Бұрғылау және тампондау сұйықтары УМК. азастан Республикасы Білім жне ылым министрлігі . И. Стбаев атындаы аза лтты техникалы университеті
 Скачать 2.8 Mb.
|
|
10-дәріс. Тампондық материалдарын жіктеу негізі. Цементтер. Қазіргі кезде ТМД және алыс шетелдерде көптеген тампондық материалдар жасалынып өндірісте қолданылып жүр. Олардың ішінде ең көп тарағаны органикалық емес заттар-цементтер және т.б. Ал органикалық материалдардың арасындағыларда жиі қолданылып жүргені синтеикалық смолалар. Кейінгі кездерде өндірісте құрастырылған тампондық материалдарда кеңінен қолданылып келеді. Олардың құрамы органикалық емес заттар мен полимер қосындылардан тұрады. Барлық тампондық материалдардың сұйық фазасы ретінде су қолданылады. Негізгі көмірсутекті тампондық сұйықтар ерекше (специфичный) жағдайларды пайдаланатындықтан сиректеу қолданылады. Тампоындық қоспаларды (сұйықтарды) төмендегідей жіктеуге болады.
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.
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 2CaOSiO2, үш кальций алюминат 3CaOAL2O3, 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:
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 зерттелетінматериалды 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  және  жиілігі коаксиалдық цилиндрлік жүйе жағдайында анық есепке беріледі. Бұл шамалар сақиналы саңылау үшін тұрақты емес. Сондықтан  радиустар арасындағы қатынаспен жұмыс жасау қажет. Қозғалу кернеуінің жиілі және тұтқырлығын  анықтау 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 жиілігі  сынама 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 сызықтың  Гц 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 РТ 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). мен өлшемдерін 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:
|