4. Дипломалды тәжірибе барысындағы мақсаттар мен мәселелер (ғылыми жетекшімен келісілген жасалған жұмыстың кестесіне сай).

Ғылыми-зерттеу жұмыстарын жүргізу барысында электрогидроимпульстік технологиямен жұмыс істейтін бұрғының тәжірибелік қондырғысы жасалып, бұрғылауға арналған жер қойнауының бұрғыланатын ұңғыма бағандары бойынша геологиялық қимасы құрылды. Жер қойнауында кездесетін әр түрлі қалыңдықтағы тастарды үгіту және алынған нәтижелер бойынша тәуелділік графиктері тұрғызылды. Тау жыныстарын электрогидравликалық әдіспен бұрғылау кезіндегі электродтар жүйесінің металдық бөлігінің желінуін зерттеліп, микроқұрылымдық талдаулар жасалды. Сонымен қатар электрогидравликалық бұрғылау кезіндегі импульстік қысымның таралу үдерісін зерттеуге арналған тәжірибелік қондырғы құрастырылып, нәтижелері талданды.

Жылу сорғыларының жер қойнауына орналастырылатын ұңғыдағы жылуалмастырғыш құбырларындағы сұйыққа жер тарапынан берілетін жылуды зерттеу мақсатында тәжірибелік қондырғы жинақталып, бақылау және есептеу жұмыстары жүргізілді.

Ғылыми-зерттеу жұмысының нәтижелері бойынша мынадай қорытынды жасауға болады:

• шектелген кеңістіктегі жер асты жылуын қолдану мақсатында ұңғымаларды электрогидравликалық бұрғымен дайындау тиімді болатындығы анықталды;

• электрогидравликалық қондырғының көмегімен жер қойнауында кездесетін табиғи тастарды ұсақтаудың тиімділігі су астындағы разряд энергиясы көмегімен бағытталған соққы толқындарды тарату негізінде жүзеге асырылатындығы дәлелденді;

• разряд энергиясының үнемді жұмыс істеуі разряд кернеуінің 20÷35 кВ, конденсатор батареясының сыйымдылығы 1÷3 мкФ және электрод арақашықтығының 8÷12 мм мәндеріне сәйкес келетіндігі анықталды.

2.5 Теориялық бөлім бойынша қорытындылар

Әдебиеттерге және ғылыми мақалаларға шолудың нәтижесінен электрогидроимпульстік технология көмегімен жер қойнауын бұрғылау жұмыстарының зерттелгендігін байқауға болады. Бірақ электрогидроимпульстік технология көмегімен жер қойнауына жылуалмастырғышты орнату кезінде энергетикалық жағынан тиімді қондырғының қажеттігі, көлденең қимасы айнымалы ұңғымалардағы импульстік қысымның таралуы мен жылуалмастырғыштарда қолданылатын құбырлардағы жылуалмасу үдерістерін зерттеу керектігі туындайды. Сондықтан зерттеу барысында мынадай міндеттер қойылды:

• жер қойнауына жылуалмастырғышты орнату үшін электрогидравликалық бұрғының тәжірибелік қондырғысын жасау;

• жер қойнауының бұрғыланатын ұңғыма бағандары бойынша геологиялық қиманы құру;

• жер қойнауында кездесетін әр түрлі қалыңдықтағы тастарды үгіту.

6. Жұмыстың практикалық бөлімінің талдау нәтижелері.

Электрогидравликалық эффектінің пайда болуы энергияның қоректік түп нұсқаға баяу жиналуына және сулы ортада дереу бөлінуіне байланысты. Бұрғылау жылдамдығы разрядтың жиілігіне және қуатына пропорционал, яғни тастың қаттылығына тәуелді емес. Тастың морттығы бұрғылау жылдамдығына үлкен әсерін тигізеді. Электрогидравликалық эффектінің негізгі әрекеттік факторлары, ол жоғары және өте жоғары импульсті гидравликалық қысымнан дыбысты соққылы толқындарға және күшті дыбысты жылдамдықтың, санаулы импульстік сұйық көлемінің шайқалуының және өте күшті жылдамдықта пайда болатын, 10м/с-те жететін, күшті импульстардан кавитациялық үдеріс пайда болды.

3.1 Табиғи тастарды ұсақтау кезіндегі электрофизикалық параметрлерді өлшеу

Тәжірибелік зерттеулер нәтижесінде тастарды электрогидравликалық бұрғылау кезіндегі оптимальды уақыт пен ұшқын разрядтардың саны анықталды, бұрғылауда қатты тау жыныстары мен тастарды қирату уақыты анықталды[52-53].

Белгілі бір уақыттағы нақты шамаларға сәйкес тәжірибенің қорытындысы 6-кестеде көрсетілген.

Кесте 6 - Әр түрлі уақыттағы алғашқы жарты периодты ток ұшқынын қамтамасыз ететін сыртқы параметрлердің басқару мәні

Берілген шамалары			Тәжірибе нәтижелері
U O, 103 В	С,10-6 Ф	h, м		n	lр ,м	W, 103Дж
20 28 35	1 1 1	0,04 0,06 0,08		90 - 150 200 -250 300 - 400	0,007 0,010 0,012	0,288 0,420 0,612

Электрогидроимпульстік өңдеу нысандарына табиғи тастар түріндегі қатты тау жыныстары алынды. Табиғи тастың құрылымы әртүрлі болып келетіндігі, оның кездесе бермейтін әртүрлі минералдардың қоспасынан жасалғандығында және жер қыртысында бірнеше қысымға ұшырап жатуында болып табылады. Экспериментте қолданылған табиғи тастардың қаттылығы Моос шкаласы бойынша 5 пен 6 бірлікке сәйкес келеді[54].

3.1 суретте жер қойнауында кездесетін әр түрлі табиғи тастардың үлгісі көрсетілген.

Сурет 3.1 - Жер қойнауында кездесетін табиғи тастардың үлгісі

Электрогидравликалық бұрғымен бұрғылағаннан кейінгі алынған табиғи тастарды нәтижесі кейінгі 3.2 суретте көрсетілген.

Сурет 3.2 - Тастардың электрогидроимпульстік өңдеуден кейінгі үлгісі

Эксперимент кезінде қондырғының электрофизикалық параметрлері мынадай аралықтарда өзгеріп отырды:

U_жоғары = 20  35 кВ

С_кон = 1 мкФ

l_разряд= 7  12 мм

L_жұмыс= 25  35 мм.

Жұмыстық бөліктегі энергияның өзгерісі

Е = 250  620 Дж

Экспериментте өңдеуге алынған тастардың қалыңдығы 42 – 80 мм аралығында болды.

Тәжірибе мынадай реттілікпен орындалды. Суы бар бактың ішіне тас салынып оның үстіне электрогидравликалық бұрғы орнатылды. Қондырғы қосылғаннан кейін тасты қиратуға дейінгі разрядтардың саны мен уақыты анықталды. Әр түрлі энергия мәнінде тас қалыңдығының разряд санына тәуелділік графигі 3.3 суретте келтірілген[55].

Сурет 3.3 - Әр түрлі энергия мәнінде тас қалыңдығының разряд санына тәуелділік графигі

Осыдан мынадай қорытынды шығаруға болады. 288 Дж разрядтың энергиясы кезінде қалыңдығы 55 – 60 мм тастарды қиратуға болады, яғни бұл кездегі импульстердің саны 230. Разрядтың энергиясын арттырған сайын қирататын тастардың қалыңдығы да арта түсетіндігі және бұл кездегі қиратуға қажетті импульстердің саны азаятындығы байқалды. Мысалы, 612 Дж разрядтық энергия кезінде қалыңдығы 80 мм тасты 170 импульс санымен қиратуға болады.

3.2 Тау жыныстарының ұсақталуын сипаттайтын оптимальдық мәндер

Сонымен қатар сыйымдылығы 3 мкФ болатын импульстік конденсаторды қолданып, ұңғымаларды бұрғылау кезінде қалыңдығы әртүрлі тастарды үгітуді жүзеге асыруға болатындығы анықталды. Разрядтың энергия шамасы және электрогидравликалық импульстер саны 275 болғанда, қалыңдығы тастарды ұсақтауға болатынын 3.4 суреттен көруге болады. Энергияның мәні , ал импульстер саны 130 тең болғанда, 70 мм қалыңдықтағы тастарды ұсақтауға мүмкіндік туады[56].

Сурет 3.4 - Әртүрлі қалыңдықтағы тастардың ұсақталуының электрогидравликалық импульстер санына тәуелділігі

Тәжірибелер құрылымдары мен құрамы әртүрлі минералдармен жүргізілді. Зерттеу жұмыстары негізінде табиғи минералдардың бұзылу дәрежесінің кернеу мәніне тәуелділігі алынды (сурет 3.5).

Сурет 3.5 - Табиғи минералдардың бұзылу дәрежесінің кернеуге тәуелділігі

Разрядтық контурдың параметрлері U₀=20 кВ, С= 3 мкФ болғанда жасалған тәжірибелердің нәтижелері 3.6 суретте көрсетілген. Электрод аралық қашықтық l_рқ=8 – 12 мм аралығында өзгеріп отырды.

Сурет 3.6 - Табиғи минералдардың ұсақталу дәрежесінің электрод аралық қашықтыққа тәуелділігі

Зертханалық тәжірибелердің нәтижелерінен мынадай қорытынды жасауға болады: электр разрядтарын қолданып табиғи тастарды ұсақтауда ең жоғарғы эффект, жоғары вольтты генераторлы разрядтық контурдың параметрлері U₀=35 кВ, С= 3 мкФ, l_ра=12 мм болатындығы байқалды.

Тәжірибелік зерттеулер негізінде табиғи тастар мен тау жыныстарының интенсивті қирату басталатын электрофизикалық параметрлерінің шекаралары анықталды. Сонымен бірге қалыңдығы әр түрлі тастарды үгіту басталатын разряд энергиясы мен импульс санына тәуелділігін сипаттайтын сандық тәуелділіктер анықталды.

Электрогидравликалық бұрғылаудың дәстүрлі бұрғылауға қарағанда анағұрлым тиімділігі тәжірибе жүзінде дәлелденді. Электрогидроимпульстік ұсақтаудың маңыздылығы сонда, экологиялық тұрғыда таза, энергияны аз пайдаланып шығынның болар болмас болуында болып табылады.