КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ БЕНТОНИТОВЫХ ГЛИН ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ КОММУНИКАЦИЙ

Краткое содержание

ЗМІСТ РОБОТИ.

У вступі приведені основні характеристики роботи: актуальність теми, мета і завдання досліджень, наукова новизна, практична цінність роботи, особистий внесок здобувача, апробація результатів, основні публікації і структура роботи.

В першому розділі представленi результати аналiзу ролi спецiальних глинiстих розчинiв при безтраншейному прокладаннi iнженерних комунiкацiй (D. Willoughby, Ю.М. Просьолков, А.Ф. Петровський). Призначення такого розчину:

- охолодження та змазки рiжучого iнструменту;

- видалення грунту iз бурової скважини;

- створення гiдростатичного пiдпору на стiнки пiлотної свердловини i в наслiдок цього запобiгання просочування в них грунтових вод;

- формування стiнок свердловини і запобiгання їх руйнуванню під тиском навколишнього грунту;

- зниження зусилль при протягуванні трубопроводу.

Властивостi глинiстого розчину змiнюються пiд впливом вибуреної породи, температури та iн. Для створення необхiдних властивостей у глинiстий розчин додають рiзноманiтнi хiмiчнi реагенти, важкi мiнеральнi порошки-обважнювачi та iн. (Я.А. Рязанов, А.И. Булатов, В.Д. Городнов).

Глинiстий розчин при його використаннi у горизонтально-спрямованому бурiннi (ГCБ) повинен мати властивостi так званої неньютоновської рідини. Тобто такої, яка має в стані руху властивості рiдини, в стані спокою – твердого тiла.

В роздiлi розглянутi склад, структура та властивостi глин та глинiстих розчинiв на їх основi. Особлива увага придiляється вивченню процесiв структуроутворення глинiстих розчинiв (Н.Н. Круглицький, Ф.Д. Овчаренко, Kate Van Dyke). Як показують дослiдження, в розбавлених суспензiях (глинiстому розчинi) одним iз основних факторiв, якi визначають механiчнi властивостi структури, є число контактiв на одиницю об’єма. Кальцiєвi глини

мiцно зв’язують воду і пептизацiї частиць не вiдбувається. Число контактiв небагато. Для натрієвих глин вплив iонного обмiну зводиться до полегшення мимовiльного диспергування часток. В системi «натрієва глина – вода» частки зв’язанi в мiсцях контакту значно слабше, проте число контактiв є значно бiльшим. Окрiм того, водонепроникнiсть натрієвої глини бiльша, нiж кальцiєвої. В гелi iнших глин маса складається не з первинних частиць, а з їх агрегатiв, якi не руйнуються з часом і в найтонкiших породах мiж якими буде циркулювати вiльна вода. Як показали фотографiї, зробленi за допомогою електронного мiкроскопу, сухий залишок натрієвого бентонiту створює безперервну плiвку, в той час, як кальциєвий бентонiт характеризується зернистою структурою. Саме тому в горизонтально-спрямованому бурiннi використовуються натрієвi бентонiтовi глини.

Фiльтрацiя дисперсних систем (П.А. Ребiндер, В.А. Жужиков, Н.Б.Ур’єв), до яких належать i глинiстi розчини, полягає у вiддiленнi твер­дих часток дисперсної системи від дисперсiйного середовища при його прохожденнi скрiзь грунт. Це є одним iз основних супутнiх процесiв при бу­рiннi свердловин для безтраншейного прокладання комунiкацiй. Процес фiльтрацiї - це гiдродiнамiчний про­цес руху дiсперсної системи скрізь пористу перего­родку пiд дiєю перепаду тиску, в результатi якого система подiляється на фільтрат і осад (фільтрацiй­не глинiсте ущільнення). Дослiдження показали, що стосовно бурових глинiстих розчинiв характер фільтрацiйних процесiв визначають, в основному, фільтрацiйне ущільнення та особливості його структури.

Практика сучасного горизонтально-спрямованого бурiння дозволяє зробити висновок, що для виконання основних вимог глинiстий розчин повинен мати фiзико-хiмiчнi, технологiчнi, а, головне, - реологiчнi параметри. У теперишній час в Українi для виготовлення таких розчинiв використовують сухі бентонітові сумiшi iноземного виробництва. Разом з тим бентонiтовi глинопорошки виробляють i в Українi, але для горизонтально-спрямованого бурiння вони не застосовуються через те, що їх  властивостi ще не вивченi й відсутній позитивний досвiд їх використання для цiєї мети.

На основi фактiв, що викладенi, стає можливим розгляд питаньiзацiї властивостей глинiстих розчинiв на основi української сировини.

В другому роздiлi був огрунтований вибiр напрямку дослiджень, представлена методика проведення дослiджень по вивченню властивостей глинiстих розчинiв з українських бентонiтiв; сформульована наукова гiпотеза, на основi якої заплановане отримання позитивного наукового результату.

В цьому ж роздiлi огрунтована необхiднiсть застосування принципу аналiзу cкладних систем з обчисленням основних технологiчних параметрiв та взаємодiй мiж ними. Необхiднiсть застосування хiмiчних добавок при використаннi українських бентонiтiв обгрунтована науково.

Глинiстий розчин характеризується достатньо великою кiлькiстю технологiчних параметрiв, аналiз яких є трудомістким процесом. Тому, спираючись на досвiд числених наукових дослiджень попередників, в роботi використанi теорія скороченого планування експериментiв та метод експериментально-статистичного моделювання, якi вже добре зарекомендували себе.

Загальна методика дослiджень представлена на рисунку 1 у виглядi блок-схеми дослiджень.