Бұрғылау ерітінділері. Балшық ерітінділері

 

Жоспар

 

 

Кіріспе......................................................................................................................3

 

І Бөлім Бұрғылау ерітінділері туралы түсінік

1.1. Ерітінділердің түрлері......................................................................................5

1.2. Балшық ерітінділерін  өңдеу............................................................................6

1.3. Балшық ерітіндісін  дайындау..........................................................................9

 

ІІ Бөлім Балшық ерітіндісін дайындау

2.1. Балшық ерітіндісінің  құрамы........................................................................11

2.2. Балшық ерітіндісінің  өзгеріске ұшырауы....................................................13

2.3. Балшық ерітіндісінің параметрлерін анықтау.............................................15

2.4. Балшық ерітінділерін  тазалау........................................................................24

 

Қорытынды..........................................................................................................27

 

Пайдаланылған әдебиеттер...............................................................................29

 

 

 

 

 

Кіріспе

 

Бір заттың ішінде екінші заттың біркелкі таралып кетуін ерітінді дейді. Еріткіш заттың ішіндегі еріген зат бөліктерінің іріліктеріне қарай, ерітінділер нағыз, коллоидты және суспензиялы болып бөлінеді.

  Нағыз ерітінділер мөлдір келеді және ерітілген заттың бөліктері көп уақытқа дейін өзгерместен өз қасиетін сақтай алады. Тұз, қышқыл және сілті ерітінділері нағыз ерітіндіге мысал бола алады.

   Коллоидты ерітінділер ішіндегі бөліктер көптеген молекулалардан тұрады. Бұл ерітіндінің сапасы еріген бөліктерінің ірілігіне байланысты болады. Бөлік іріліктері кіші болса, көп уақытқа дейін коллоидты ерітінді өз қасиетін бұзбайды. Зат бөліктерінің қандай мөлшерде ұсатылғанын дисперсиялық көрсеткіш дейді. Коллоидтық ерітінділер біраз уақыттан кейін өздерінің қасиетін жоя бастайды. Еріген зат тұнба болып шөгеді де, іркілдек масса тәрізденеді. Коллоидтық ерітінділерге сұйық тшыны, желатин, желім т.б. жатады.

   Суспензиялық ерітінділерінің ішіндегі зат бөліктерінің іріліктері коллоидтық ерітіндінің бөліктерінен де ірірек келеді. Суспензиядағы бөліктерінің ірілігі 0,0001 мм-ден 1 мм-ге дейін жетуі мүмкін.

 Балшық ерітіндісі  су мен балшықтан тұрады. Ол  екеуін механикалық әдіспен араластырғанда  тұрақты қасиеті бар, физика- химиялық  қосынды шығады. Оны балшықты  суспензия дейді.

   Балшық ерітінділерін коллоидты-суспензиялы ерітінді деп атайды. Себебі оның ішіндегі заттар бөліктерінің іріліктері коллоидты және суспензиялы ерітінділер бөліктеріндей бола береді. Балшық ерітіндісінің қасиетін коллоидты ерітіндінің қасиетіндей деуге болады.

   Балшық ерітіндісінің сапасы, оның құрамына кіретін су мен балшықтың сапаларымен тығыз байланысты. Әр түрлі балшықтан жасалған балшық ерітінділерінің физика-химиялық қасиеттері де әр түрлі.

Балшық ерітіндісін өңдеу үшін қолданылатын реагенттерді дайын балшық ерітіндісіне қоспай, оны дайындайтын суға қосқан ерітіндінің сапасын жоғарылатады. Реагент балшық ерітіндісінң барлық көлеміне бірдей жайылуы үшін оны жуу сұйығы ағатын науаға сыздықтатып құя отырып араластырған дұрыс. Реагентті мөлшерден артық қосса, балшық ерітіндісінің сапасы төмендейді. Спирт бардасы сульфитінен, кальцийлендірілген және каустикалық содадан жасалған реагенттерді ұстап тұрудың қажеті жоқ. Бұларды дайындалысымен балшық ерітіндісіне араластыра беруге болады.

 

І. Бұрғылау ерітінділері туралы түсінік

1.1 Ерітінділердің түрлері

 

   Бір заттың ішінде екінші заттың біркелкі таралып кетуін ерітінді дейді. Еріткіш заттың ішіндегі еріген зат бөліктерінің іріліктеріне қарай, ерітінділер нағыз, коллоидты және суспензиялы болып бөлінеді.

  Нағыз ерітінділер мөлдір келеді және ерітілген заттың бөліктері көп уақытқа дейін өзгерместен өз қасиетін сақтай алады. Тұз, қышқыл және сілті ерітінділері нағыз ерітіндіге мысал бола алады.

   Коллоидты ерітінділер ішіндегі бөліктер көптеген молекулалардан тұрады. Бұл ерітіндінің сапасы еріген бөліктерінің ірілігіне байланысты болады. Бөлік іріліктері кіші болса, көп уақытқа дейін коллоидты ерітінді өз қасиетін бұзбайды. Зат бөліктерінің қандай мөлшерде ұсатылғанын дисперсиялық көрсеткіш дейді. Коллоидтық ерітінділер біраз уақыттан кейін өздерінің қасиетін жоя бастайды. Еріген зат тұнба болып шөгеді де, іркілдек масса тәрізденеді. Коллоидтық ерітінділерге сұйық тшыны, желатин, желім т.б. жатады.

   Суспензиялық ерітінділерінің ішіндегі зат бөліктерінің іріліктері коллоидтық ерітіндінің бөліктерінен де ірірек келеді. Суспензиядағы бөліктерінің ірілігі 0,0001 мм-ден 1 мм-ге дейін жетуі мүмкін.

 Балшық ерітіндісі  су мен балшықтан тұрады. Ол  екеуін механикалық әдіспен араластырғанда  тұрақты қасиеті бар, физика- химиялық  қосынды шығады. Оны балшықты  суспензия дейді.

   Балшық ерітінділерін коллоидты-суспензиялы ерітінді деп атайды. Себебі оның ішіндегі заттар бөліктерінің іріліктері коллоидты және суспензиялы ерітінділер бөліктеріндей бола береді. Балшық ерітіндісінің қасиетін коллоидты ерітіндінің қасиетіндей деуге болады.

   Балшық ерітіндісінің сапасы, оның құрамына кіретін су мен балшықтың сапаларымен тығыз байланысты. Әр түрлі балшықтан жасалған балшық ерітінділерінің физика-химиялық қасиеттері де әр түрлі.

1.2. Балшық ерітінділерін өңдеу

 

    Егер балшық ерітіндісі сапасы нашар балшықтан немесе ащы сумен жасалса, оның маңызын арттыру үшін химиялық реагенттермен өңдейді.Бұл әдіспен тек жаңадан жасалған ерітінділерді ғана емес, бұрын пайдаланылған ерітінділердің параметрлерін де түзетеді.

    Химиялық реагенттерге электролиттер мен коллоидтар жатады. Электролиттердің ішінен көбінесе реагент ретінде каустикалық соданы, кальцийлендірілген соданы және сұйық шыныны қолданады.

    Коллоидтардың ішінен жиі қолданылып жүрген реагенттер: көмірлі сілті, шымтезекті сілті және спирт бардасынң сульфиті.

    Көмірлі сілті реагенті. Мұны балшық ерітіндісінің су беру параметрін азайтуға, тұрақтылықты өсіруге және тұтқырлығын азайтуға қолданады. Оны қосқанда ерітіндінің сыбағалы салмағы азаюы мүмкін. Көмірлі сілті реагентінің құрамы қоңыр түсті тас көмірдің порошогі мен каустикалық содадан трұрады. Қоңыр көмірдің құрамында суға ерімей тек сілті ерітіндісіне еритін гуминді заттар болады. Осы заттар балшық бөліктерінің сыртынан қорғаушы қабықтар жасайды. Гуминді заттар жылдам ерімейді, сондықтан дайындалған көмірлі сілті реагентін балшық ерітіндісіне бір тәуліктен кейін араластырады. Қоңыр көмірдің құрамында орта есеппен 10 проценттен 40 процентке дейін гуминді заттар кездеседі.

Жаңа дайындалған реагенттің құрамында 1,2 – 1,5 процнт, ал 24 сағат сақталғаннан кейін 4 – 6 процент гуминді заттар болады. Бұл реагентті дайындау үшін елеуіштен өткізілген қоңыр көмірдің майда порошогын және каустикалық соданы су қосып араластырады. Бұл жұмысты балшықараластырғыш машинаның көмегімен орындайды. Көлемі 1 м3 суға салмағы 100 – 130 кг құрғақ көмір порошогы, 10 – 30 кг құрғақ каустикалық сода қосылады. Өоңыр көмірдің ылғалдылығы табиғи жағдайда 20 - 25 процент болғандықтан, мұндай көмірден 120 – 200 кг салған жөн. Балшық ерітіндісінің құрамына көмірлі сілті реагентін көп қосып жіберетін болса, оның тұрақтылығы нашарлап, тұтқырлығы көтеріліп, оған жабысқақтық қасиет пайда болады. Осының салдарынан скважинаның қабырғасына балшық қатпарлары жабысып, бұрғы снаряды скважинада тұтылып, жоғары көтерілмей аварияға ұшырауы мүмкін.

    Балшық ерітіндісіне қосылатын дайын реагенттің көлемін лабораторияда анықтайды. Жұмыс жағдайында реагенттің көлемін балшықтың құрамына байланысты алады. Әдетте 1 м3 балшық ерітіндісіне көлемі 30 – дан 250 л – ге дейінгі көмірлі сілті реагентін қосады.

     Шымтезекті сілті реагенті. Құрамында жоғарыда айтылып кеткен гуминді заттар бар. Сондықтан бұл реагент  дайындалған соң бір тәуліктен кейін балшық ерітіндісіне араластырады. Мұнымен өңделген балшық ерітіндісінң тұтқырлығы өте жоғары, сыбағалы салмағы аз болады. Шымтезекті сілті реагентімен өңделген балшық ерітінділерін жуу сұйығы көтерілмей жоғалып кеткенде және жуудың шырайналма ағысын қайта қалпына келтіру үшін қолданады.

     Бұл реагентті дайындауға көлемі 1 м3 суға салмағы 100 кг құрғақ шымтезек және 17 – 20 кг құрғақ каустикалық сода араластыралы. Дайындалған шымтезекті сілті реагентін көлемі 1 м3 балшық ерітіндісіне 150 – ден 300 л – ге дейін қосады. Дегенмен бұл реагент балшық ерітіндісінің су беру параметрін, көмірлі сілті реагентіндей тым азайтпайды.

     Спирт бардасының сульфиті. Бұл спирт жасайтын заводтардың қалдығы. Өндірісте қатты не 5 процентті ерітінді күйінде қолданылады. Қатты түрінің сыбағалы салмағы 2,3, ал ерітіндісінікі 1,2. Қатты түрін қолданар алдында суға ерітеді, ал сұйық түрін сумен араластырады. Су көлемін ерітінді көлемінен үш есе аз алады. Көлемі 1 м3 реагент дайындауға, салмағы 400 кг спирт бардасы сульфитінің қатты түрі, 40 – 70 кг құрғақ каустикалық сода жұмсалады. Араластыратын судың температурасы 60 – 800 болуы керек. Көлемі 1 м3 балшық ерітіндісін өңдегенде 30 – дан 150 л – ге дейін осы реагентті қосады. Онымен өңделген балшық рітінділері жылдам көбіктенгіш келеді, соған байланысты көбік азайтқыш ретінде ерітіндіге мұнай қосқан жөн. Құрамында тұз көп тау жыныстарын бұрғылағанда, спирт бардасы сульфитімен өңделген балшық ерітіндісіне ас тұзын қосады. Ас тұзының салмағы балшық салмағының 20 – 30 процентіндей болуы керек, бұл реагент балшық ерітіндісінің тұтқырлығы мен су беру параметрін азайтады.

    Балшық ерітіндісін өңдеу үшін қолданылатын реагенттерді дайын балшық ерітіндісіне қоспай, оны дайындайтын суға қосқан ерітіндінің сапасын жоғарылатады. Реагент балшық ерітіндісінң барлық көлеміне бірдей жайылуы үшін оны жуу сұйығы ағатын науаға сыздықтатып құя отырып араластырған дұрыс. Реагентті мөлшерден артық қосса, балшық ерітіндісінің сапасы төмендейді. Спирт бардасы сульфитінен, кальцийлендірілген және каустикалық содадан жасалған реагенттерді ұстап тұрудың қажеті жоқ. Бұларды дайындалысымен балшық ерітіндісіне араластыра беруге болады.

    Жұмысқа қолданылып ескірген балшық ерітіндісінің де сапасын жақсартып, параметрлерін бұрынғы қалпына келтіруге болады. Мұндай ерітінділерді де жоғары да айтылып өткен химиялық реагенттермен өңдейді. Бұл жұмыстың ешқандай өзгешелік ерекшелігі жоқ, ол үшін ескірген ерітіндіге керекті мөлшердегідей реагент қосады. Реагенттің мөлшерін тәжірибе жасап анықтайды. Егер ескірген ерітіндінің параметрлері реагент қосқаннан өңделмесе, жаңадан балшық пен су қосады. Сапасы тым нашарлап кеткен ескі ерітінділерді өңдеудің қажеті жоқ. Оларды ауыстырып жаңа ерітінді қолданған жөн.

                      

1.3. Балшық ерітіндісін дайындау.

 

   Бұрғыланатын скважина алыс жерде болса немесе басқа скважиналардан бұрыстау жерде тұрса, балшық ерітіндісін скважинаның басында әдейі орнатылған балшықараластырғыш машинамен дайындайды. Жұмыскөп уақытқа созылмаса және скважина саны аз болса, уақытша жылжымалы балшық станциясын орнатады. Барлау жұмысы бірнеше жылға созылса, жұмыс көлемі көп болса, балшық ерітіндісін дайындайтын тұрақты балшық станциясын немесе заводын тұрғызады. Егер скважина балшық шөгінділерін бұрғылап өтетін болса, скважинаны химиялық реагентпен өңделген, балшық салынбаған сумен жуады. Мұндай жағдайда скважинадан дайын балшық ерітіндісі шығады. Шыққан ерітіндіні жинап басқа скважиналарға жібереді.

    Ерітіндіні балшықараластырғыш машиналармен дайындайды, олар әр түрлі болады. Балшық ерітіндісін кесеке балшықтан жасағанда, көбіне механикалық балшықараластырғыш машиналарды қолданады. Олардың біліктері тік немесе жатық жағдайда орналасқан. Осыған байланысты оларды екі топқа бөледі: біріншісі – тік балшықараластырғыштар, екіншісі – жатық балшықараластырғыштар. Бұларда білік саны біреу немесе екеу болуы мүмкін, сол себепті олар бір немесе екі білікті балшықараластырғыштар деп аталады. Бұлардың сыйымдылығы 0,3 м3 – ден кейде 4 м3 – дейін болуы мүмкін.

    Жатық балшықараластырғыштың  білігіне 3 қалақтар 4 бір – біріне 900 бұрыш жасайтындай етіп орнатылады. Балшықараластырғыштың денесі мен қалақтың арасындағы саңылау 30 – 35 мм – дей болуы керек. Араластырғыштың жоғарғы жағында балшық салатын тормен жабылған люк 7, астында дайын ерітіндіні шығаратын шүмек 5 және бүйір бетінде айналдыру үшін қолданылатын шкивтер 1 және редуктор 2 орналасқан. Кей жағдайда балшық ерітіндісі жылдам дайындалу үшін қалақтардың бірімен – бірін шынжырмен жалғастырып қояды. Екі білікті араластырғыштардың бір – біріне қарсы айналатындықтан, ерітіндіні жылдам дайындайды.

   Балшық ерітіндісін  дайындау үшін люк арқылы араластырғыштардың ішіне су құяды. Судың көлемі біліктің деңгейінен аспауы керек. Судың үстіне химиялық реагент құйып 5 – 10 минуттай, оның үстіне кесек балшық толтырып 40 – 60 минуттай араластырады. Бұдан кейін балшықараластырғыш толғанша су құйып 20 – 30 минут араластырады. Осы жұмыстан кейін араластырғышты тоқтатып, дайындалған балшық ерітіндісін астындағы шүмегі арқылы қамбаға құяды. Араластырғышқа салынған кесек балшықтың өлшемдері 5 см – ден аспауы керек. Балшық пен реагентті көлемі белгілі ыдыспен өлшеп салады. Балшықты кальцийлендірілген сода құйылған суға салып, бір тәулік бұрын жібітіп қойса, ерітінді жылдам жасалады. Балшықараластырғыштардың өнімділігі әр түрлі. Мысалы: сыйымдылығы 4 м3 – ге тең араластырғышпен бір тәулікте көлемі 80 – 100 м3 – дей балшық ерітіндісін дайындауға болады.

    Балшық ерітінділерін  кей уақытта елеуішпен өткізілген  балшықтың порошогынан жасайды. Балшық порошогынан жасалатын  ерітіндіні гидравликалық балшықараластырғыштың  көмегімен дайындайды. Гидравликалық  балшықараластырғыш балшық порошогын салатын воронкадан, су жіберілетін құбырдан, араластырғыш – бағыттағыштан және ерітінді шығаратын құбырдан тұрады. Құбырдан шыққан су жолда балшық порошогын өзімен бірге ала кетіп, сауыттың ішінде араласады. Осылайша дайын болған ерітінді сауыттың арнаулы құбыры арқылы сыртқа шығады. Балшық заводында дайындалған ерітінділерді сұйық жіберетін құбырлар жолымен скважиналарға жібереді. Егер скважина алыс болса, ерітіндіні цистернасы бар автомашинамен тасып апарады.