Брылау ралыны бекітіліп алу факторлары жне себептері
ымада брылау ралыны трып алуы деп брылау ралыны озалу абілетіні жоалуын айтады жне оны арнайы шараларды олданбай алпына келтіру ммкін емес. Брылау ралыны бекітілуі жиі кездеседі жне крделіктерді ауыр трлеріне жатады.
Бекітіліп алуды жоюа кететін уаытты меншікті шыындары келесі формуламен есептелген:
(11.1)
мндаы тпр – бекітіліп алуды жоюа кететін уаытты меншікті шыыны, ст-ч/1000 м; т – бекітіліп алуды жоюа кететін уаытты жалпы шыыны, ст-ч; L – брылау клемі, тыс. м.
Тменде жеке ПГО бойынша бекітіліп алуды жоюа кететін уаытты меншікті шыындары (ст-ч/100 м) крсетілген.
«Камчатгеология»..................... 3,0
«Дальгеология»......................... 3,3
«Красноярскгеология».............. 11,8
«Запсибгеология»...................... 16,0
«Бурятгеология»........................ 12,2
«Иркутскгеология».................... 21,1
«Уралгеология»......................... 22,1
«Севвостгеология».................... 27,2
«Приморгеология».................... 27,4
«Башкиргеология».................... 48,3
«Читагеология».......................... 166,3
Кріп отыранымыздай, уаытты е жоары шыындары, сонымен атар бекітіліп алуды жою крделіктері ПГО «Читагеология» жне «Башкиргеология» байалан. Уаыт шыындары ПГО «Приморгеология», «Севвостгеология», «Уралгеология», «Иркутскгеология» жне т.б. да біршама жоары.
Он ш геологиялы йым бойынша алынан материалдарды талдау брылану бойынша таужыныстар дрежесі жоарлаан жне ыма диаметрі тмендеген (151-ден 59 мм-ге дейін) сайын бекітіліп алуды жоюа кететін уаыт шыыны жоарлайтыны крсетеді. Бл мліметтер 90-85 % ытималдылы мндері жне сйкесінше корреляция крсеткіштері 0,49 жне 0,42 мндері бойыншаалынан.
Барлау ымаларыны тередігі 3000 м дейін жоарлауы жне рамында атты фазасы бар ерітінділерді олданан кезінде бекітіліп алу ммкіндігі жоарлайды. атты пайдалы азбалара ымаларды брылау тжірибесінде бекітіліп алуды профилактикалау жне жою дістерін даму себептерін зерттеуге аз кіл блініп келеді. Соы жылдары бекітіліп алуды пайда болуы бойынша лкен зерттеу жмыстары мнай ымаларын брылаумен байланысты йымдарда жргізіліп жатыр. Мнай жне газа пайдалану ымаларын брылау облысынан бекітіліп алу бойынша белгілі мліметтерді барлау брылау тжірибесіне кшіру ммкін емес екені белгілі. Біра бекітіліп алуды жалпы алыптасу тенденциялары, оларды профилактикалау жне жою дістері рине ескерілу ажет.
Мнай жне газа брылау кезінде бекітіліп алуды бірнеше жіктелуі бар. А.К. Самота оларды ш топа бледі: ысымны ауытуынан, брылау ралыны трып алуынан жне ыма опаныны тарылуынан пайда болан деп. Л.М. Дюков жне И.И. Ханмурзин уаыт шыынымен жне оларды жоюа кететін материалдармен бааланатын бекітіліп алуларды крделілік дрежесі бойынша арастырады. Осыан сйкес, барлы бекітіліп алулар олармен келесі реттілік бойынша орналастырылан: циркуляцияны жоалуысыз бекітіліп алу, циркуляцияны жоалуымен бекітіліп алу, апаттармен бірге жретін бекітіліп алу (ымаа заттарды лап кетуі, брылау ралыны бзылуы жне т.б.).
М.Р. Мавлютов бекітіліп алудан баса, келесі крделіктер трлерін де ескеруді сынан: созылып алу, отырылып алу, трып алу, айналып кету. ымадан ктеру кезінде брылау валыны созылып алуы дегеніміз белгілі ктеру ондырысы жне брылау ралын пайдалану ережелерімен берілген шектік мніне дейін ауырлы кшін біршама жоарлатуды айтады. Брылау бырларыны отырып алуы –тар жерлерді, науаларды, кертпештерді брылау ралымен ткен кезінде ілмекке салма индикаторы бойынша белгіленген жктемені біршама тмендеуін айтады. Трып алу деп – ыманы біршама исайтылан учаскесіне, науалара, тар жерлерге отырып алуы сипатты болатын брылау бырлар баанасыны озалуына кедергіні айтады. Кшті жне айналу моментіні біршама жоары болуы айналып кетуіне сипатты. Барлы арастырылан крделіктер бекітіліп алуа айналады. Біра оларды осылай блінуі белгілі дрежеде жанама белгілері бойынша бекітіліп алуды алашы себептерін анытауа ммкіндік береді, ал бл бекітіліп алуды белгілі трін профилактикалау жне жою бойынша дрыс шешімді абылдау шін біршама маызды.
Бекітіліп алу генезисіне анытау крделігі оларды белгілі біршама сас болып келетінмен байланысты. Осылай, циркуляцияны жоалусыз бекітіліп алу келесі жадайлардан туындауы ммкін: абата репрессиямен (дифференциалды трып алу), науаны тзілуі, таужыныстарды жеке сынытарымен, тсіп кеткен затпен, жмыстарды жою кезінде зілген брылау бырларды бір блігімен брылау ралыны бекітілуі жне т.б. циркуляцияны жоалуымен бекітіліп алулар – шламны жиналуымен, ыма опаныны тарылуымен, таужыныстарды опырылуымен, алмазды коронканы жанып кетуімен жне т.б. байланысты.
Бекітіліп алуды барлы трі шін сипатты негізгі жана белгі бар – брылау бырлар баанасыны бос айналуы кезінде айналу моментіні жне брылау ралыны ктерілуі кезінде ауырлы кшіні жоарлауы.
Бекітіліп алу трлерін анытау шін р белгілі жадай кезінде бекітіліп алу рдісіні ерекшеліктерін аынтауа жне кшейтуге ммкіндік беретін факторлар мен себептер туралы наты мліметтерді білу ажет.
атты пайдалы азбалара ымаларды брылау жадайларына келесі трып алу трлері атысты: ыма опаны ттастылыыны бзылуы (тарылу, уыстарды, науаларды тзілуі), ерітінді жне ыма опаныны ластануы (атты фазамен, карбонаттармен, цементпен, тздармен, абатты сулармен жне т.б.). Бекітіліп алуды ерекше трлеріне абата репрессиядан, колонкалы бырда кернні трып алуынан, алмазды таужыныстарды бзушы ралды жанып кетуінен пайда болады.
Сонымен атар, колонкалы жинаты жоары, шеткі жне толы бекітілуі бар. Жоары бекітілу кезінде шлам немесе таужыныстар тыыны ыма опаны колонкалы бырды брылау быралара ту немесе одан жоары дегейде жауып алады немесе ктеру кезінде брылау ралы ыма абырасынан борпылда жне алы сзілу абыын сырып аланда. Бл жадайда брылау ралы айналып, тмен арай жылжи алады. Ал ктеру болса иындатылан немесе ммкін емес болады. егер бекітіліп алуды бірінші фазасында сйкес шараларды олданбай, ктеруді жаластыратын болса, онда бекітіліп алуды екінші фазасы орын алуы ммкін – ыма бойынша жуу сйытыыны циркуляциясы толы тоталып, айналу жоалып шламды тыынны тыыздалан учаскесінде брылау ралыны трып алуы. Шеткі трып алу – ыма абырасы жне брылау ралы арасындаы кеістікке таужыныстар сынытарыны, металды тсіп кетуі. Толы трып алу – колонкалы жина шеткі беті, сонымен атар жоарыдан трып алан кезінде орын алады. Бл жадайда брылау бырлар баанасы, детте, айналмайды жне ыма опаны бойынша озала алмайды.
Шегендеу бырларды е таралан бекітіліп алу оларды таужыныстармен за байланысу кезінде орын алады (оларды ымаа орнатудан бастап ыманы жабу немесе жою кезінде оларды шыаруа дейін). Бл шегендеу бырларды арты шыындалу себебі болып келеді.
Жоарыда айтылан р беткіліп алу трі шін негізгі факторлар сипатты болып келеді. Мысалы, дифференциалды бекітіліп алу шін – ымада ысымны ауытуы, брылау ралыны озалмауы жне ыма абырасында сзілу абыыны таралуы. Алмазды ралды жанып кетуі шін ыманы тередету кезінде оны температуралы режиміні бзылуы. ыма опаны ттастылыыны бзылуы, ластануы жне т.б. сияты бекітіліп алу трлері шін негізгі факторлар кітапты сйкес блімдерінде талданады.
Брылау ралыны бекітілуін кшейтетін себептер ш топа блінеді: геологиялы, технологиялы жне йымдасты. Крделіктерді баса трлерінде сияты геологиялы себептер жойылмайды, ал аландары жойылады.
Геологиялы себептер: геологиялы имада трасыз су жне жылуа сезімтал таужыныстарды, саздарды, сазрамды таужыныстарды, тздар шгінділеріні, цементтік материалы мз болып келетін мгілік мзды таужыныстарды, цементтелмеген шгінді жне бзылан таулы, сонымен атар ткізгішті таужыныстарды; атты абатшалар осындылары бар жмса шгінділерді таралуы; абатты суларды рамы жне минералдану дрежесі, бекітіліп алу белдемінде температураны ауытуы.
Технологиялы себептер: негізінен жуу технологиясы мен режиміні ртрлі бзылу трлері, оны ішінде белгілі геологиялы жадайлар шін жуу сйытыыны жне оны параметрлеріні сйкес келмеуі. Бл таужыныстарды опырылуына, отырып алуына, бзылуына, ыма опанына аып кетуіне, ткізгішті таужыныстармен крсетілген абата репрессияа шырауына келуі ммкін. Сонымен атар технологиялы себептерге ерітіндіні коагуляциясына, шламны тнып алуына, ыма опанында сальникатерді тзілуіне келетін жуу сйытыыны ластануы (атты фазамен, цементпен жне т.б.) жатады. Осы себептер тобына: брылау станогыны шпиндель патрондарын айта бекіту, ктеру-тсіру жмыстарын жргізу кезінде брылау ралыны озалысыны тотауы , ыма опаны кенет исаюы, брылау ралын крделіктер ммкін болатын белдемде алдыру, ыманы стсіз конструкциясы, оны ішінде брылау ралы, шегендеу бырлары жне ыма абырасы арасындаы кішкентай саылаулар; таужыныстар бойынша брылау ралы йкелісіні жоарлауы, алмазды таужыныстарды бзушы ралыны жанып кетуі кіреді.
йымдасты себептер: брылау бригада мшелеріні нашар маманды дайындыы, ртрлі трып алулар, оны ішінде ымаа кездейсо заттарды тсіп алуынан.
Бекітіліп алу брылау німділігін ана тмендетпей, сонымен атар толы ыманы немесе оны бір блігіні жоюлуына келуі ммкін, себебі брылау ралыны бекітілуі жиі брылау бырлар баанасыны зілуімен аяталады. Бл, егер брылаушы крделік трін анытамай, ымадан бекітіліп алан бырлар баанасын шыару кезінде жоары ауырлы кшін салан кезінде орын алуы ммкін. Бекітіліп алулар ымадан шыару ммкіндігі болмайтын шегендеу бырларыны біршама шыындалуымен негізделеді.
Брылау ралыны бекітіліп алу механизмі туралы заманауи кріністер.
Брылау снаряыны бекітіліп алуы ртрлі. 1937 жылы Хейворд осы крделік тру талыланан бірінша мааланы жарыа шыарды. 1940 жылы Уоррен бекітіліп алу себептерін жете тсіндіруге талпыныс жасады. Екі автор да брылау снарядыны трып алуы ымада науаларды тзілуі, брылау бырыны айналасында шламны жиналуынан жне циркуляцияны тотатылып, брыланан таужыныстармен ашауды толып алуынан болады деген орытындыа келді.
Берілген блімде ысымны ауытунан пайда болан брылау ралды бекітіліп алу механизмін арастырамыз, себебі бекітіліп алуды баса трлері кітапты баса блімдерінде берілген немесе оларды механизмі те арапайым болып, оны арнайы талдау ажеттілігі жо.
Бекітіліп алу себебі ретінде абата репрессияны маыздылыына алаш рет 1944 жылы А.И. Малышев кіл блген. 1957 жылы Хельмик жне Лонгли ымада брылау снарядты бекітіліп алу себебіне абата арты ысымны серін жатызды. Кейіннен бл баыттаы зерттеулер отанды жне шетелдік авторлар жмыстарында жаласын тапты.
абата репрессияны серінен пайда болан бекітіліп алу механизмі брылау ралын ыма абырасына тез жне атты ысылып алудан орын алады. Бл жадайда айналу жне остік озалыс ымада тотайды (10.1 сурет). детте, бекітіліп алу ымада брылау ралыны шамалы уаыта, жиі минутпен есептелетін, озалысын тотатан жне ткізгішті таужыныстарда сзгілі абышаты пайда болуынан орын алады.
10.1 сурет.Таужыныстарды ртрлі орташа ткізгіштік Пср жадайларында ымада брылау ралыны тотауы кезінде бекітіліп алу Р ытималдылыыны диаграммасы
Брыланып жатан ымада жуу сйытыы ыма абырасына сзгілі абыша арылы сер етеді, бл ткізгішті абата ерітінді фильтратыны енуін амтамасыз етеді. Брылау ралы озалысын (айналуын, остік озалысын) тотаан кезінде оны (брылау ыбрларды, АБ, колонкалы жинаты) ыма абырасына жабысу жадайында жуу сйытыыны абышапен байланысу белдемі арылы сзілуі тмендейді. Бл белдемге ерітіндіні жаа порциялары келіп тспейді, ал ысымны ауытуы брылау ралы арылы сзгілі абыша арылы сер етеді. Соыны сзгілі абата ену дрежесне байланысты брылау ралы – абыша байланысу ауданы се бастайды. Осымен бірге сыылу мен тыыздалу болып, филтратты абата аып кетуі толыымен тоталанша абышаны ткізгіштігі тмендейді. абышаны ткізгішіні толы тмендеу жадайларында ыма абырасына брылау ралыны жабысу кшін шамалап келесі формуламен анытауа болады:
мндаы d – брылау ралыны диаметрі немесе оны сзгілі абышамен жанасу жолаы жне ол d мнінен жоары болмайды, м; h – ткізгіш абатыны алындыы немесе брылау ралыны сзгілі абышамен жанасу ауданыны зындыы, м; – байланыс белдемінде ысымны ауытуы жне ол абышаны алындыына жне ткізгіштілігіне туелді болады, Н/м2.
Егер абышаны ткізгіштігі пк лкен (пк-»-оо) болатын болса, онда -Ю. Оны толы ткізбейтін жадайында = ст– пл.
ыма абырасынан брылау ралын жлып алу шін ажетті кш олдаы ктеру ралдарыны тартушы кшінен біршама емес жоары болуы ммкін. Ол келесі формула бойынша есептеледі:
(10.2)
мндаы Р – жлып алу кші, Н; f – брылау ралы жне сзгілі абы арасындаы йкеліс кші; Q – брылау ралыны салмаы, Н; – зениттік брыш, градус.
Брылау ралын ктеру уаытында ыма абырасына брылау ралыны жабысып алуынан бекітіліп алу кшеюі ммкін. Бл жадайда жабысып алу кші брылау арлын жлып алу жылдамдыына жне ткізгіш абышасыны ткізгіштілігіне туелді болады. брылау ралын аырындап тарту кезінде бл былысты болдыртпауа болады. жабысып алу орын алмайтын жлып алуды жылдамдыы (м/с) келесі тедеу арылы аныталады (А. X. Мирзаджанзаде, А. К. Караев, С. А. Ширинзаде)
(10.3)
мндаы пк – абышаны ткізгіштігі, м2; ц, - брылау ерітіндісіні динамикалы ттырлыы, Па-с; а – брылау ралыны абышапен байланысу ені, м.
Сзгілі абата жабысан бырлара ыма жне абат арасындаы ысымны бір блігі ана сер етеді. Наты жадайлар шін осы тмендеткіш крсеткішті мні 0,62-0,75 райды [10].
Бекітіліп алуды е жоары сер ету кштері брылау ралыны сзгілі абыпен байланысуды бірінші минуттарында орын алады. Ортаны температурасы жоарлаан сайын бекітіліп алу кші жоарлайды. Метал жне таужыныстар арасындаы адгезионды кштер лкен маыза ие. Брылау ерітіндісіні рамында атты фазаны біршама млшерінде, ортаны тзды жне термотзды агрессиясы кезінде, ерітіндіде майлаыш оспаны шамалы млшерінде бекітіліп алуды адгезионды кші жоарлайды.
Бекітіліп алу кшіне ерітіндіде кездесетін химиялы реагенттер сер етеді, мысалы, УЩР гипан жне метас типті реагенттермен салыстыран оны мнін 20-40% жоарлатады.
Бекітіліп алуды пайда болу ммкіндігіне таужыныстарды ткізгіштік дрежесі лкен сер етеді (10.2 сурет). Таужыныстарды алындыы бойынша ортатандырылан ткізгіштігі 0,5·1015 м2 абата репрессия жадайларында бекітіліп алу ауіптілігін шектеуге болады. орташа ткізгіштігі 1·104 м2 болатын алындыы 20-30 м таужыныстар >2МПа кезінде бекітіліп алу ауіптілігі жоары болады [32]. алындыы бойынша орташа ткізгіштігі пср келесі формула бойынша аныталады
(10.4)
мндаы п1, п2,...,пп – таужыныстар абатыны ткізгіштігі, м2; h1, h2, ...,hn – оларды алындыы, м.
алы нашар ткізгішті таужыныстарда (тататастарда) бекітіліп алу механизмі жоарыда сипатталана сас, біра ыма абырасында абышаны тзілу рдісі сзгілі абышаны алыптасуына араанда згеше теді. Сулы ортада сазды блшектер, Козн задылыы бойынша теріс заряда ие болады. Сондытан да ыма абырасында абышаны алыптасу рдісі сырты кштер серінен зарыдталан беттерді жаындасумен тсіндіріледі. Бентонит жне шлам блшектерінен нашар ткізгішті таужыныстармен крсетілген ыма абырасында алындыы бойынша біртіндеп кбеетін абат алыптасады. ыма опанында осы блшектер арасындаы кеістікті толтыратын ттырлы жне жеіл ерітіндіні болуы оны тыыздалуына келіп, ыма опанында тарылу рдісі орын алады.
Осы крделіктер трі шін ктеру-тсіру жмыстары немесе ыманы айта брылау кезінде линза немесе шелпек тріздес материалды шыуы сипатты. Оны пайда болуы тасымалдау кезінде сазды-шламды материалдыагрегациялау былысымен немесе ымаа ралды тсіру кезінде ыма абырасынан абышаты сырып тсірумен байланыстырады. ыма опанында осы материалды пайда болуын быраралы кеістікті жартылай немесе толы жабылып алуына келеді, ал бл брылау ыбрларды уаытша бекітіліп алуына келеді. Жиі бл былысты ыма абырасынан таужыныстарды опырылуымен байланыстарады, себебі ымадан таужыныстар кесектері шыады. Бл былыс брылау бырлар баанасыны ыма абырасына механикалы сері кезінде абышамен бірге таужыныстарды жарылумен тсіндіріледі. Мнайа брылау кезінде осындай таужыныстар кесектеріні зындыы 75, ені 60, ал алындыы 10 мм дейін жетеді.
10.2 сурет. абата репрессияны серінен туындаан бекітіліп алу слбасы:
1 – 50 мм диаметрі брылау бырлары; 2 – сзгілі абы; 3 – ткізгіш таужыныстар
ыма абырасыны опырылан деп алынатын сас былыс Удокан жне Депутат кенорындарында барлау ымаларын брылау кезінде байалан. Бекітіліп алу себептеріне ыма абырасында мгілік мзды таужыныстар жадайларында олданатын агрегативті трасыз сазды-тзды жуу сйытытарын олданудан ыма абырасында борпылда жне алы сазды-шламды абышаны алыптасуы жатады. Кавернометрия нтижелері бл жадайда уыстарды тзілу крсеткіштері k=1,1 аспаанын крсетті. Бл жадайда профилактика шарасынажасанды жасалан тзды агрессияа агрегативті траты ерітінділермен, мысалы гипано-тзды жне т.б. алмастыру.
Брылау ралыны трып алуы ыманы дрыс тадалмаан конструкциясымен де байланысты болуы ммкін. Жиі бл опанны лкен диаметрінен кіші диаметріне тумен байланысты. Ашы опанда жасанды жасалан кертпеште шлам немі жиналып жатады. Бл уыстарды тзілуіне бейім таужыныстарда ымаларды брылау кезінде уыстарда шламны жиналуына сас.
ыманы тередету рдісі жне жуу сйытыыны циркуляциясы тотаан кезінде керпештерде (уыстарда) жиналан шлам ыма опанына аып тсіп, тыындарды, сальниктерді тзейді.
Сальниктерді тзілуі сазды немесе м жне иыршытастармен араласан сазды шгінділер бойынша брылау кезінде кездеседі.
Сыылан ауамен рлеу арылы ымаларды брылау кезінде крделіктерді осы трлері сипатты болып келеді. Соы жадайда брыланып жатан таужыныстарды асиеті мен кйі маыза ие емес. Басты себебі – таужыныстарды біршама ылалдылыы немесе ыма опанына шамалы млшерде – 4 л/мин дейін жерасты суларды аып келуі. Сальниктер немі шамалы сулы жадайларда, мысалы нашар жарышатылы жадайларында біршама траты жартасты таужыныстарда ауамен рлеу арылы брылауды р рейс сайын алыптасуы ммкін.
Осы былысты механизмі шламны шады блшектерін ауа аысыны оларды ыма саасына дейін тасымалдауа ммкіндік бермейтін лшемдерге дейін уатайды. Шлам колонкалы бырды стінен жне біршама жоары ыма абырасына жабысады. Бл жадайда сальниктерді тзілуіні сырты белгілеріні болмауымен сипатты. Тередеу рдісі алыпты жреді, ауаны циркуляциясы тотамайды, біра ыма саасынан раталан жне уаталан шламмен берілген шаны шыуы жаласады. Брылау рдісінде снарядты ары-бері озщай кезінде де сальниктерді тзілуі байалмайды. Біра брылау рейсі аяталаннан кейін снарядты забойдан 2-3 м ктерген кезінде, ол тез жне мыты трып алады. Бл жадайда соылау снарядын олдану ешандай нтиже бермейді,и ал механикалы немесе гидравликалы демпферді олдану детте брылау баанасыны зілуіне келеді. Осындай типті бекітіліп алу кезінде гидрожйені, соылау снарядыны соылауын жне айналуды олданып снарядты забойа тсіру ажет жне сйытыты жууды олдана отырып, сальникті шайып жіберу ажет.
ыма опанында шламды массаны жиналуы жне сальниктерді тзілуі баытталан жне клдене ымаларды брылау кезінде те ауіпті.