1. Негізі органикалық емес материалдар қатарына:

а) жабысқақ немес тұтқырлық (вяжущие) заттар;

ә) коагулянатын (саз) материалдар;

б) қоспалы материалдар;

А. Жабысқақ немесе тұтқырлы заттарды суда еріп қатаятын және көмірсутекті сұйықта еріп қатаятын деп екіге бөлуге болады.

Суда ерітіп қатайтуға болатын тампондық материаладар қатарына цементтер, әктастар (алибастр), ізбестер (известковые) және осылардың қосындылары жатады.

Көмірсутекті сұйықтарда ерітіп қатайтуға болатын тампондық материалдарға мұнай-цементті, мұнай-эмульция цементті және әк-цементті (гипсоцементные) сұйықтар кіреді.

Ә. Коагуляцияланатын тампондық материалдарда, алдыңғыдай суда және көмірсутекті сұйықтарда қатайтатын деп екіге бөлуге болады.

Б. Қоспалы тампондық материалдар су немесе көмірсутекті сұйықтарды еріп қатаяды.

Тампондық материалдар ретінде өндірісте өте жиі сазбалшық+цемент және әк+сазбалшықтар қосаплары қолданылады.

2. Негізгі органикалық заттарға синтетикалық смолалар, латекстер, лингосульфонаттар мен битумдар кіреді.

3. Құрастырылған тампондық қоспалардың өндірісте негізінен полимер+цемент, қатаятын сазбалшық ерітінділері (сазбалшық ерітінділеріне әртүрлі пайызда полимерлер қосылады) және жоғары созылмалы (высокоупругий) сазбалшық түрлері пайдаланады.

Тампондық құралдар (состав) консистенциялары бойынша шартты жағдайларда қоспалар және ерітінділер болып екіге бөлінеді. Қоспаларды ұңғыға бұлқынмен (насос) құюға мөмкіндік болмайды.

Тампондық ерітінділерге әртүрлі үстеме реагенттер қосып олардың реологиялық және бырыстырғыш (вяжущее) қасиеттерін, тығыздығын-ауырлату немесе жеңілдету, тығындау қасиеттерін өзгертуге болады. Тығындау қасиеттерін өзгерту үшін әртүрлі толтырғыштар қолданылады, олардың тампондық тастардың құрылымдық – механикалық қасиеттерін әсер етуі мүмкін. Осындай қасиеттері бойынша толтырғыш материалдар белсенді (активный) және оқшау (инертный-инерциялы, сылғырт, селсоқ тағы сол сияқты) болып бөлінеді.

Мұнай мен газ ұңғыларын тампондау үшін ауырлатылған жеңілдетілген цементтер қолданылады. Сондықтан олар тығыздығы бойынша жеңіл, р; өте жеңіл р=1,30-1,65; орташа р=1,65-1,95; ауырлау р=1,95-2,20 және ауыр p>2,3 болып бөлінеді. Тампондық ерітінділер қату жағынан тез қататын 40 минут -1 сағ 20 мин, орташа қататиын 1 сағ 20 мин-2 сағ; баяу қататын 2 сағ жоғары болып бөлінеді.

Тампоындық ерітінділердің тығыздығы зертханалық таразылармен немесе Пинкометрдің көмегімен, ал қату мерзімі ВИК инесімен (құралымен) анықталады. Жоғары температурада қату мерзімін өлшеу үшін термостат және автоклав қолданалады.

Тампондық ерітінділердің тығыздығын азайту үшін оны аэрациялайды.

Тампондық қоспаларды дайындауға қажетті материалдар

Тампондық ерітінділер мен дайындауға қажетті материалдар және олардың қасиеттерін реттеу үшін төмендегідей болуы қажет.

• қоспаларды (қосынды) дайындауға қажетті материалдар. Олар неорганикалық заттар: (цемент, гипс, әк, балшық) және органикалық заттар (синтетикалық смола, латекстер, битумдар, лигносульфанаттар) болып бөлінеді;

• қатыратын сұйықтықтар: тұщы су, минералданған су, көмірсутектік сұйықтықтары;

• қоспалардың тығыздығын, құнының төмендеуін реттеу үшін арналған қоспалар. Олар неорганикалық: құм және басқа кремнотопырақтық заттар, саздақтар, өнеркәсіптік өндіріс қалдықтары және органикалық: пламилон, гильсонит, тас көмір, өсімдік тектес толықтырғыш болып бөлінеді. Тығыздығын реттеу және тығындау қасиетімен қатар қосындылар тампондық қоспалардың ағушылығына, олардың ұстамдылық мерзіміне әсер етеді;

• тампондық қоспалардың реологиялық қасиеттерінің ұстамдылық мерзімін реттеуге арналған материалдар. Бұндай материалдар неорганикалық және органикалық болуы мүмкін. Компоненттерді әр түрлі арасалмақпен құрамалай геолого-техникалық жағдайда керекті қасиеттерімен тампондық қоспаларды құруға болады.

Тампонаждық цементтер. Цемент – тампонаждық қоспаларды алуға арналған негізгі материал. Тампонаждық цементтер – цементтің (клинкер) құрамы және оның қолданылуын есепке ала топталады. Бұрғылау тәжірибесінде цемент портландцемент негізінде, оның клинкерлері және топырақ клинкерлер деміл қолданылады.

Портландцемент үш кальций силикат 3CaOSiO₂, екі кальций силикат 2CaOSiO_2, үш кальций алюминат 3CaOAL₂O_3, төрт кальций алюмоферрит 4CaOAL₂O₃Fe₂O₃ сияқты минералдар қатынасынан тұрады. Олардағы негізгі оксидтер құрамы: кальций оксиді 60-66% кремний топырағы 18-25%, глинозем 4-8%, темір оксиді 0,5-5%, магний оксиді 0,1-5%.

Кремний топырағы кальций және алюминий силикатының құрылуына мүмкіндік береді, цементке гидравликалық қасиет береді, яғни қатуына және суда жұмыс істеуіне мүмкіндік береді. Көп болса қоспаның қату мерзімін ұзартады және цемент тастарындағы сульфат тұрақтылығын жоғарылатады. Магний оксидінің 4,5 % -тен артықтығы цемент тастарының қатаюын бұзады және көлемін ұлғайтады.

Сазды топырақ цемент қоспасының қатаю мерзімін тездетеді, бірақ цемент тастарының қаттылығын төмендетеді. Цементтегі темір оксидінің көбеюі тампонаждық қосындылардың қатаю мерзімін баяулатады және цемент тастарының қаттылығын төмендетеді.

Портландцемент құрамында жоғарыда аталған негізгі компоненттерден басқа калий және натрий оксидтері, фосфор, марганец, күкірт бар. Сыртқы факторлар әсерінен тастардың бұзылу және қатаю процестеріне, қату мерзіміне, цемент қоспасының қасиетіне осы компоненттер әсер етуі мүмкін.

Портландцементтің тығыздығы 3,0-дан 3,2 г/см құбылады. Жай портландцементтің фракциондық құрамы төмендегідей:

Бөлшектің мөлшері, мкм............... 10 10-20 20-30 30-50 50

Цементтегі фракцияның мазмұны, % 10-20 10-20 10-20 10-25 30-45 Цемент қасиетіне ең жұка фракциялар әсер етеді.

Портландцементтің беті 2800-4000 м² / кг.

1581-85 ГОСТ бойынша гюртландцементті таңбалау тәртібі анықталған. Тампондық портландцементтің шартты белгіленуі: Цемент белгіленуі - ПЦТ; заттық құрам белгіленуі;

ДО - қосындысыз тампонаждық портландцемент; Д20 - 20 %-ке жуық минерал қосындысымен тампонаждық портландцемент.

Белгіленген стандарт бойынша 20 %-тен жоғары қоспаның барынша құрамы цементке қоспаның барынша құрамымен қосылады. Жеңіл және ауыр цемент үшін қоспаның құрамы цемент атауына кірмейді. 25597-83 ГОСТ бойынша қолдану температурасы: 50- төмен және бір қалыпты температура үшін; 100- орташа температура үшін; 150- жоғары температура үшін.

Цемент қосындысының тығыздығы:

Жең. - женілденген;

Ау.- ауырланған;

Гф - гидрофобизиралық косындысы бар;

Нағыз стандартты белгілеу.

Мысал. Гидрофобизиралық төмен және бір қалыпты температура үшін қоспасыз тампонаждық портландцементті белгілеу: ТЩТ-ДО- 50гф ГОСТ 1581-85.

Орташа температура үшін тампонаждық портландцементгі белгілеу: ТЩТ-100

ГОСТ1581-85.

25297-83 ГОСТ бойынша цемент бөлінеді:

Топырақ сазды цемент - құрамында кальций алюминаты бар гидравликалық тез қататын созылғыш зат. Ол - боксит әкінен тұратын шикізат қосындысын күйдіру арқылы алынады.

Оның химиялық құрамы: топырақ саз -40%, кальций оксиді -40%, кремний оксиді -10%.

Цементті тұтынушыға арнайы транспортпен тиеп жібереді. Цементтің сақталу, тасымалдау, таңбалау жағдайы 22237-85 ГОСТ бойынша белгіленеді. Цементті салу үшін 222675 ГОСТ бойынша НМ,БМ,БПМ маркалы клапан және тігілген немесе желімделген бес немесе алты қабатты қаптар қажет. Цемент салынған каптың салмағы 51 кг болуы қажет. Әрбір қапты оның кез-келген жерінен таңбалайды, ал қапсыз тасымалданатын цементке ярлық жапсырады. Цемент түрлері және маркасы бойынша жабық жерде сақталады.

Гипс. Тампондық материал ретінде СаSО₄ 0,5 Н₂О жартыгидрат гипс қолданылады. Құрылыс гипсінен өндіріс тәсілімен айырмашылығы бар. Оның тығыздығы 2,6-2,75г/см³. Гипс – тезқататын құйындыларда тезқататын зат ретінде пайдаланылады. Оның қату жылдамдығы 50⁰С температурада ұлғаяды, ал 80-90° С температурада гипс қатпайды. Гипс құйындыларынан тастың иілуінің механикалық қаттылығы 3-5 сағаттан соң 2,5-3 Мпа -ға жетеді.

Әк. Гидравликальщ әк 900° С температурада әк тастарын күйдіру арқылы алады. Оның тығыздығы 1,8-ден 2,6 г/см³. Ол арнайы тампондық құйындыларда және цеменке косылады. Цемент құйындыларына қарағанда әк қосылған құйындылар баяу қатаяды.

Топырақ. Цемент және әк құйындыларына минералдық қоспа ретінде қосылады.

Негізгі әдебиеттер: НӘ 1 []

Қосымша әдебиеттер ҚӘ []

Дәріс бойынша сұрақтар:

1. Ұңғыларды тампондау деп нені айтамыз?

2. Цементтің қандай түрлері бар?

3. Қандай жағдайда полимерлер цементтер қолданылады?

4. Негізгі органикалық тампондық материалдарға нелер жатады?

5. Көмірсутекті тампондық сұйықтардың қандай түрлері бар?

11-дәріс. Тампондау материалдарының басқада түрлері, сұйықтары мен тампондық тастардың қасиеттері.

Синтетикалық смолалар.

Смолалар жоғары молекулалы органикалық заттар (полимер). Олардың түрлері: карбомидтык, фенолоформальдегидтік, алкилрезорцшдік. Осылардың ішінде ең көп тарағаны карбомидтық смолалар: МФ-17, МФ-60, М-270,М-19-62, КС-68, "Б", М-3, ММФ-50. МФФ-М, КФ-Ж. Осы смолалардың түсі ақ, қоңыр, ал тығыздығы 1,17-1,8 г/см³

Латекс. Барлау бұрғылау тәжірибесінде эмульсиялық полимер жолымен алынатын синтетикальщ латекс қолданылады. Ол тығыздығы 0,96 -ден 0,97г/см³ құбылатын құрамында 56% су және 37% каучук бар ақ сұйықтық. Сонымен қатар оның құрамына 2-2,7% белок, 1,6-3,4% смола, 1,5-4,2% қант, 0,2-0,7% күлкіреді. Каучук латексте теріс зарядталған глобул ретінде болады.

Каучук бөлшегінін бетінде активті заттардың (белок, мяй қышқылы) адсобциялық қалындығы оның тұрақтылығын қамтамасыз етеді. Латексті қолдану онын каогуляциясына негізделген. Латекстің негізгі каогуляциясы хлорлы кальций ерітіндісі.

Лигносульфонатгар. Лигносульфонаттар ішінен сульфит спиртті барда және сульфит дрожелі бражка қолданылады.

Битумдар. Олар қатты, жартылай қатты және сұйық болып бөлінеді. Бұрғылау кезінде қатты және жартылай қатты битумдар қолданылады. Қатты және жартылай қатты мұнай битумдары алты түрлі маркамен шығарылады. Құрылыс битумдары үш түрлі маркамен шығарылады. Битум мен битум құйындысы ерітілген түрде қолданылады.

Қатыратын сұйықтықтар. Қатыратын сұйықтықтарға тұщы және минералданған сулар және көмірсутекті сұйықтықтар жатады. Цемент құйындыларына суды қолданған кезде 23732-79 ГОСТ-на сүйенеді. Минералданған сулармен араласқан тампонаждық құйындылардың тығыздығы жоғары, цемент тастарының беріктігі ұлғаяды, коррозиялық тұрақтылығы төмендейді. Скважинаны +5 -тен -10° температурада цементтегенде қатыру үшін калий сілтілік су қолданылады.

Тампонаждық құйындыларға қосылатын қосындылар. Цементті дайындау кезінде қосылатын қосындылардан тыс барлау бұрғылау тәжірибесінде басқа да қосындылар бар. Олар жеңіл, ауыр қосындылар. Жеңіл қосындылар. Кремнезем қосындыларына: трепел, опока, диотомит; вулкандык (перлит, пемза, туфтар); корбанаттык (әк, бор); органикалық (пластмасса тас көмір, гильсонит) өндірістік қалдықтар қосындыларына: (күл, электрофильтр шаңы) жатады. Жасанды қосындыларына карбафор жатады.

Ауыр қосындылар. Оларға магнетиттық құмдар, гематит, магнетатит ферросилиций, феррофосфор жатады.

Құмдар. Тампонаждық құйындылардың құнын төмендету мақсатпен құмды қосады.

Цементті тампондық қоспалардың (сұйықтардың) қасиеттерін анықтау.

Қазіргі кезде тампондық сұйықтардың реологиялық қасиеттерін капиллярлық және ротациондық әдістермен анықтайды. АКВ-2 капиллярлық вискозиметрлерінде зерттелетін сұйықтардың қасиетін калибрленген түстіктен ағып шыққан уақытымен анықтайды да Пуазейля формуласымен есептеп шығарады. Құралымдарды дисперсті жүйелердің қасиеттерін зерттеудің ең тиімді тәсілі ол ротационды әдіс болып есептеледі. Оларды ротоциондық ВСН-3, РВР, ВП-2, «Реотест-2» рото-вискозиметр және ВВР-1 вискозиметрлер анықтайды.

Сазбалшықцементті тампондық сұйықтардың реологиялық қасиеттерін анықтау үшін екі жүйелі вискозиметр «Реотест-2»-ні қолданады.

Зерттелетін тампондық сұйықтардың реологиялық цилиндрлі және конусты пластикалық құралдардың көмегімен тексереді.

Цилиндрлік өлшейтін визкозиметрге (1-сурет) зерттелетін тампондық сұйық коаксиялды орналасқан екі цилиндрдің арасындағы сақиналы саңылауға құяды. Сыртқы қозғалмайтын радиусы R цилиндр өлшегіш сыйымдылығы болып есептеледі. Оған зерттелетін материалды енгізеді, ал цилиндрдің өзін белгілі температураны сақтау үшін термостаттық сұйықтығы бар сыйымдылыққа орналастырады. Ал сыйымдылық циркуляциялық термостатқа қосылған. Радиусы r және ұзындығы L, жиілігі айналатын ішкі цилиндр, цилиндрлік бұрандалы серіппемен өлшегіш вал арқылы қосылған. Серіппенің ауытқуы нобайыға қосылған потенциометрмен көрсетіліп тұрады.

11-сурет. «Реотест-2» ротациялық өлшегіш вискозиметр құралының нобайы

Қозғалмалы кернеу жәнежиілігі коаксиалдық цилиндрлік жүйе жағдайында анық есепке беріледі. Бұл шамалар сақиналы саңылау үшін тұрақты емес. Сондықтанрадиустар арасындағы қатынаспен жұмыс жасау қажет. Қозғалу кернеуінің жиілі және тұтқырлығынанықтау үшін келесі тәуелділіктермен тұрақталған.

; ;(11.1)

Ал конусты пластикалық құралда өлшенетін материалды сынама тәрізді саңылауға орналастырады.

Сынама тәрізді саңылау тең. Берілген температура кезінде материалды зерттеу конус-пластинаның термостаттық камерасының сұйық циркуляциялық іске асырылады. Қозғалмалы кернеу, өлшенген айналмалы жағдайға байланысты. Қозғалмалы кернеу және қозғалу жиілігісынама тәрізді саңылауда жоғарыдағыдай тұрақты шама болып табылады:

; ;(11.2)

Сазбалшық цементті қоспалардың динамикалық тұтқырлық есебі үшін қозғалу кернеуі мен жиілігін анықтайды.

Қозғалу кернеуі үшін:

(11.3)

Мұнда - қозғалу кернеуі; 10 Пп;

- цилиндр тұрақтылығы;

-индикатор құралында шәкілдің санаулы мағынасы.

Тұрақтылығы цилиндрдің вискозиметр куәлігінде көрсетілген.жиілігі сақиналы саңылауда жылдамдық градиентін тор сызықтыңГц жағдайында көрсетеді. Градиент цилиндр жүйесінің геометриялық өлшеміне байланысты.

Қозғалу жылдамдығы «Реотест» құралының куәлігінде көрсетілген. Жиілік торының ауытқу кезін мынадай формула бойынша түзетуге болады:

(11.4)

Мұнда -қозғалу жиілігінің тез түзету мағынасы, с.

-куәлік бойынша қозғалу жиілігі, с;

- тор жиілігі, Гц.

Өлшенген кернеу және қозғалу жиілігі бойынша сазбалшық цементінің сұйығының динамикалық тұтқырлығы есептеледі.

(11.5)

Сазбалшық цементті қоспалардың физико-механикалық қасиетін сипаттайтын негізгі параметрлер, олар ығысудың статикалық кернеуі және Р_Т құрылымының пластикалық беріктігі.Статистикалық кернеуді анықтау үшін СНС-2 құралын пайдаланады.

Қоспалардың пластикалық тұрақтылығын академик П.А.Ребиндердің әдісі бойынша анықтайды.

Тампондық қоспалардың ығысу статистикалық кернеуді өлшеуге арналған құрал сымнан және өлшеу бөлімінен тұрады. Өлшеу бөлімі екі ішкі қозғалмалы цилиндрден және аспалы цилиндрден тұрады.

Ішкі цилиндрдің ілмегі екі шарикті подшибниктен, шар тәрізді тұлғадан тұрады. Аспалы цилиндрдің ілмегі көпіршікті қорғауға арналған ұшталған бөлімді цилиндрден тұрады.

СНС-2 құралының тарировкасы 18-20⁰С температурада ЫСК анықтауда, жіптің 1⁰ айналуына сәйкес төмендегі формула бойынша анықтауға болады:

(11.6)

Мұнда К-аспалы жүйенің инерция жағдайы;

- аспалы цилиндрдің биіктігі;

-аспалы цилиндрдің радиусы;

Т-аспалы жүйенің толық тербеліс кезеңі (градиациялған сақинаны есептемегенде).

менөлшемдерін 0,1 мм дәлдікпен штангенциркудьмен өлшеп анықтайды. К мөлшері тәжірибелік жүзінде шәкілді сақина арқылы мына формуламен табуға болады:

Мұнда - сақинаның инерциялық кезеңі;

-сақинамен аспалы жүйенің толық тербеліс кезеңі.

(11.7)

-сақина салмағы;

- сақинаның ішкі және сыртқы радиустары.

Тампонаждық қоспалардың иілімдік беріктігі мына формула бойынша анықталады.

(11.8)

-батырылған жүйенің салмағы;

-конустың үлгіге ену тереңдігі;

-конус бұрышына байланысты коэффициент.

-коэффициентті мына формула бойынша табуға болады:

(11.9)

-конус ұшының бұрыш шамасы.

11.2.-сурет. Тампондық қоспалардың иілімділік беріктігін анықтауға арналған құрал

11.3-сурет. Иілімділік беріктіктің уақыт бойынша өсуі (а) және тампондық қоспалардың тығыздығы 1-1180; 2-1200 және 3-1230 кг/м³ болған жағдайда уақыт өткен сайын иілімділік беріктіктің тәуелделігі (б)

Негізгі әдебиеттер: НӘ 1 []

Қосымша әдебиеттер ҚӘ 6 []

Дәріс бойынша сұрақтар:

1. Смолалардың қандай түрлеріне тампондық материалдар қолданылады?

2. Битумдарды қандай жағдайларда пайдалануға болады?

3. Жеңіл қоспалардың қандай түрлері бар?

4. Ауыр қосапалардың түрелі қандай?

5. Тампондық қоспалардың реологиялық қандай аспаптармен анықтайды?

12-дәріс. Бұрғылау сұйықтарының жұтылуы, оларды болдырмау және де жою үшін қолданылатын тампондық материалдар.

Ұңғылардың қандай түрлері болмасын, оларды бұрғылағанда көптеген шиеленістер кездеседі. Олар ұңғылар қабарғасының опырылып құлауы, ұңғы қабырғасындағы сазбалшықты тау жыныстарының ісініп ұңғы оқпанын бітеп тастау (сужение ствола скважины), ұңғылардың берілген бағыттан ауытқып қисайып кетуі, ұңғы қабырғасындағы тау жыныстарының ағуы және науа пайда болуы, бұрғылау сұйықтарының ұңғыларды бұрғылап жатқан кезде жоғалып кетуі және сол сияқты т.б.

Жоғарыда көрсетілген шиеленістердің ең ауыры да қиыны бұрғылау сұйығының жоғалып кетеуі болып есептеледі. Себебі бұрғылау сұйығы жоғалған жағдайда, технологиялық тәртіп (технологиялық режим) бұзылып ұңғы бұрғылау тоқталады.

Бұрғылау сұйығы жоғалған кезде жуу жүйесінің айналымы тоқталады. Сондықтан ұңғы қабырғалары опырылып құлайды, тау жынысын талқандаушы аспаптар салқындатылмай олар күйіп-пісіп қалуы мүмкін. Осындай шиеленістердің аяғы ұңғыдағы апатқа әкеліп соғады. Осындай жағдайларды болдырмау үшін бұрғылау сұйықтарының жоғалуын алдын алу қажет, ал егерде олар көмектеспеген жағдайда ұңғыда тампондық жұмыстар жүргізу қажет.

Бұрғылау сұйықтарының жоғалуының алдын алу немесе олармен күресу үшін сұйықтың жоғалу себебін анықтау қажет болады.

Бұрғылау сұйықтарының жоғалуының бірнеше себептері бар. Олар геологиялық және технологиялық болып екіге бөлінеді.

Геологиялық себептерге ұңғы қабырғасындағы жарқыншақтар, кеуектер, қуыстар, газбен судан босаған қуыстар мен жарқыншақтар және т.б. кіреді.

Технологиялық себептерге ұңғыға түсірілетін бұрғылау аспаптарын өте үлкен жылдамдықпен көтеріп-түсіру және ұңғыны бұрғылау тоқтатылып тұрғаннан кейін (жуу сұйығының шыр айналымы жоқ кезде) бұрғылау сұйығын айдайтын бұлқынды кенеттен үлкен қысыммен және шығынмен қосқан кезде болатын жағдайлар жатады. Мұндай жағдайларды «қабаттың сумен жарылу» деп атайды.

Көптеген жағдайларда технологиялық себептер геологиялық себептерге қосылып бұрғылау сұйығының жоғалуын ұлғайта түседі.

Геологиялық және технологиялық себептерге байланысты бұрғылау сұйығының жоғалуы:

• бірең-сараң (жарым-жартылай);

• қарқынды;

• толық;

• апатты

болып төрт түрге бөлінеді.

Бұрғылау сұйығы бірең-сараң жоғалған жағдайда жуу сұйығының шыр айналымы тоқталмайды. Соған қарамастан бұрғылау сұйығының қоймасы-зумфта бұрғылау сұйығының мөлшері азая береді. Мұндай жағдай, ұңғы қабырғаларында өте кішкентей жарықшақтар немесе қуыстар болғандардың себебінен болады. Оларды жою үшін, бұрғылау сұйығының ішіне әртүрлі толтырғыштар қосып ұңғыны бұрғылау беруге болады. Толтырғыштар бұрғылау сұйығымен бірге барып көлемі кішкентай қуыстар мен жарқыншақтарды тығындап тастайды да жуу сұйығының шыр айналымын қайта орнына келтіреді. Толтырғыштар ретінде ағаш үгінділері, ескі-құсқы шүберектер қалдығы, балықтардың қабыршағы және сабандар қолданылады.

Бұрғылау сұйықтары қарқынды жоғалу кезінде жуу сұйығының шыр айналымы тоқталады. Бірақта жуу сұйығы ұңғының сағасынан көрініп тұруы мүмкін. Мұндай жағдай ұңғы қабарғасында көлемі онша үлкен емес жарқыншақтар, кеуекпен қуыстар кездескенде болады. Егер қарқынды жоғалу туралы мәліметтер алдын-ала белгілі болса (геологиялық тілмеде көрсетілсе немесе геологиялы-техникалық құжатта белгіленсе), онда оны бодырмаудың ең оңай да, экономикалық жағынан тиімдісі де олардың алдын алу болып табылады. Ол үшін, бірең-сараң жоғалуыда қолданған толтырғыштарды пайдаланып бұрғылау сұйығының шыр айналымын қалыпты жағдайда келтіруге болады.

Егерде бұрғылау сұйығы алдын алуға жасалған шараларға қарамастан жұтылатын болса, онда ұңғыларды тампондау қажет. Жуу сұйықтары қарқынды, толық және апатты жоғалған кезде, тампондық жұмыстарды жүргізбес бұрын, бұрғылау сұйығының жұтылған жерін анықтап алу керек. Ол үшін ұңғылар ішінде: термометрия, резистометрия, расходометрия, телеметрия және т.б. зерттеулер жүргізеді. Осындай жұмыстардың негізінде бұрғылау сұйығы жұтылған аймақты және олардың мөлшерімен көлемін анықтайды. Содан кейін тампондық жұмыс жүргізу үшін қандай әдістер мен материалдарды пайдалану қажеттілігі белгіленеді. Осы жерде айта кететін бір жағдай тампондық материалдарды қолданбастан бұрын, бұрғылау сұйығын аэрация әдісін қолданып көруде қажет. Себебі бұрғылау сұйығының тығыздығын аэрациялау арқылы 0,8-0,9 г/см³-ге дейін азайтуға болады.

Бұрғылау сұйығы қарқынды , толық және апатты жұтылған кезде 10-11 дәрісте көрсетілген тампондық материалдарды қолдануға болады. Олардың ішіндегі ең тиімдісі цементтер, жеңілдетілген цементтер, тез қататын полимерлер және тез қататын сұйықтар болып есептеледі:

Негізгі әдебиеттер: НӘ 1 []

Қосымша әдебиеттер ҚӘ 17 [4-17]

Дәріс бойынша сұрақтар:

1. Ұңғылардағы бұрғылау сұйықтарының жұтылу себептері неде?

2. Геологяиылқ себептердің қандай түрлері бар?

3. Технологиялық себептердің түрлері және олар қалай пайда болады?

4. Бұрғылау сұйығының жұтылу түрлері?

5. Қарқынды жоғалу дегеніміз не?

13-дәріс. Тампондық ерітінділерін дайындау әдістері.

Тампондық ерітінділерді ұңғы ішіне тасымалдау үшін, әуелі оны жер бетінде дайындап алу қажет. Мұнай мен газ ұңғыларын тампондау үшін көбінесе цементараластырғыш машиналар мен цементтегіш агрегаттар қолданылады. Олардың барлығыда ЗИЛ-131А, КрАЗ-2571, КрАЗ-257 және ЗИА-157К сияқты жүк машиналарына орналастырылады.

Цементтегіш агрегаттардың ішіндегі ең көп тарағаны ЦЛ-320М, бұл агрегатпен ұңғыға бір секундта 23 литрге дейін цементтік сұйықтарды жеткізуге (апаруға, айдауға) болады. Мұндай мөлшердегі тампондық сұйықтарды жеткізу үшін қондырғыдағы бұлқын қысымы 4,0 МПа болуы қажет.

ЗЦА-400-А цементтеуші агрегат ЦА-320 м-ге қарағанда әлдеқайда қауатты, себебі агрегатта арнайы двигателі бар үш цилиндрлі цементтегіш бұлқын орналастырылған. Мұндай цементтегіш агрегаттармен секундына 33 литрге (33л/сек) дейін құм-топырақ қосқан цементтік сұйықтарды ұңғы ішіне, шегендеуші құбырлар мен ұңғы қабырғасының арасындағы сақиналы саңылауға жеткізуге болады. Цемент қоспаларды айдайтын цементтегіш бұлқынның ең жоғарғы қысымы 8,0 МПа тең. Осындай артықшылықтарына қарамастан бұл агрегат өндірісте ЦА-320М агрегатына қарағанда сиректеу қолданылады. Себебі оның құрылысының өте күрделілігінде.

4ЦА-100 цементтеуші агрегаты көбінесе суға бұрғылаған ұңғыларды цементтеу кезінде қолданылады. Себебі оның өнімділігі болғаны 8 л/с ғана.

Цемент-араластырғыш машиналардың өндірісте көп қолданылып жүрген СМ-4М және 2СМН-20 түрлері. Бұларда автомашиналарға орналастырылған. Құрамдарына бункер, араластырғыш (құрғақ цементпен суды араластыратын аспап), шнектің айналым санын реттейтін механизм, редуктордың муфтасы, есептеу-тексеру аспабы, қабылдағыш воронкадан және ағынды (напорный) құбырдан тұрады.

Цементті сұйықты, реттеуші шнектің көмегімен дайындайды.

СМ-4М мен 2 СМН-20 цементараластырғыш және ұңғыға цементайдағыш машиналардың бір-бірінен айырмашылығы, олардың таситын цементтің салмағы мен дайындалған тампондық сұйықтардың мөлшерінде.

СМ-4М машинасымен 4,0 тоннаға дейін құрғақ цемент тасымалдауға болса, 2СМН-20 машинасымен екі есе (8,0т), ал жол жақсы болса оданда көп цементті, яғни 9,0 тоннаға дейін алып жүруге болады.

2СМН-20 машинасының цементтік сұйықтарды дайындау өнімділігі 1,2м³/мин болса, СМ-4М болғаны 0,4-0,6м³/мин дайындауға болады. Сондықтан СМ-4М машиналары мұнай мен газ ұңғыларының жоғарғы жағын, яғни бағыттаушы құбырларды және кондукторларды цементтеуге қолданады.

Айтылған екі машинаны мұнай және газ ұңғылары өте терең болмаған жағдайда, тампондық материалдары ұңғы ішіндегі бұрғылау сұйығы жұтылған аймаққа жеткізіп тампондық жұмыстар жүргізу үшін пайдаланады.

Негізгі әдебиеттер: НӘ 1 []

Қосымша әдебиеттер ҚӘ 5 [49-61]

Дәріс бойынша сұрақтар:

1. Тампондау сұйығы - цемент ерітінділерін қалай дайындайды?

2. Құрғақ цементті қалай және қандай машиналармен дайындауға болады?

3. СМ-4М және 2СМН-20 цементараластырғыш машиналар қандай бөлшектерден тұрады?

4. ЦЛ-320М және ЗЦА-400А цементтегіш агрегаттардың бір-бірінен айырмашылықтары неде?

14-дәріс. Тампондау материалдарын ұңғы ішіне тасымалдау.

Ұңғылардың қандай түрі болмасын тампондау жұмыстарының нәтижесі, жақсы болуы үшін тампондық сұйықтар мен қоспаларды бұрғылау сұйығы жұтылатын жерге сапасын жоғалтпай жеткізу қажет.

Қазіргі кезде тампондық материалдарды ұңғылардағы жарықшақтарға, қуыстар мен кеуектерге тасымалдаудың келесідей әдістер кеңінен қолданылып жүр.

1. Ұңғы оқпаны арқылы тасымалдау.

2. «Екі тығын» арқылы жеткізу.

3. «Екі құбырмен» тасымалдау.

4. Арнайы тампондық снарядтармен тасымалдау.

5. Арнайы тампондық құрылғылар көмегімен жеткізу.

Ұңғылардың қандай пайдалы кен қазбаларына бұрғылауына байланысты және ұңғы тереңдігіне қарап көрсетілген әдістердің біреуін таңдап алу қажет.

Ұңғы оқпаны арқылы тасымалдау мұнай мен газ ұңғыларын цементтеу кезінде кеңінен қолданылады. Бұл әдіспен геологиялық барлау ұңғылары терең болмаған жағдайда, сазбалшықтан жасалған «шариктерді», қою тампондық қоспаларды, цементтік сұйықтарды, тез қатпайтын полимерлер мен қоспаларды тасымалдауға болады.

«Екі тығын» арқылы тампондық материалдар өте қою (паста) болса және ұңғылар онша терең болмаған жағдайларда қолданылады. Оның мәні, әуелі ұңғының диаметріне немесе ұңғыдағы шегендеуші құбырдың ішкі диаметріне сәйкестеп жасалған екі тығын жасайды.

Бірінші тығынды ұңғы ішіне түсіргеннен кейін, оның үстіне есептелген қажетті тампондық қоспаларды құяды да үстін екінші тығынмен жабады. Содын кейін екі жағынан тығындалған тампондық материалды бұрғылау құбырының тізбегінің немесе жуу сұйығының көмегімен ұңғыдағы жарқыншақ, кеуек және қуыстар аймағына жеткізеді. Екі тығын арасындағы тампондық қоспалар бұрғылау сұйықтары жұтылатын қуыстарды толтырып тампондайды, яғни жарқыншақтарды тағындап тастайды. Мұндай әдіс ұңғыдағы сұйық толық жұтылғанда және бұрғылау сұйығының жоғалған жері дәл белгілі болғанда ғана дұрыс нәтиже береді.

«Екі құбыр» арқылы тасымалдау әдісін, тек ұңғылардың диаметрі үлкен болған жағдайда ғана қолдануға болады, яғни мұнай мен газ ұңғыларында. Себебі ұңғы ішіне екі құбыр түсіріліп, оның шеттері (ұштары) бұрғылау сұйықтарының жұтылатын жеріне дейін жетіп тұруы қажет. Бұл әдісте бір құбыр арқылы цемент немесе полимер беріледі де, ал екінші құбырмен үдеткіш жеткізіледі. Айтылған сұйықтар, екі құбыр астында орналасқан араластырғышта араласып, бұрғылау сұйықтары жұтылатын жерлерге барып құйылып, сол жерлерде қатады. Мұндай сұйықтар тез қататын тампондық қоспалар қатарына жатады. Сондықтан мұндай әдісті бұрғылау сұйығының толық және апатты жұтулы кездерінде ғана қолданады.

Тампондық сұйықтар мен қоспаларды тасымалдау үшін өндірісте көптеген тампондық снарядтар және құрылғылар қолданылады.

Таңатаров Т. Жасаған снарядтар мен құрылғалардың жіктелуі бойынша олар келесідей үш топқа бөлінеді:

- қою иілімді тампондық материалдарды (пастообразный) жеткізуге арналған снарядтар;

- «құрғақ» тампондық материалдар цементпен гипс қосындысын тасымалдауға арналған снарядтар;

- тез қататын қоспаларды тасымалдайтын құрылғылар.

Бірінші және екінші топқа снарядтар көбінесе геолгиялық барлау ұңғыларын қатты пайдылы қазбаларға бұрғылағанда пайдаланады.

Үшінші топтағы құрылғыларды кейде олардың өздерін екі топқа бөлуге болады: тампондық снарядтар және тампондық құрылғылар деп.

Тампондық құрылғылар, мұнай мен газға бұрғылаған ұңғылардағы бұрғылау сұйығы жұтылатын аймаққа тампондық қоспаларды (екі сұйықтан тұратын цемент+үдеткіш және полимер+үдеткіш) апаруға арналған.

Осы топтағы снарядтың, құрылғылардан айырмашылығы, олармен көлемі аз материалдар (диаметрлері кішкентай) жеткізіледі. Сосын олар геологиялық барлау ұңғыларын тампондық қоспаларды тасуға арналған. Тампондық снарядтар мен құрылғылар жайлы толық мағлұматтарды Т.Таңатаровтың «Способы и технические средства доставки тампонажных материалов» деген оқу құралынан алуға болады.

Негізгі әдебиеттер: НӘ 1 []

Қосымша әдебиеттер ҚӘ 17 [12-71]

Дәріс бойынша сұрақтар:

1. Ұңғыларды тампондық материалдарды тасымалдаудың қандай әдістері бар?

2. «Ұңғы оқпаны бойымен» тасымалдайтын қандай жағдайларда қолданылады?

3. Тез қататын тампондық материалдарды ұңғы ішіне қалай тасымалдауға болады?

4. «Екі тығын» арқылы тасымалдаудың негізі неде?

5. «Екі құбыр» арқылы тасымалдау қандай ұңғыларда пайдаланады?

15-дәріс. Ұңғыларды бұрғылау және аяқтау кездерінде қоршаған орталарды, табиғатты және жер асты суларын қорғау шаралары.

Қазіргі кезде адамдардың шаруашылық жүргізуде қоршаған ортаға гигізілетін зияны күннен күнге өсуде. Өте қауіптісі өндірістердің қоқыс қалдықтары.

Осыған байланысты табиғатты қорғау мәселелері жоғары орын алуда. Ұңғыны бұрғылау жұмыстарын жүргізуде әр түрлі дәрежелі улы және зиянды заттар қолданылады. Бұрғылау ерітінділері және тампондық қоспалар әр түрлі химиялық реагенттерден кұралып, табиғатқа, жер қойнауына зиян келтіріп, қайта өңдеуге келмейтіндей жағдайда қалдыруда. Жүргізілген жұмыстардан кейін жүргізілген талдау нәтижелері бойынша бұрғылау сұйықтары жер бетіне құнарлы өсімдік қабаттарына өте зор зиян тигізіп, олардың қайта қалпына келуіне бірнеше жыл уақыт өтуі мүмкін.

Бұрғылау сұйығының құрамындағы хроматтар, хромды реагенттер, беттік активті заттар, өсімдік қабаттарды және тірі организмдерді тікелей уландырады.

Бұрғылау сұйықтарын және тампондық ерітінділерін қолдану кезіндегі қоршаған ортаны корғаудың шаралары мен талаптарын жасап, олардың тигідетін зиянды әсерлерін азайту немесе толығымен жою қажет. Бұл жерде айта кететіні тампондық қоспалардың қатаю процесіндегі тигізетін зияндары. Бірақ олардың үгілуі кезіндегі тигізетін әсері, бұл процестерден жылдамдығы жер қайнауының өзін-өзі тазарту жылдамдығымен салыстырғанда, оның зияны аз болады.

Бұрғылау сұйығының коршаған ортаға зиян тигізетін негізгі компоненттері (заттар):

1) әсерлі қатты фаза, әсіресе саз балшықтар;

2) бұрғыланған жыныстардың ұнтағы;

3) жуу сұйығының қасиеттерін реттеуге арналған химиялық заттар. Бірнеше рет қолданылған суда зиян келтіреді. Себебі ол бұрғылау кезінде әртүрлі әсерлі қабаттарда зиянды заттармен қанығады. Бұрғылау сұйықтары қолдану кезіндегі табиғатты қорғау шараларының кешеніне, бұрғылаудың алдында тигізетін зиянды әсердің алдын алу, бұрғылау жұмыстары біткеннен кейін пайдаланылған жерді қайта қалпына келтіру жұмыстары кіреді. Алдын-алу шаралары бұрғылау жұмыстары ұйымдастыру кезінде ескеріліп жасалады. Бұл кезде жуу сұйықтарының мөлшері, құрамындағы зиянды қоспалардың аз мөлшерде болуы қарастырылады. Сақтандыру шаралары төмендегідей болуы қажет.

1. Жуу сұйықтарын дайындау, тасымалдау жұмыстарын ұйымдастыру. Реагенттерді тасымалдау кезінде оларды қаптау. Қолданылатын ыдыстың бүтіндігі. Әсерлі компонентерге арнайы ыдыстар қолдану.

2. Жуу сұйыктарын және қолданылатын реагенттерді дұрыс сақтау. Контейнерлер, материалдар сақтауға арнайы шатырлар жасау. Науа жүйесіндегі жуу сұйығының жоғалуының алдын алу. Жауын суларының науа жүйесінен ағуын болдырмау керек.

3. Қолданылған жуу сұйығын дер кезінде химиялық өңдеу және тазарту керек. Жуу сұйығының қажетті мөлшерінен азайтпау.

4. Ұңғыны бұрғылау кезінде жуу сұйықтарын қайта қолдану тәсілдерін кең қолдану. Бұл әдіс қиын геологиялық жағдайларда әртүрлі қолданылатын жуу сұйықтарын ұңғыдан ұңғыға тасымалдау кезінде жоғары нәтиже береді.

5. Қажетсіз жуу сұйықтарын сақтау және оларды жою. Келесі жаңа жуу сұйығын дайындауда, қолданылған сұйықтың фазаларын қолдану.

6. Жуу сұйықтары реагенерациялау. Қасиеттерін жоғалтқан жуу сұйықтарын қайта өңдеу немесе басқа геологиялық жағдайларда қолдану немесе басқа комбинацияларда қолдану.

7. Ағын суларды пайдалану, ол үшін бұрғылау қондырғысын арнайы осы жағдайға байланысты жасалуы қажет.

8. Тампондық қоспаларды қолданылған қажетсіз жуу сұйықтары негізінде және ұңғыны жою кезінде қолдану.

9. Улы және зияны аз жуу сұйықтарын таңдау. Бұл жағдайда әр түрлі жұмыстар жасау керек: геологиялық жағдайларды анықтау, қажетті реагенттерді таңдау, болатын зияндарды жою технологиясын және улы компонентті ауыстыру дәрежесін анықтау.

10. Жуу сұйығының жұтылуының (жоғалуын) алдын-алу, ал жоғалу болған кезде оны тез және сапалы жою. Бұл сулы қабаттарды ластанудан сақтандырады. Себебі сулы қабат ауыз суы ретінде және шаруашылықта қолдануы мүмкін.

Айтылған сақтандыру шараларын жүргізу қосымша заттар мен шығындарды талап етеді. Кейбір шаралар бірден, ал кейбіреулері біраз уақыттан кейін нәтиже береді. Бірақ барлық сақтандыру шаралары міндетті түрде жасалуы керек.

Ұңғыны бұрғылап болғаннан кейін пайдаланылған жерді қайта орнына келтіру (рекультивация) кезінде айналу жүйесінің науаларын, тұндырғыштар мен қамбаларды тазартып, оның орнынан сол жерден алынған қабаттарымен (топырақтарымен) толтырып, қиып алынған өсімдік қабаттарын орнына қайта қою керек. Егер қамбалар дұрыс тазартылмаса, жуу сұйығының құрамындағы улы заттар сығылып жердің жоғарғы құнарлы қабатына зиян тигізеді.

Барлама ұңғыларды бұрғылау саласында өндірістік қоқыс шығындарсыз жұмыс істеу мүмкін емес. Жуу сұйығын бірнеше рет қолданған кезде әртүрлі қоқыстар пайда болады: бұрғыланған жыныстардың ұнтағы, жуу ерітіндісінің сұйық фазасы, улы реагенттер т.б. Осыған байланысты қолданылған жуу сұйықтарын жою табиғатты қорғау мәселелерін шешуде негізі бір орын алады.

Жуу сұйығын жоюдың күрделілігі, оның түріне және құрамына байланысты. Дисперсиялық жүйелерді зиянсыздандыру өте қиын. Себебі бұл кезде тазартудың толық кешенін жүргізу керек: механикалык, физика-химиялык және биологиялық. Қолданылатын жуу сұйыктарының аз көлемі, ұңғылар аралығының алыстығы, жуу сұйығы түрлерінің және реагенттерді көптігі казіргі кезде оларды өндірістік жағдайда тазартудың мүмкіншілігі болмай тұр. Балшық ерітінділерін құрғату және дисперсиялық жүйелерді бөлу операциялары қиын.

Қолданылған жуу сұйықтарын тазарту үшін арнайы сериялык механизмдер жоқ, ал тазарту жұмыстары төмендегідей тәртіпте орындалады.

Жуу сұйығының құрамындағы қатты фазаны тұндыру және коагуляциялау, тұндыру сұйық фазаның мөлдірлігіне байланысты; коагуляция рН=5,7 дейінгі күкірт қышқылын немесе флокулянттар мен коагулянттар енгізу арқылы; зиянды компоненттерді нейтрализациялау тазарту шараларының кешеніне: сұйылту, тазарту және зиянсыздыру, аэрациялау кіреді.

Бұл жұмыстарды жүргізудің оңай (жеңіл) жолы тазартуды арнайы тұндырғыштарда жүргізу. Арнайы тұндырғыштарда қатты фазалы шөккеннен кейін бактериялық өңдеу жүргізуге болады. Бактериялық тазарту полимерлермен өңделген ерітінділерде жақсы нәтиже береді.

Науа жүйесін және қабылдағыш, тұндырғыш қамбаларын жою кезінде су жұтқыш өндіріс қалдықтарын пайдалануға болады: опилка, стружка, өсімдік қалдықтары және т.б. Бұл жол қолданылған жуу сұйығының құрамында зиянды компоненттер болмаған кезде ұсынылады.

Қолданылған жуу сұйықтарын жоюда өте күрделі жағдай ерітінділердің әсерлі қатты фазалардағы зиянды компоненттерінен тазарту. Балшық ерітінділерінің қатты фазасын кальций гидроқышқылымен қатайтып құрылыс материалы ретінде қолдануға болады. Кейде балшық ерітінділерін және құрамдас реагенттерін, полимерлер арқылы да қатайтуға болады. Бұл қоспаларда құрылыс материалдары ретінде қолдануға болады. Себебі қатайған қоспаның үгілуі өте баяу өтеді, өсімдік қабатына зиянды әсер тигізбейді.

Зиянсыз бұрғылау ұнтағы тұндырғыштарда қатырылып, үстін топырақпен жуып тастайды, ал улы заттары бар бұрғылау ұнтағы зиянсыздандырып, содан кейін көміледі (жерленеді). Мұнай эмулсиялық ерітінділер, жоғары температурада термиялық өңдеуден өткізеді.

Барлық жұмыстар санитариялык қызмет талаптарына сәйкес жасалуы керек.

Негізгі әдебиеттер: НӘ 1 [68-73]

Қосымша әдебиеттер ҚӘ 6 [153-156], [233-237]

Дәріс бойынша сұрақтар:

1. Жуу сұйықтарының қоршаған ортамен жер асты суларында қандай әсер етеді?

2. Химиялық реагенттермен жұмыс жасағанда қандай еңбек қорғау шараларын сақтау қажет?

3. Ұңғы бұрғылап бітіргеннен кейін жуу сұйығын қалай тазалау немесе өңдеу қажет?