цилиндрдің балшық ерітіндісімен бірге неше градусқа дейін айналғанын анықтайды. Содан кейін прибордың паспортынан болат сымның 10 – қа айналғанда, есілуге қарсы қанша күш жұмсайтындығын біледі.Оны сымның нөміріне байланысты алады. Бұл санды барлық айналған градус санына көбейтіп, көрсеткіштің мөлшеріне көбейтіп, көрсеткіштің мөлшерін мг/см2 есебіне айналдырады. Осындай анықтаманы 10 минут өткеннен кейін де екінші рет жасайды. Егер екі рет өлшегенде анықталған көрсеткіштің мәні бірдей болса, онда осы көрсеткішті ығысудың статикалық кернеуіне балшық ерітіндісінің қарсы жұмсалған кедергісінің мөлшері деп түсінеді. Қалыпты жағдайда ол 10 мг/см2 – ден түспеуі керек.

                              2.4. Балшық ерітінділерін тазалау 

      Бұрғылау  процесінде балшық ерітіндісінің  құрамына жыныс ұнтақтары қосылады. Соның салдарынан ерітіндінің сапасы нашарлайды. Сондықтан мұндай ерітінділерді пайдалану үшін оларды ішіндегі ұнтақтардан ажыратып, химиялық реагенттермен өңдейді. Скважинаны жаппай забоймен бұрғылағанда жән құм шөгінділерін бұрғылағанда ерітіндінің құрамында жыныс ұнтақтары өте көп болады. Егер балшық ерітіндісін бұл ұнтақтардан тазаламаса, бұрғылаудың жылдамдығы азаяды, бұрғының құрал – саймандары жылдам тозады және бұрғы снаряды ұнтақтармен юасылып немесе сыналанып скважинада қалып қоюы мүмкін. Осыған байланысты скважинадан шыққан балшық ерітіндісін бұрғылау ұнтақтарынан ажыратып тазаламай, скважинаға қайта жібермейді.

   Скважинадан шыққан  сұйықтың ішіндегі жыныс ұнтақтары  тұну үшін науа жүйесін жасайды  немесе гидроциклон қондырғысын  орнатады. Егер ұнтақтардың тым  ірілері кездессе, дірілдеуік елеуіш орнатады.

   Науаны металдан, ағаштан немесе жерден қазып  істеуге болады. Науаның көлденең  өлшемі 30 см, биіктігі 20 см, ал ұзындығы 15 – 20 м – ден кем түспеуі  керек.

   Балшық ерітіндісі  науа жүйесімен жылдам ақса, яғни  ағын жылдамдығы секундына 14 – 18 см – дей болса, науа жүйесінде ұнтақтар жақсы тұнады. Мұның себебі: жылдам аққанда ерітіндінің құрылымы жақсы бұзылады және оның ұнтақтарды көтеріп әкету қабілеті азаяды. Осыған байланысты, науа жүйесінің көлбеулігін 1 : 100 – ден 1 : 150 – ге қатынасындай мөлшерде алу керек. Науа жүйесінің бойында балшық ерітндісінң құрылымын бұзып тұратын тосқауылдар орнатып қояды. Олардың ара қашықтығын 1 – ден 2 м – ге дейін алған абзал.

    Сұйық ағатын  науа жүйесінде жерден қазылған  екі тұндырғыш, насос сұйық алатын екі қамба болғаны жөн. Қамбаның көлемі бұрғыланатын скважинаның көлемінен үш есе үлкен болып келеді. Мұның себебі мынада: сұйықтың бірінші көлемі скважинаны ұдайы толтырып отыруға, екінші көлемі скважинада жоғалатын сұйықтың орнын толтырып, сұйықтың шырайналма ағысын тоқтатпауға, ал үшінші көлемі қор ретінде сақтауға қажет. Науа жүйесін жұмыс бітісімен смена сайын тазалап отырады. Тұндырғыштырды 2 – 3 тәулікте бір бет тазалайды. Насос сұйық алатын қамбаның біреуін пайдаланғанда, екіншісі тазаланады. Әдетте колонкалы бұрғылауда тұндырғыштың көлем өлшемін 1,0 м Х 1,0 м Х 1,0 м – дей, ал қамбаның көлем өлшемін 1 м Х 1,5 Х 1,5 м етіп қазады.

    Егер балшық  ерітіндісін құрамындағы ұнтақтардан  ажырату үшін науа жүйесінің  көмегі аздық жасаса басқа әдістерді қодануға болады.

       Гидроциклон  қондырғысымен тазалау үшін бұрандалы  насостың күшімен жанама құбыр  арқылы воронкаға тазартылатын  балшық ерітіндісін жібереді. Құбыр  воронкаға жанай орнатылғандықтан, воронкаға кірген ерітіндінің  қозғалысы айналма ағысқа айналады. Центрден тепкіш күштің әсерімен ерітіндінің ішіндегі ірі ұнтақтар воронканың ішкі кенересіне жиналып, оның бүйірімен төмен қарай сырғанап түседі де, воронканың астында орналасқан шығарма түтік арқылы сыртқа шығып кетеді. Гидроциклон жұмыс істегенде оның ішіндегі сұйық қысымының мөлшерін 3 – тен 5 ат – ға дейін ұстау керек.

   Тазаланған ерітінді  шығатын құбыр мен ажыратылған  ұнтақтар түсетін қондырма түтіктің  ішкі диаметрлерін балшық ерітіндісінің  тұтқырлығына байланысты өзгертеді. Көбінесе қондырма түтіктің ішкі диаметрі 10 – 15 мм, ал жоғарыдағы ерітінді шығатын құбырдың ішкі диаметрі 35 мм – ден 45 мм – ге дейін алынады. Тазаланатын ерітінді ішіндегі ұнтақтардың өлшемі 5 мм – ден аспауы керек. Өлшемдері ірі ұнтақтарды гидроциклонға кіргізбеу үшін балшық ерітіндісін соратын құбырдың алдына сымнан тоқылған тордан кедергі қою қажет.