BAKI AZƏRNƏŞR 1960 - Azengu.org · 2017-11-22 · 1965-ci il üçün qazılan buruqların...

A.X.MİRZƏCANZADƏ, M.K.SEYİD-RZA, F.Ə.ŞIXƏLİYEV

GİLLİ MƏHLULLARINFİZİKA-KİMYASI VƏ HİDRAVLIKASI

BAKI AZƏRNƏŞR 1960

________________________________________ANNOSTASİYA

Kitabda gilli məhlulların fizika-kimyası, neft quyularının qazılması ilə əlaqədar olan hidrav-

lik hesablamalar, çətinliklərlə mübarizənin hidravlik asasları və başqa məsələlər verilir.Kitab neftçi mühəndislər, elmi iççilər və ali texniki məktəb tələbələri üçün yazılmışdır

_________________________________________

GIRIŞ

1959-1965-ci illərdə neft və qaz istehsalının kəskin surətdə artırılması ilə əlaqədar olaraq qazıma işlərinin həcmi təxminən 2-3 dəfə genişləndiriləcəkdir.

Əgər beşinci beşillikdə istismar qazımasının sürəti 42 % və kəşfiyyat qazımasının sürəti isə 46% artırılmışdırsa, 1959-1965-ci illərdə istis-mar qazımasının sürəti 44 % və kəşfiyyat qazımasının sürəti isə 55% artırılacağı nəzərdə tutulmuşdur.

Qarşıya qoyulan təlabatı yerinə yetirmək üçün qazıma işləri gü-clü müasir avadanlıqlarla yenidən qurulmalıdır. Yeddiillik planla kəşfiyat qazımasının xüsusi çəkisinin mükəmməlləşdirilməsi və qaz quyularının qazılmasının əhəmiyyətli dərəcədə artması ilə əlaqədardır.

Neft yataqlarının işlənməsi zamanı qazılan istismar quyularının yerləşmə sıxlığı 3 dəfə azalacaqdır.Tədqiqat işləri göstərir kiç bir qaz quyusunun qazılması üçün 5-6 kəşfiyyat quyusu qazılmalıdır. Bütün bu göstərilənlərin nəticəsində kəşfiyyat qazimasının xüsusu çəkisi azaldılaraq, ümumi qazimanın 65-70%-ə çatdırılması nəzərdə tutulmuşdur

Kəşfiyyat qazıma işlərinin artımını qazımanının texnika ve texnologiyasının, həmçinin əmək təşkilinin təkmilləşdirilməsindən ayrııqda təsvir etmək olmaz. Bu yeni şərait qazıma sürətini artırmağıç qazıma işlərini əhəmiyyətli dərəcədə ucuzlaşdırnağı, yeni və daha səmərəli təqbirlər həyata keçirməyi tələb edir.

Turbin qazıması sahəsində 2000 m-dən dərin quyuların qazıma surətinin artırılması məsələsi qarşıya qoyulmuşdur. Qeyd etmək lazımdır ki, ölkəmizin şərq rayonlarında 2000 m-ə qədər qazımaya 30-35 gün sərf edildiyi halda, 2000-3000 m-ə qədər olan interval-da qazımaya 130-150 gün vaxt sərf edilir. Bunu endirmə qaldirma əməliyyatına və başqa ikinci dərəcəliişlərə qazımanın ümumu təqvim vaxtının 40 %-nin sərf edilməsi və qazıma turbini üçün səmərəli iş reji-mi təmin edilə bilməməsi ilə izah etmək olar. 2000-3000 m intervalının qazılmasına ilk 2000 m-də olduğundan iki dəfə artıq balta sərf edilir.

Dərin qazımada turbin qazimasının sürətli iş rejimi məsələsinin həlli yüksək iş təzyiqli nasosların hazırlanmasını tələb edir.

Turbin qazımasında tətbiq edilən qazıma turbinlərinin diametrləri yenidən nəzərdən keçirilməli, kiçik diametrli qazıma turbinlərinin istehsalı artırılmalıdır.

Qazıma boru və baltalarının keyfiyyətinin yüskəldilməsi qurbin qazıması üçün yeni almazlı baltaların istehsal edilməsi turbin qazıma texnologiyasının mükəmməlləşdirilməsinə sərait yaradacaqdır.

Küçildilçiş quyuların yüksək sürətlə qazılmasını təmin etmək üçün yuyucu mayelərin keyfiyyətini yüksəltmək və yüksək keyfiyyətli toz şəkilli gillər tətbiq etmək tələb olunur.

1965-ci il üçün qazılan buruqların tozşəkilli gillərə olan təlabatını təmin etmək üçün ümumi illik məhsuldarlıgı bir milyon ton olan zavodların tikilməsi nəzərdə tutulmuşdur. Bu zavod neinki bentonit gillər, həmçinin də duz təsirinə davamlı gillər də istehsal edecəkdir. Ukrayna SSR-də ildə 50 milyon ton toz şəkilli kömür qələvi reagent istehsal edən zavod tikilməsinə başlanmışdır.

Bütün bunlardan əlavə başqa yeni səmərəli yuyucu maye və kimyəvi regentlərin artıtılması üçün tədqiqat işləri genişləndirilməlidir.

Gilli məhlulların udulması və qaçması həmçinin qazımada baş verən bir çox çətinliklərin qarşısının alınması üçün əhəmiyyətli tədbirlərin hazırlanması və təcrübədə geniş tədbiq edilməsini təmin etmək zəruridir.

Kitabın yazılmasında məqsəd neft sənayesində çalışan qazıma və elmi –tədqiqat işçilərini, ali məktəb tələbələrini gilli məhlulların fizika-kimyası, hidravlikası, kimyəvi içlənməsi və başqa məsələləri ilə yaxından tanış etməkdir.

Qeyd etmək lazımdır ki son zamanlarda həm SSRİ-də, həm də xa-rici ölkələrdə qazıma təcrübəsində gil əsasında olmayan bir çox yuy-ucu mayelərdən geniş istifadə edilməyə başlamışdır. Lakin bu kitabda başqa yuyucu mayelər haqqında məlumat vermək nəzərdə tutulmamış, ancaq gilli məhlulların tədqiqi ilə əlaqədar olan məsələlərin izahı verilmişdir.

Kitabın daha asanlıqla dərk edilməsi üçün müəlliflər gilli məhlulların tətbiqi ilə ilə əlaqədar olan ayrı-ayrı məsələlərin həllində özlü plastik mayelərin hidrodinamikasının tədbiqindən istifadə etməmış və müm-kün olan yerlərdə interval formada yazılmış qüvvələr balansına və sürtünmə qanununa əsaslanmış elementar izahatlar verilmişdir.

Qazıma məsələsinin layihələndirilməsi və istismar məsələsinin qazıma maşın və mexanizmlərin kursuna aid olduğü üçün müəlliflər bu bəhsi kitaba daxil etməmişdir.

Kitabın III fəslində vahidlər analizi və oxşarlıq nəzəriyyasinin əsasları və həmçinin analogiya metodu etüd formada izah edilmişdir. Təəssüflə qeyd etmək lazımdır ki, bu effektli vasitələrdən neft və qaz quyularının qazılmasında istifadə olunmur. Müəlliflər ümid edirlər ki, oxucular kitabın III fəsli ilə tanış olmaqla göstərilən vasitələri daha dərindən mənimsəyəcək və gələcəkdə neft elmində xususən qazıma işində ayrı-ayrı məsələlərin həllində istifadə edə biləcəklər.

Son zamanlar Azərbaycanda gilli məhlulların tətbiqi ilə əlaqədar olan bəzi tədqiqatların nəticələri də kitabda verilmışdir.

Kitab forma və məzmunca gilli məhlulların fizika-kimyası və hidravlikasına həsr olunmuş əvvəlki kitablardan əhəmiyyətli dərəcədə fərqləndiyinə görə müəlliflər bu kitaba dair öz qeydlərini göstərməyi lazım bilən oxuculara öz minnətdarlıqlarını bildirirlər

6

I fəsil Mayelərin reologiyası haqqında ümumi məlumat

I FƏSİL

MAYELƏRIN REOLOGIYASI HAQQINDAÜMUMI MƏLUMAT

1.NYUTON VƏ QEYRI-NYUTON MAYELƏRIN HƏRƏKƏTINDƏ SÜRTÜNMƏ QANUNLARI HAQQINDA

Həqiqi maye və qazların ideal maye və qazlardan əsas fərqi birincilərdə daxili sürtünmə qüvvəsi və istilik keçirmə qabiliyyətinin olmasından ibarətdir.

Bu hissələr maye və qazın strukturu ilə əlaqədardır. Cürtünmə gərginliyi və keçirilən istilik miqdarlarını sürətlərin və tempraturun paylanması ilə əlaqələndirən əsas qanunlar maye və qazların kine-tik nəzəriyyəsindən dəqiq olaraq çıxarıla bilər.Makroskopik nöqteyi nəzərdənbəzi əlavə fiziki qanunlar kimi əvvəlcədən verilir. Düzxətli hərəkət edən iki özlü maye qatı sürtünmə toxunan gərginliyin va-hid uzunluqda sürətin hərəkətə normal istiqamətdə dəyişməsinə mütənasib olduğunu Nyuton öz məhşur qanununda vermişdir:

Burada, τ - sürüşmə gərginliyi; η - özlülük;

- sürət qradientidir.

Deformasiyanın xarakteristikasını aydınlaşdırmaq üçün reologiya-da deformasiyanın, təsir edən qüvvələrdən asılılığı, axının sürət qradi-yenti modulunun** sürüşmə gərginliyindən asılılığı əyrilərindən istifadə olunur.

Bəzən bu əyrilərdən sürət qradiyenti əvəzinə kapilyar viskozimetrlərdən isə fırlanma dövlər sayından n istifadə olunur.

Reoloji sürət qradiyentinin sürüşmə gərginliyindənasılılığı koor-dinat başlanğıcindankeçən düz xətlə ifadə olunan mayelərNyuton sürtünmə qanununa tabe olduğu üçün belə mayelər şərti olaraq Nyu-ton mayeləri adlandırılır.

Qeyd olunan asılılıq əyriləri koordinat başlanğıcından keçən əyri xətlər şəklində olduqda, belə qeyri-Nyuton mayelər adlandıracağıq.

1-ci şəkildəki 1 əyrisi Nyuton qanununa tabe olan mayeləri xarakterizə edir. Burada deformasiya (axma), gərginliyin sıfırdan böyük qiymətində başlayır və sürət qradiyenti modulu gərginliyə mutənasib

dudn

τ η=

dudn

dudn

7


olaraq dəyişir. Nyutonun sürtünmə qanunundan aydındır ki, özlül-ük reoloji əyrinin mailliyinin kotangensi ilə tapılır (yəni ctgα ). Burdan görünür ki, α bücağının azalması özlülüyün artmasına uyğun gəlir.

İndi sürət qradiyenti modulunun sürüşmə gərginliyindən asılılıqəyrisinin quruluması haqqında bir neçə söz qeyd edək.Düzxətli hərəkətdə təzyiqlər fərqinin ∆p qiymətini bilərək düsturundan istifadə edib hər qatda sürtünmə gərginliyinin qiymətini tapa bilərik. Burada τ cari radius, l isə uzunluqdur. τ-in müxtəlif qiymətlərində ayrı-

ayrı maye qatlarında sürtünmə gərginliyi tapılır.

Əgər retgen, radio-aktiv izotoplar və başqa mümkün üsullardan istifadə edərək maye axınında sürətlərin pay-lanma əyrisinin şəklini çəksək, onda hır nöqtədə sürətin dəyişməsini də bilərik. Sonra sürət qradiyentinin qiymətini

asılılığına yazıbç gərginliyi ayri-ayrı nöqtələrdə tapıb xətti qura bilərik. Bu vasitə ilə bir ölçülü sadə sürüşmə halı üçün “deformasi-ya sürəti-sürüşmə

gərginliyi” halı üçün halı üçün ümumiləşdirmək olar.1-ci şəkildəki 8 əyrisi Nyuton qanuna tabe olan mayelərə zidd

xassələrə malik olan plastik cismlərə aiddir.Gərginliyin müəyyən

dufdn

τ =

1-ci şəkil. Reoloji əyrilərin əsas növləri

2-ci şəkil: Binqam-Volaroviç reoloji cisminin gərginliyinin sürət qradiyentindən asılılıq əyrisi

8


həddinə qədər deformasiya yoxdurç kritik qiymətdən sonra cism dağılır və artıq onun deformasiyası gərginlikdən asılı olmur.

Bütün qalan 6 əyri isə bu iki (l və 8) əyrilər arasında yerləşir. 2 əyrisi gərginliyin müəyyən həddindən sonra deformasiyaya başlayan reoloji cismləri xarakterizə edir.Gərginliyin statik sürüşmə gərginliyindən böyük qiymətlərində Nyuton mayelərində olduğu kimi deformasiyanın artımı gərginlik artımına mütənasibdır. Bu əyri özlü-plastik cisimin deformasiyasını gəstərir. Bu asılığı izah etmək üçün gərginliyin iki parametrini bilmək lazımdır (2-ci şəkil). 1-ci və 2-ci əyriləri müqayisə etdikdə görünür ki, τα gərginliyində 1-ci cismin özlülüyü 2-dən çoxdur. Gərgiliyin τβ qiymətində isə əksinə - ikincinin özlülüyü birinciyə nisbətən çoxdur. Nyuton tənliyində özlülüyü onun

əks qiyməti olan axma ilə əvəz edib 2-ci sabit əlavə etsək, onda özlü plastik cisimlər üçün aşağıdakı tənlik alınır.

Burada - axma,

τ0 - sürüşmə həddidir. Bu tənlik çox zaman aşağıdakı kimi yazılır

Bu tənlik Şvedov-Benqam qanunu adlanır.

Kapilyar viskozimetrlərdə gilli məllulun sırfini tədqiqi edərək Bin-qam gostərilən tənliyi vermişdir [2]. Anoloji nəticələr M.P.Baloroviç tətəfindən rotasion viskozimetrlərdə də alınmışdır.

Eyni zamanda müxtəlif tədqiqadçılar tərəfindən bu sadə qanuna tabe olmayan cismlər də öyrənilmışdir.

Çoxlu kolloid və suspenziyarın hərəkəti gərginliyin çox kiçik qiymətində başlamasına baxmayaraq sürət qradiyenti modu-lu gərginliyə mütənasib olmur. Belə cisimlər axma həddi olmayan mayelərdir. Ancaq τ-dən böyük qiymətdə özünü özlü plastik cism kimi aparırlar.

Onu da qeyd edək ki, kiçik gərginliklərdə belə mayelərin axmasını tədqiq etmək çox çətindir. Bir çox hallarda reoloji əyrisinin koordinat başlanğıcından keçib keçməməsini aydınlaşdırmaq çətin olur. Bele cisimlər psevdoplastik adlanır.

Bu cisimlərdə sürət qradiyenti modulunun müəyən həddə qədər

artması (3-ci səkildə və intervalları) özlülüyün müəyyən

3-cü şəkil. Anomal özlülüyü ifadə edən əyri

( )0dudn

η ϕ τ τ= −1ϕη

=

0dudn

τ η τ= +

min

dudn 1

dudn

9


həddə qədər azalmasına səbəb olur. Bu həddən sonra isə turbulentlik başlayana qədər özlülük sabit qiymət alır. Sürət qradiyenti modulu-nun artmasına uyğun olaraq özlülüyün azalıması Nyuton qanuna zidd gəlir və özlülük anomaliyası adlanır. Aparilan tədqiqatlar göstərirki, psevdoplastik cisimlərin özlülüyü təkcə cismin xassələrindən asılı olmayıb, həm də təcrübənin şraitindən asılıdır. Bu görünən və yax-ud effektiv özlülük adlanır. Bu özlülüyü ηα ilə işarə etsək maxη -dan ηmin -a qədər azalır. Görünən özlülük sabit qadıqda hərəkət relimi psevdolaminar adlanır. Çox zaman ηmin qalıcı özlülük də adlanır.Psevdoplastik cisimlərin tam peoliji əjrisi 1-ci şəkildə verilib. Bu Os-tvald reoloji əyrisi adlanır. Bu şəkildə OA parçası özlülük anomalyasını, AB parçası psevdolaminar sahəni, BC parçası isə terbulent rejimi göstərir.

Ostvald əyrisi psevdoplastik cisimlərin yeganə forması olmayıb bəzi zollarda AB parçasının abzis oxuna tərəf davamı koordinat başlanğıcından keçmir. Ən sadə qeyri-Nyutom maye- Maksvel mayesi adlanır. Onun hərəkətə göstərdiyi müqavimət daxili sürtünmə və elas-tikliyin cəmindən ibarətdir.

Özlülük anomaliyasını ölçmək üçün Reyner ifadəsindən

istifadə edir (4 əyrisində β və γ bucaqlarına bax). Binqam-Volaroviç reoloji cisminindən fərqli olaraq burada iki elastiklik vardi. Bele cisimlərdə iki axma həddı var. Bunlardan biri axma başlanan ana mu-vafiq gəlir və stataik sürüşmə gərginliyi (θS) adlanır. İkincisi isə axma həddi psevdoplastik cismin axma həddinə uyğun gəlir. Bu həddi tap-maq üçün əyrinin düzxətli hissəsini absis oxunu kəsənə qədər uzatsaq, absisdən kəsilən parça dinamik sürüşmə gərginliyi adlanır və θd ilə işarə olunur. Binqam-Volaroviç cismlərində θS və θd bərabər olduğu halda psevdoplastik cisimlərdə ancaq θd olur.

1-ci şəkildəki 6 əyrisi koordinat başlanğıcından keçən düzxətli sahəyə malik olma-yan pioloji əyridir. Sürüşmə gərginliyi artıqca özlülük azalır. V2 O5 anizodina-metrik hissıcikləri olan zolların reologiyası göstərilən əyri xətlə xarakterizə olunur.

1-ci şəkildəki 7 əyrisi özlü plastik mayelərin reoloji əyrisidir. Bu əyridə düzxətli hissəsini absis oxunu kəsənə qədər uzat-saq oxdan ayrı qalan

max

min

ηη

4-cü şəkil. Dilatansiya

10


parça dinamik sürüşmə gərginliyini göstərəcək. Əyurinin başlanğıc nöqtəsinə uyğun gələm absis ilə statik sürüşmə gərginliyini ifadə edəcəkdir. Bu halda dinamik sürüşmə gərginliyinin statik sürüşmə gərginliyindən də az alınır.

4-cü şəkildən əyri ilə xarakterizə olunan suspenziyalıar daha maraqlıdır. τd gərginliyindən başlayaraq deformasiya sürəti sürüşmə gərginliyinin artmasına baxmayaraq dəyişməz qalır. Buna dilatan-siya deyilir. Bele xassəyə malik olan sistemlərdən misal olaraq narın kvarsın suda 42%-li suspenziyasını göstərmək olar

2. MADDƏLƏRİN MEXANİKİ XASSƏLƏRİNİN MADELLƏR VASİTƏSİLƏ İZAHI

Müxtəlif maddələrin mexaniki xassələrini izah etmək üçün müxtəlif nəzəri sistemlər təklif edilmişdir. Bu vasitə ilə deformasiya prosesini keyfiyyətcə izah edirlər. Deformasiya prosesinin keyfiyyətcə izahı zamanı verilmiş materiallar üçün seçilmiş sxemə daxil olan am-sal və funksiyaların təyin olunması müəyyən çətinliklər yaradır. An-caq nisbətən sadə hallar üçün bu çətinlikləri aradan qaldırmaq müm-kündür. Yüksək polimerlərin hərəkət qanunları və bununla əlaqədar olan əmsal və funksiyaların təyini üçün kifayət qədər əlverişli və dəqiq üsul yoxdur. Məhz bu da nəzəri nəticələrin təcrübi əhəmiyyətini azaldır.

Ümumiyyətlə mürəkkəb tənliklərin mexaniki hal tənlikləri sadə mexaniki modellərlə izah olunur. Hüq qanununa tabe olan elastik element εσ ⋅= E yaya şəklində ifadə olunur (5-ci a şəkli).

Nyuton özlülük qanunu ilə izah olunan özlü ele-ment maye olan silindirdə hərəkət edən pistondan ibarət modellə ifadə olunur (5-ci b şəkli). Axma həddindən kiçik gərginliklərdə sərt-plastik ci-

sim deformasiya etmir. Gərginlik axma həddinə bərabər olduqda axma başlayır (5-ci v şəkli).

Bütün bu sadə modellərin kombinəsilə mürəkkəb mühitləri də izah etmək olar. Məsələn, elastik-plastik mühit ardıcıl qoşulmuş elastik və plastik elemetlər modelindən ibarət qurulur. (6-cı şəkil).

İndi aşağıda mürəkkəb mühitlərə bir neçə misal göstərək.Elastik-özlü mühitin hal tənliyi. Əgər cism hərəkətdədirsə

(məsələn, vibraisya edirsə) onda daxili sürtünmə təsirindən yaranan-deformasiya Huq qanunundan fərqlənəcəkdir. Bu zaman mühitdə

5-cü şəkil. Huq qanununa tabe olan elastik elementin modulu

6-cü şəkil. E l a s t i k -p l a s t i k m ü h i t i n

modulu

11


gərginlik elastik deformasiya və özlü müqavimət nəticəsində yaranan gərginliklər cəmindən ibarət olacaqdır, yəni:

Mühitin xassələri paralel birləşmiş elastik və özlü elementlər modeli vasitəsilə göstərilə bilər (7-ci şəkil). Elastik özlü mühit sakitlik halında (

)

özünü ülastik mühit kimi aparır. Deformasiya sürəti artıqca mühitdı gərginlik də artır. Əgər mühitə sabit deformasiya ε=const tətbiq etsek, onda onda mühitdə sabit gərginlik σ=Eε alınacaqdır. Əgər mühiti sa-bit gərginliklə yükləsək t≥0 zamanında σ=const=σ0 , onda:

alınır, yəni deformasiya tədricən artıb E

0σ qiymətini almağa çalışır.

Maksvel tənliyi: Elastik özlü cisimin hal tənliyi sadə elastik və özlü mühitdə uyğun gərginliklərin toplanmasından alındı. İndi isə defor-masiya qüvvələrini yox, deformasiya sürətlərini toplayaq. Relaksasiya mühiti üçün model elastik və özlü elementlərin ardıcıl birləşməsindən ibarərdir (8-ci şəkil). Belə mühit üçün qanun ilk dəfə Maksvel tərəfindən verilmişdir:

Mühitin xassələrinə baxaq. Mühitə sabit gərginlik verildikdə o sabit sürətlə deformasiya etməyə başlayacaqdırç yəni özlü maye kimi axacaqdır. Tez yükləmə zamanı

mühitdə elastik toplanan hesabına tezliklə deformasi-

ya əmələ gəlir. Əgər gərginliyi götqrsək onda deformasiya sürəti sıfra enəcəkdir, ancaq mühitdə müəyyən deformasiya qalacaqdır. t=0 momentində cismə σ0 gərginliyi verilmişdir

və buna uygun olaraq başlanğıc uzanma E

0σε = olacaqdır.

σ=const=σ0 qiyməti üçün deformasiyanı (məsələn, çubuğun ucunun bərkidilməsi vasitəsilə) tapaq. Onda

və yuxarı tənlik olur.

dEdtεσ ε µ= +

0ddtε

=7-cü şəkil. Paralel birləşmiş özlü və elastik

mühitin modeli

0 1E t

eE

µσε−

= −

1d ddt E dtε σ σ

µ= +

8-cü şəkil. A r d ı c ı l birləşmiş özlü və e l a s t i k müh i t in

modeli

0

Eσ

0ddtε

= 1d ddt E dtε σ σ

µ= +

12


Buradan da əgər alınır.

Burada µEt =0 relaksasiya vaxtı adlanır.

Maksvel, real cisimlərin sabit deformasiya da gərginlik halının za-mandan asılı olaraq, dəyişməsini keyfiyyətcə izah etmişdir.

Özlü –plastik mühitin hal tənliyi: Özlü-plastik mühitin hal tənliyi özlü elementlə paralele birləşmiş σS Ku-lon sürtünməsi olan səthin modeli ilə xarakterizə olunur (9-cu şəkil).

Özlü-plastik mühitin deformasiya qa-nunu bu şəkildə olur:

σ≥ σS olduqda

σ

13


şəkildə göstərilmişdir.Modeldə çox sayda eyninöxlü elementlər olduqda parametrləri

fasiləsiz paylanan modelə keçərək inteqrallama vasitəsilə deformasiyanı tapmaq daha asan olar. Yuxarıdakı misallarda biz sadə hallar üçün cis-min mexaniki xasələrini öyrənmək məqsədilə mexaniki modellərin istifadə olunmasını izah etdik. Ancaq oxşarlıq nəzəriyyəsindən istifadə edərək.modelləmə texnikasından başqa sahələrdə də istifadə olunur. Kitabın 4-cü fəslində hadisələr analogiyasından istifadə edərək elektrik, hidravlik, istilik, mexaniki hadisələrin birinin digərinin modelində öyrənilməsi barədə uyğun məlumat verilir.

3. ÇOX KIÇIK SÜRÜŞMƏ GƏRGINLIYINDƏN GILLI MƏHLULLARIN STRUKTUR-MEXANIKI

XASSƏLƏRI BARƏSINDƏ

Akad. P.A.Rebinder və onun əməkdaşları Şvedov-Kelvin ümumiləşmiş mexaniki modeldə relaksasiya və stasionar axma proseslərinin riyazi analizi nəticəsində bu qərara gəmişdilər ki, tikso-trop sistemlər çox kiçik sürüşmə gərginliyində yüksək (milyon puaza yaxın) Nyuton özlülüyünə malikdirlər. Ancaq bu özlülük adi reolo-ji üsullarla ölçülə bilmir. Elə buna görə də kişik gərginliklrədə axma olmaması kimi yanliş təsəvvürlər meydana çıxırdı.

Buna görə də sistemli struk-turlar üçün iki sahə mövcud olur:1. çox kiçik sürüşməgərgin-liyində adi reoloji üsullar-la nəzərə çarpmayan, yüksək özlülüklə ifadə olunan dağılmamış strukturlu sahə;2. sürüşmə gərginliyi sta-tik sürüşmə gərginliyindən çox büyük olduqda laminar axınla ifadə olunan sabit Nyuton ğzlülüklü sahə.

Akad. P.A. Rebinder və onun əməkdaşlarının üsulu ilə birin-ci sahənin təcrübi yoxlanılması nəticəsində təmiz sürüşmənin zamandan asılığı olduqda əyrilər dəstəsi qurulmuşdur.

Bu zaman ε(t) əyriləri dağılmamış strukturda iki şəkildə olur.1) P

14


deformasiyanın zamandan asılı olaraq artması sabit gərginlikdə gedir. Qüvvə götürüləndən sonra deformasiya sifra enir.

2) P>Pk olduqda elastik təsir tamamlanandan sonra kinetik de-formasiya əyrilərində deformasiyanın artması və stasionar axma müşahidə olunur. Qüvvə gütürüləndən sonra sistemdə qalıq defor-masiya meydana çıxır.

Gərginlik axma həddindən kiçik olduqda Şvedov-Kelvin mod-eli sürüşmə deformasiyasının kinetikasının inkişafı üçün aşağıdakı tənliyi verir:

(1.1) P>Pk olduqda (2.1)

Burada prosesin öyrənilməsində p=const qəbul olunur. (2.1) tənliyindəki (E1, E2, Pk, η1, θ2) sistemin eleastik-plastik xassələrini ifadə edir. Burada Pk –axma həddi, E1-ani sürüşmə elastikliyi moduludur. Bu modulun qiymədi gihazın ölçülərindən sistemin strukturunu dağıda biləcəyi qiymətinə qədər tətbiq olunan qüvvədən asılı deyildir. P

15


II əyrinin bucağının tangensini tapaq:

(5.1)

B nöqtəsində bücağın tangensinin təxmini qiymətini tapmaq üçün (5.1) düsturundə birinci həddi sıfra bərabər etsək

(6.1)

olar.Koordinat başlanğıcından B nöqtəsindən toxunana paralel xətt

keçirsək bu xətt son ordinatdan ε’ parçasını ayırar. Bunun qiyməti belə tapılır:

(7.1)

OC parçasını ε’ ilə işarə etsək onun üçün (4.1) və (7.1) düsturlarından

(8.1)

yaza bilərik. Digər tərəfdən (3.1) düsturuna əsasən 01

1 ε=EP olur.

Buna görə də

(9.1)

olacaqdır.Həqiqi relaksasiya özlülüyü (6.1) düsturundan hazırlanır:

buradan

(10.1)

Burada Pk bilavasitə təyin edilir. Bu plastik axma başlamamışdan əvvəlki maksimal gərginlikdir.

Bu məqsədlə qiyməti P-yə yaxın olan bir neçə ε=f(t) əyriləri qu-rulur. Əyrilərin birinci tipdən ikinci tipə dəyişməsinə uyğun gələn P axtarılan Pk olacaqdır. Ancaq bu üsul ε=f(t) əyrilərinin böyük dəqiqliklə qurulmasını tələb edir. Pk –nı başqa üsulla da, yəni ikinci tipli iki dənə əyrinin müqayisə etməklə də tapmaq olur.

Fərz edək ki, əyrilərin biri üçün gərginlik P1, o biri üçün isə P2 –dir. Onda (10.1) şərtindən hər iki deformasiya halları üçün η1 -ni sabitliyinə gorə belə yazmaq olar:

2

1

2 2 1

1 kP Pd P edt E

θεθ η

− −= ⋅ +

1

kP Pddtε

η−

≈

/

1

kB B

P Pd t tdtεε

η−

= ⋅ =

20m

PEε ε

=−

2

2

1

1/

EP

EP

m +=−= εεε B

1

k

B

P Pddtε

η−

≈

1k

B

P Pddt

ηε−

≈

1 1

1 2k k

B B

P P P Pd ddt dtε ε− −

=

16


Bu tənlikdən Pk-nı tapmaq olar:

və (2.1) düstrularına daxil olan relaksasiya vaxtını tapmaq üçün (5.1) düsturundan t=0 nöqtəsində mailliyin tangensini təyin edək:

(11.1)

(11.1) düsturundan (6.1)- çıxsaq qaparıq:

(12.1)

η2=E2θ2 işarə etsək və onun elastik təsirin şərti özlülüyü adlandırsaq (12.1)-dən belə taparıq:

(13.1)

1-ci cədvəldə Qaraçuxur və Lökbatan gillərindən hazırlanmış adi və kimyəvi işlənmiş gilli məhlullar üçün bu parametrlərin qiymətləri verilmişdir.

1-ci cədvəl

2 1

2 1

1 2B B

k

B B

d dP Pdt dt

Pd ddt dt

ε ε

ε ε

⋅ − ⋅

=

−

2 2 1

1 kA

P Pd Pdt Eε

θ η−

= ⋅ +

2 2A B

d d Pdt dt Eε ε

θ

− =

2

A B

Pd ddt dt

ηε ε

==

−

Məhlulun tərkibiPk E1 E2 η2 η2

din/sm2 puazQaraçuxur gilindən dəniz suyunda (45%-li konsentrasiya) hazırlanmış məhlulKQP ilə hazırlanmış həmin məhlulSSC ilə hazırlanmış həmin məhlulLökbatan gilindən dəniz suyunda (65%-li konsentrasiya) hazırlanmış məhlulKQP ilə hazırlanmış həmin məhlulSSC ilə hazırlanmış həmin məhlul

25.2

7.5

16.0

137.0

70.0

10.88

9300

5870

4600

52300

50100

11000

23300

2950

2800

4730

4200

5950

990000

278750

252000

595000

523000

439000

2200000

374000

163000

410980

364000

852000

17


Sabit gərginlikdə zamandan asılı olaraqdeformasiyanın inkişafı kinetikası əyriləri Veyler-Rebinder cihazında təcrübi olaraq alınmışdır. Bunun üçün ölçüsü 2,7 X 2 sm olanlövhəcikdən və ölçüsü 6 x 3 x 1.5 olan müstəvi dibli qabdan istifadə olunmuşdur.

Təcrübələr zamanı müəyyən şərti “ani” deformsiya saxlamaq üçün üzərində gilli məhlulla dolutitrəmə olmadan stolla birlikdə yuxarı-aşağı hərəkət etdirilə bilsinDeformasiyanın qiyməti mikrometrli olan mikroskop vasitəsilə ölçülür. Eyni zamanda ikinci mikroskop vasitəsilə tətbiq olunan yayın dartılması ölçülür.

Gərginliyin sabit qiymətində hər 120-180 saniyədən bir deformasi-ya ölçülür.

4. DEFORMASIYANIN ZAMANDAN ASILILIĞI, TIKSOTRAPIYA, TIKSOLABILLIK VƏ REOPEKSIYA

Deformasiyanın zamandan asılılığının əsas növləri beş forma-da ola bilər (13-cü şəkil). Nyuton əyrilərində (1 əyrisi) deformasiya ε zamandan düzxətli finksiya ilə asılıdırş Bu hal Nyuton qanunu-nun nəticəsidir. Binqam-Volaroviç cisimlərində deformasiyanın za-mandan asılılıq xarakteri Nyuton cisimlərinda ki asılılıqla analo-jidir. Nyuton mayelərindən fərqli olaraqideal elastik cismlərdə de-formasiya zamandan asılı deyildir (5 əyrisi).

Bu iki kənar hallar arasında yerləşən əyrilər qyeri-Nyuton mayeləriç ideal plastik və elastik cismləri xarakterizə edir. Psevdoplas-tik mayelərdə deformasiya zamandan düzxətli asılı olaraq dəyişmir (2 əyrisi). Elastik-plastik cisimlərin (3və 4 əyrisi) deformasiyanın elastik komponentlə əlaqədar olan hissəsi qüvvənin təsiri müddətindən asılı deyildir, özlülükdə əlaqədar olan hissə isə zamandan asılıdır. Hormal özlülükdə deformasiyanın bu ikinci hissəsi zamanla mütənasibdir (3 əyrisi). Animal özlülükdə deformasiyanın zamandan asılılığı daha mürəkkəb xarakterdə olur (4 əyrisi).

Deformasiya yaradıcı qüvvənin təsiri tam kəsiləndən sonra cisim ya əvvəlki formaya qayıdır və yaxud da öz yeni formasında qalır. Birinci hal elastik deformasiya, ikinci hal isə plastik yaxud da elastik, yaxud da elastik-plastik deformasiya adlanir.

Deformasiya müqavimətinin müxtəlif dəyişikliklərini 14-cü şəkildə göstərilən 4 növə bölünür. Burada ordinatda deformasiyanın müqaviməti F, absisdə isə t verilir.

Nəzərdən keçirdiyimiz sistemlərdə F ixtiyari olaraq dəyişir. Bu pros-es dispers sistemlərin köhnəlməsi və nəticədə xassələrinin dəyişməsi

13-cü şəkil. Deformasiyanın zamandan asılılığının əsas növləri

18


ilə əlaqədardır. Köhnəlmənin təsirindən F həm arta həm də aza-la bilər. İkinci hal daha az təsadüf edir. 1 əyrisi birinci halı xarakterizə edir. t1 - t2 zamanı ərzində tətbiq edilənqüvvənin təsirindən F qüvvəsi öz minimum qiymətinə qədər aza-la bilər. t2 momentindən sonra qüvvənin təsiri kəsilsə heç bir xarici təsir olmadan sistemin balanğıc de-formasiya müqaviməti bərpa oluna bilər. Belə sistemlər (2 əyrisi) tikso-trop sistemlər adlanır.

Deformasiya müqavimətinin başlanğıc qiymətdə bərpa olunması

üçün tələb olunan t2 – t3 zamanı tiksotron bərpa olma müddəti adlanır. Gilli məhlullar və bəzi özlü plastik mayelərdə tiksotropiya xassəsi vardır. Bəzi dispers ssitemlər öz deformasiya müqavimətini özbaşına bərpa edə bilmir. Yaxud da çox zəif surətdə bərpa edir ki, bunu da nəzərə almamaq olar. Belə sistemlər tiksolabil sistemlər adlanır (3 əyrisi).

Nəhayət bəzi cismlərdə qüvvənin təsiri deformasiya müqavimətinin artmasına səbəb olur (4 əyrisi). Bunlara reopeksiya sistemləri deyilir.

I FƏSLƏ AİD ƏDƏBİYYAT

1. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. Гостехиздат, 19572. Bingham E. Fluldity and Plasticity. New York 19223. Воларович М.П. Труды института прикладной механики вып 66 1934.4. Рабинерсон А.И. Проблемы коллоидной химии, 19375. Hounvink R. Elasticity, Plasticity and structure of matter. Combrige 19376. Фукс Г.И. Вязкост и пластичност нефтепродуктов. Гостоптехиздат, 19517. Рейнер М. Десят лексий по теоретические реологии. Гостехиздат, 19478. Качанов Л.М. Основы теории пластичности. Гостоптехиздат, 19569. Абдурагимова Л.А. Исследование структурно-мечанический свойств водных суспензий бентонитовых глин. Труда Инс. Химии. АН. Аз ССР. 195810. Абдурагимова Л.А. О наличии ньютоновый вязкости в суспензии. Труда Инс. Химии. АН.Аз ССР. 195611. Ребиндер П.А. Сегалова Е.Е. СССР т. ХХİ №1 195012. Эделман Л.И. Ребиндер П.А. Коллоидный журналь т.13. вып 2. 195113. Мирзасанзаде А.М. Вопросы гидродинамики вязкопластичных и вязких жидкостей в нефте добыче АзНефтеиздать1959

14-cü şəkil. Deformasiya müqa-vimətinin qüvvənin təsiri müd-

dətindən asılılıq növləri

19


14. Кройт Г.Р. Наука о коллоидах Том 1 Химиздат 195515. Рамайя К.С. Аномалия вязкости масел и ее влияние на трение в машинах. Машгпз. 194916. Лютин Л.В. Коллоидно-чимические осровы применения глинистых растворов в буровой технике. Госгеолиздат. 194117. Шищенко Р.И. АНХ №8 195518. Баранов В.С. Глинистые растворы для бурения скважин в осложнененых условях. Гостоптехиздат, 195319. Шищенко Р.И. АНХ №8 195520. Белозерский С.С. и др. Методы иприборы для измерения рН в нефтяной промышленности. Гостоптехиздат, 195321. Шапов Н.И. Наука-Исследователские работы нефтяников. Вып 2. Бурение. Гостоптехиздат, 194422. Кулиев С.М. Мирзаджанзаде А.Х. АНХ №8 1950 23. Мирзаджанзаде А.Х. АНХ №8 194824. Абдурашитов С.А. Изд. АН АзССР №10 194525. Алфрей Т. Механический свойства высокополимеров. Изд. Иностр. лит. 195226. Прагер В. Ходж Ф. Теория идеально-пластических. Тел. Изд иност . лит. 194627. Хилл Р. Математическая теория пластичности. Гостоп-техиздат, 195628. Ильюшин А.А. Ученые записки МГУ имени Ломоносова. Том. 39 Вып. 3. 194029. Прандтл Л. Теория пластичности. Изд. иност. лит. 1949.

20

II fəsil Gilli məhlulların fiziki-kimyası

II FƏSILGİLLİ MƏHLULLARIN FİZİKA-KİMYASI

1.MƏHLULLAR HAQQINDA ÜMUMI MƏLUMAT

Bütün cisimlər cox kiçik hissəciklərdən-molekullardan təşkil olunmuşdur. Bu cisimlərin bir çoxu su ilə təmas edərkən ayrı-ayrı malekullara parçalanır və su malekulları arasında səpələnir. Cisimlərin mayedə səpələnmə prosesinə həllolma deyilir. Müxtəlif cisimlərin həllolma dərəcəsi müxtəlifdir.

Su icərisində molekul ölçülərinə qədər xırdalanmış cismin əmələ gətirdiyi məhlula həqiqi məhlul deyilir.

Həqiqi yaxud molekulyar məhlullar öz xassələrini ancaq kimyəvi reaksiyaların təsirindən dəyişirlər.Həqiqi məhlullardan fərqli olaraq elə məhlullar da vardır ki,onların daxilində bərk maddənin hissəcikləri coxlu (onlarla,yüzlərcə və s.) molekulların birləşməsindən ibarətdir.

Hələ çox qədim zamanlarda hər hansı bir mayedə təcrübi olaraq həll olmayan bərk maddə hissəciklərinin həmin mayedə məhlulabənzər qarışığını almaq mümkün olduğu məlum idi.

Sonralar ,bir çox maddələrin çökməyən,davamlı suspenziya və emulsiyaları da aşkara çıxarılmışdır.

Hələ XVIII əsrdə qeyri-üzvi maddələrin məhlulları barədə düzgün mülahizələr yürüdülürdü.1857-ci ildə İ.Faradey qızıl tozunu mayedəki məhluluna yüksək dispers qarışıq kimi baxmışdır. Tərkib hissələri kim-yəvi analiz vasitəsilə təyin olunan kristallaşmıyan və yapışqan-amorf formada ayrılan küyləyə kolloid deyilir.kolloid kimyasından məlum olduğu kimi məhluldakı maddə hissəciklərinin narınlıq dərəcəsindən asılı olaraq onun kolloid xassələri dəyişir.

Həll olunarkən xırdalanan maddəyə dispers maddə,yaxud dis-pers faza,həlledici maddəyə isə dispers mühit deyilir. Dispers faza və dispers mühit birlikdə dispers sistem adlanır. Dispers sistemlər öz aqreqat vəziyyətlərinə görə bir-birindən fərqlənir. Üç növ dispers sis-temi mövcuddur: a) bərk cisim mayedə (məsələn,gilli məhlul və s. ) ; b)maye cisim mayedə (məsələn,neft suda); v) qazvarı maddə mayedə (məsələn, gilli məhlulun qazlanması və s.)

Dispers sisteminin ikinci əsas xassəsi onun daxilindəki hissəciklərin xırdalanma dərəcəsidir. Hissəciklər nə qədər xırda olarsa,disperslik dərəcəsi bir o qədər yüksək olur.

Məhlullardakı hissəciklərin xırdalanma dərəcəsi yüksək olduqca məhlulun davamlığı artır.

Kolloid məhlullarda hissəciklər çox narın,yəni ölçüləri 0,0001 mm-

21


dən 0,000005 mm-ə qədər olur. Kolloid hissəciklər əksər hallarda bir neçə,yaxud daha çox molekulların birləşməsindən ibarətdir. Əksər maddə qeyri-üzvi olub,sadə molekullardan təşkil olunmuşsa (məs.Fe (OH)3)belə

Kolloid hissəcik minlərlə molekullardan ibarət olur.Əgər kol-loid merəkkəb molekullu maddələrdən ibarət isə,kolloid hissəcikləri molekullarının sayı azalır.Məsələn,zülal maddənin, nişastanın kolloid hissəcikləri ayrı-ayrı molekullardan ibarətdir.

Belə maddələr təbii kolloidlər adlanır.Kolloid məhlulun hissəcikləri ancaq ultramikroskop vasitəsilə görülə bilər.

Məhluldan hissəciklərin ümumi səthi onların disperslik (xırdalanma) dərəcəsindən asılıdır. Eyni miqdarda maddə xırdalanma dərəcəsindən asılı olaraq müxtəlif səthlərə malik ola bilir. Məsələn,tərəfləri 1 sm olan kubun səthi 6sm2 –dir. Bu kubu tərəfləri 0,000001 sm olan kubcuqlara parçalasaq,bütün kubcuqların ümumi səthi 6000000 sm2 yaxud 600 m2 olur.

1 sm2 həcmli cismin səthinə maddənin xüsusi səthi deyilir.Məhluldan bərk maddə hissəciklərinin xüsusi səthi ancaq onların

ölçülərindən asılı olub,məhluldakı konsentrasiyasından asılı deyildir.Kolloid məhlullardan başqa suspenziya və emulsiyalar da vardır.Suspenziyalar – kobud dispers sistemidir.Dispers faza və dispers

mühit bir-birində həll olmayan mayelərdən ibarət sistemə emul-siya deyilir.Belə sistemlərdən neftlə su və s.göstərmək olar.Həqiqi məhlullar,kolloid və suspenziyalar bir-birindən mayedəki bərk maddə hissəciklərinin xırdalanma dərəcəsi ilə fərqlənir.Kolloid və suspen-ziyalarda hissəciklər nisbətən iri olduqları halda,həqiqi məhlullarda molekul və ion ölçülərinə qədər xırdalanmış olur.

Kolloid məhlulları mikroskop altında işıq şüalarının düşməsinə perpendikulyar vəziyyətdə müşahidə etsək,onlar bulanıq,şüaların düşmə istiqamətində isə şəfaf görünürlər.Bu hadisə kolloid hissəciklər işıq dalğası uzunluğundan kiçik olduqda meydana çıxır.İşığın bu cür səpələnməsi,onu ilk dəfə 1869-cu ildə müşahidə etmiş məşhur fizik Tindalın şərəfinə Tindal hadisəsi adlanmışdır.

Kolloid məhlullarının digər fərqləndirici xassələrindən biri də ondakı bərk hissəciklərin süzülmə zamanı perqament kağızından kecə bilməməsidir. Ancaq həqiqi məhlullardakı bərk faza kağızdan asanlıqla süzülüb keçir.

Kolloid məhlullar hissəciklərin dispers mühitlə islanmasına görə iki qrupa- liofil və liofob kolloidlərə ayrılır. Əgər kolloid mayedə hissəcik yaxşı islanırsa liofil kolloid,əks halda isə liofod kolloid adlanır. Əgər isladıcı maye su isə onda liofil kolloidlər hidrofil,liofob kolloidlər isə hidrofob adlanır.Fırlanma qazımasındantətbiq olunan gilli məhlullar su ilə gilin qarışığından ibarət olub,çox xassələrinə görə hidrofil kol-loid suspenziya sisteminə daxil edilir. Gilli məhlulda gil hissəciklərinin ölçüləri bir neçə millimetrlərdən mikronun hissəciklərinə qədər olur.

22


2. QAZIMADA GİLLİ MƏHLULLARIN VƏZİFƏLƏRİ

Gilli məhlul yuyucu mayedir. O nasosla qazıma kəməri daxilindən quyuya vurulur, baltanın gözündən xaric olan gilli məhlul quyudibində qazılmış süxurları özü ilə bərabər qazıma kəmərinin xarici səthi ilə quyu divarı arasındakı həlqəvi fəza vasitəsilə yer səthinə qaldırır.yer səthində qazılmış süxurlardan təmizlənmiş gilli məhlul yenidən naso-sla quyuya vurulur. Bu proses bütün qazıma müddətində təkrar olu-nur. Bu cür qapalı hərəkətə gilli məhlulundövranı deyilir.

Qazıma zamanı gilli məhlulun əsas vəzifələri aşağıdakılardan ibarətdir;

1) quyu divarını şirələmək;2) dövran kəsildikdə qazılmış süxuru öz içərisində asılı vəziyyətdəsaxlamaq; 3) qazıma zamanı açılmış laya əks təzyiq yaratmaq;4) qazılmış süxuru quyudibindən qaldırmaq;5) qazıma prosesində süxura sürtünmək nəticəsində qızmış baltasnı

soyutmaq 6) gilli məhlul nasosunu enerjisini quyudibində işdəyən qazıma

mühərikkinə vermək; Bu vəzifələrin birinci beşi həm turbin və həm də rotor qazımasına

sonuncusu isə ancaq turbin qazımasına məxsusdur. Bunların birin-ci ikisindən başqa qalanlarını su ilə də yerinə yetirmək olardı. Gilli məhlulun tətbiq edilməsi ilə əlaqədar olaraq quyuya buraxılan qoruy-ucu kəmərlərin sayı xeyli azaldılmışdır.

Göstərilən vəzifələrin yerinə yetirmək üçün gilli məhlullar müəyyən keyfiyyətlərə malik olmalıdır.İndi, bu vəzifələrin gilli məhluldan nə cür keyfiyyətlər tələb edildiyini izah etmək üçün ayrı-ayrılıqda baxaq.

Quyu divarının şirələnməsi. Quyu divarı az yaxud çox məsaməli süxurlardan əmələ gəlmişdir. Qazıma prosesində gilli məhlul təzyiqlər fərqinin təsiri ilə həmin məsamələrə daxil olur.Bu zaman nisbətən iri hissəciklər quyunun divarlarında ilişib qalır,kiçikləri isə laya keçir. Məsamələrdəki boş yer azalır.Onda gilli məhlul divardakı hissəciklərin arasındakı kanallarla hərəkət etməyə çalışır.Beləliklə ,getdikcə məsamələr o qədər kiçilir ki,daha gilli məhlul laya keçə bilmir. Gilli məhlulun kolloid xassəsi yüksək olduqda,quyu divarında əmələ gələn şirə qatı nazik və möhkəm olur.

Bu zaman gilli məhluldakı sərbəst su laya nüfuz edə bilmir.Quyu divarının gil qabığı vasitəsilə şirələnməsinin böyük

əhəmiyyəti vardır.Nazik ,davamlı qabıq quyu divarını möhkəmləndirir və süxurların

uçulmasının qarşısını alır. Möhkəm qabıq gilli məhluldan suyun laya daxil olmasının qarşısını almaqla bərabər laydan quyuya su,qaz və neftin keçməsini də çətinləşdirir.Beləliklə,qazıma zamanı açilmış lay-lar bir-birindən ayrılmış olur.

Keyfiyyətsiz gilli məhlulun quyu divarında əmələ gətirdiyi

23


qalın,davamsız gil qabığı quyunun diametrini kiçildir,alətin quyuda tutulmasına səbəb olur və başqa çətinliklər yaradır. Qalın gil qabığı qoruyucu kəmərin quyuya endirilməsini çətinləşdirir.

Hissəciklərin asılı vəziyyətdə saxlanılması. Gilli məhlulun struk-tur xassəsi (sürüşmə gərginliyi həddinin mövcud olması)dövranın həsilməsi zamanı xüsusi çəkisi gilli məhlulun xüsusi çəkisindən çox olan qazılmış süxur hissəciklərinin məhlulundan asılı vəziyyətdə qalmasına səbəb olur.

Gilli məhlulun bu xassəsi məhlulun sürüşmə gərginliyi həddinin qiymətindən asılıdır.Bu gərginliyin qiyməti artdıqca, gilli məhlulun süxur hissəciyinin öz daxilində asılı vəziyyətdə saxlamaq qabiliyyəti çoxalır.

Gilli məhlul dövranın kəsilməsi zamanı qazılmış süxurun çökə bilməməsi qazıma alətinin tutulmasının qarşısını alır.

Lakin çox böyük sürüşmə gərginliyi həddi qazıma zamanı bir çox əlavə çətinliklər də törədə bilər.

Laya əks təzyiq yaradılması. Quyu və lay birləşmiş qab siste-mi təşkil edir. Quyudakı gilli məhlul sütununun yaratdığı hidrosta-tik təzyiq lay təzyiqindən böyük olduqda,quyu divarının şirələnməsi mümkün olur və divarın uçulmasının qarşısı alınır.Bu zaman laydan neft,qaz və suyun daxil olması çətinləşir və quyunun normal şəraitdə qazılması təmin edilir. Gilli məhlulun quyudibinə yaratdığı hidrosta-tik təzyiq onun xüsusi çəkisini artırıb-azalmaqla tənzim edilir.

Qazılmış süxurun quyudibindən qaldırılması. Qazıma prosesində qazılmış süxurun quyudibindən qaldırılmaması qazımanın mex-aniki sürətini azaldır və bir çox şətinliklər meydana çıxarır.Baltanın quyudibində normal işini təmin etmək üçün quyudibi qazılmış süx-urdan fasiləsiz təmizlənməlidir. Quyudibinin təmizlənməsi gilli məhlulun dövranı vasitəsilə əldə edilir. Quyuya vurulan gilli məhlul qazılmış süxuru quyudibindən həlqəvi fəza vasitəsilə yer səthinə qaldırır və quyudibinin təmizliyini təmin edir.

Baltanın soyudulması. Süxurun dağıdılmasına sərf edilən ener-jinin bir hissəsi sürtünmə nəticəsində istilik enerjisinə çevrilir və balta qızır. Gilli məhlul axını baıtanı soyudaraq onun notmal işlənilməsini təmin edir.

Turbin qazımasında enerjinin quyudibinə verilməsi. Qazıma mühərrikinin bilavasitə quyudibində yerləşdirilməsi qazıma texnikasında irəli atılmış böyük bir addımdır. Quyudibində baltanın üzərində yerləşən qazıma turbini gilli məhlul axını vasitəsilə hərəkətə gətirilir.

Turbin qazımasında gilli məhlula olan tələbat rotor qazımasına nisbətən daha yüksəkdir.Burada gilli məhlulun təmizliyinə və keyfiyyətinə xüsusi diqqət varmək lazımdır.

24


3.GILLƏR

Suyun,temperaturun və kütləvi süxurlara təsiri nəticəsində gil əmələ gəlir.Gil bir çox mineralların qarışığından ibarətdir.Gilin tərkibinin çox murəkkəb olmasına baxmayaraq,o əsasən silisium və al-iminium oksidlərindən təşkil olunmuşdur. Gilin tərkibindəki mineral-lardan ikisinin daha çox əhəmiyyəti vardir. Bunlardan:

birincisi – montmorillonitdir.Əsasını bu mineral təşkil edən gillər yüksək keyfiyyətli olub,bentonit gillər adlanır. Bentonit gillər az tapılır;

ikincisi – kaolinitdir. Kaolinitli gillər çox yayılmışdır və gilli məhlulun hazırlanmasında geniş istifadə olunur.

Qalan mineralların gilin tərkibindən xaric edilməsi onun keyfiyyətinə mənfi təsir göstərmir,əksinə onun plastikliyini daha da artırır.

Bu gostərilənəlrdən əlavə gilin tərkibində əhəng daşı,dəmir oksidi (gili boz sarı rəngə boyayır) və həmçinin çoxlu müxtəlif duzlar da olur.

Gilli süxurların əsasən çöl şpatının külək,su və havadakı karbon qazı təsiri ilə əmələ gəlməsinin kimyəvi reaksiyası belə olur:

K2OAL2O3∙6SiO2+CO2+2H2O=K2CO3+4SiO2+Al2O3∙2SiO2∙2H2O çöl şpatı kaolinitBunun nəticəsində yerdə gilin silisium oksidi və kalsium duzları

toplantıları əmələ gəlir.Gillər iki qrupa qalıq və gəlmə (yaxud çökmə) gillərə ayrılır.

Əmələ gəldiyi yerdə qalan gillərə qalıq gillər;külək, su yaxud bu-zlaqlar vasitəsilə uzaq məsafələrdən gələn gillərə isə gəlmə gillər dey-ilir. Su ilə gətirilən gillərin tərkibində çoxlu lilli və duzlu birləşmələr olur.

Gillər ümumiyyətlə, kiçik kristallı birləşmədir. Rentgenoskop və elektron mikroskopu vasitəsilə aparılan tədqiqat işləri göstərir ki,kristallar nazik lövhəciklər şəklində olur. Bütün başqa bərk cisimlər kimi gil hissəcikləri də öz səthində əks yüklü ionları adsorbsiya edən səth enerjisinə malikdir.

Gil hissəcikləri mənfi yüklüdür. Məhz buna görə də gil hissəciyi hər hansı bir duzun həll olduğu suya düşəndə müsbət yüklü ionları-kationları özünə cəlb edir ki, bu da gilin səthində kationların adsorbsiyasına səbəb olur.

Gil suya,yaxud hər hansı bir duz məhluluna düşəndə orada həll olmağa başlayır,yəni kolloid anionlarına və adsorbsiya kationlarına parçalanır. Sonradan adsorbsiya kationları ilə xaric mühit (maye) kationları arasında mübadilə gedir.

100 q gildə mübadilə edən kationların milliqram-ekvivalent miqdarına mübadilə tutumu deyilir.2-ci cədvəldə bəzi gil minerallarının mübadilə tutumu verilmişdir.

25


2-ci cədvəl

Gillərin şişməsi – yəni təsirindən öz həcmini artırması mübadilə edən kationların xarakterindən asılıdır.

Əgər mübadilə kationun birvalenti natrium metalı ( Na) isə,onda gil hissəciklərinin suya meyli daha çox olur.Bu halda gil hissəcikləri ilə su molekulları arasında cazibə qüvvəsi,ayrı-ayrı gil hissəcikləri arasında cazibə qüvvəsindən böyük olur.Belə gil suya düşəndə suyu tezliklə özünə hopdurur.Su, nəinki gilin səthində yerləşən hissəcikləri,hətta daxilindəki hissəcikləri də əhatə edir,ayrı-ayrı hissəciklər arasına daxil olur,onların həcmini artırır və gil parçasını şişirdir.Natriumlu gillər su təsirindən yaxşı şişir və öz həcmlərini dəfələrlə artırır.Səthində ikiva-lentli kalsium (Ca) kationları adsorbsiya etmiş kalsiumlu gillər suya daha az meyl göstərir və natriumlu gillərər görə az hidrofil olur.Belə gillər su təsirilə pis şişir.

Buna görə də, öz həcmini yaxşı artıran kolloid xassəli natriumlu gillərdən hazırlanmış gilli məhlullar daha yüksək keyfiyyətli olur.

Gilli məhlul gildən və sudan ibarət olan kolloid suspenziya sistemi olduğu üçün ,onun xassələri və keyfiyyəti gilli məhlulun hazırlanması üçün işlənən gilin və suyun keyfiyyətindən asılıdır.Odur ki,hər cür gildən gilli məhlul hazırlamaq olmaz.Məhlulu hazırlamazdan əvvəl gilin fiziki, kimyəvi və mexaniki xassələri öyrənilməli və tələbata uyğun olaraq seçilməlidir.

Gilin petroqrafik və kimyəvi tərkibinin gilli məhlulun keyfiyyətinə böyük təsiri vardır.Gillərin tərkibində iştirak edən əsas minerallar bunlardır: Allofan AL2O3∙SiO2∙5H2O

Kaolinit AL2O3∙SiO2∙2H2O Halluazit AL2O3∙SiO2∙3H2O Montmorillonit AL2O3∙SiO2∙H2O

Bentonit gillərdən hazırlanmış gilli məhlullar,adətən yüksək keyfiyyətli olur. Bu gillərin çox nazik təbəqələrə ayrıla bilməsi onun hissəciklərinin böyük xüsusi səthə malik olmasını təmin edir. Bentonit gillər vulkan gilindən əmələ gəlir.Bu gildə çoxlu miqdarda montmoril-lonit mineralı olur.

Kimyəvi tərkib nöqteyi-nəzərindən gillər əsasən aliminium silikatının hidratıdır. Bundan əlavə bütün gillərdə müxtəlif miqdarda dəmir oksidi (Fe2O3), qələvi-torpaq metallar oksidi (K2O və Na2O) və ya qələvi-torpaq metallar oksidi (CaO, MgO) olur.

Minerallar 100q quru gilin mübadilə tutumu,mq/ekv ilə

Montmorillonit 60-100

İllit 20-40

Kaolinit 3-15

26


3-cü cədvəl

Ölkəmizdə qazımada gilli məhlul hazırlamaq üçün işlədilən bir neçə yerüstü gillərin təxmini kimyəvi tərkibi 3-cü cədvəldə, 4-cü cədvəldə isə gillərin qranulomtrin tərkibi verilmişdir.

Komponentlər,çəki faizi ilə

Gilin adı Si

O2

AL 2

O3

Fe2O

3

CaO

MgO

MnO

Na 2

O

K2O

Q

urud

uldu

qda

itkilə

r və

sair

ə ko

mpo

nent

lər

Hiq

rosk

opik

su

Zığ 52,92 16,48 8,03 4,76 2,38 1,00 1,41 1,07 6,17 5,78

Boğboğa 57,37 16,43 8,16 2,33 2,17 0,03 2,50 0,12 7,00 6,89

Qaraçuxur (boz) 55,03 18,00 7,05 3,76 2,60 0,08 2,08 1,42 7,67 2,31

Qaraçuxur (qara) 53,61 17,29 10,50 2,31 2,63 - 1,98 0,92 6,86 4,10

Gülbaxt 55,62 14,94 9,88 3,33 0,76 - 3,71 3,71 3,22 8,54

Duvannı 55,002 16,699 0,811 5,466 2,558 0,141 9,11 9,11 6,923 6,29

Nebitdağ (boz) 53,30 14,38 5,94 12,05 1,86 0,80 - - 6,82 4,85

İşimbay (sarı) 58,75 21,52 4,76 0,85 0,19 0,11 2,09 0,09 6,19 5,45

27


4-cü cədvəl

Gilin tərkibində çox narın hissəciklər (kolloid) artıq olduqda gilin keyfiyyəti yüksək olur və ondan hazırlanmış gilli məhlul daha artıq kolloid xassəli olur.

Müəyyən edilmişdir ki, bentonit gillərdə 0,00005 mm-dən daha kiçik hissəciklərin miqdarı 40% -ə qədər olur. Əlbəttə belə gildən hazırlanmış gilli məhlulun keyfiyyəti yüksək olur.

Təbii sıx gillərin xüsusi çəkisi 2,5 – 2,8 q/sm3, həcm çəkisi isə 1,60 – 1,90 q/sm3olur.

Axır zamanlarda gilli məhlul hazırlamaq üçün gil yataqlarından gilin qazılan buruqlara gətirilməsi az hallarda tətbiq olunur. Ümumiyyətlə quyuların qazılması su ilə başlanır və quyunun kəsilişində yerləşən gilli süxurların suda həll olunması nəticəsində gilli məhlul alınır. 5 – 6-cı cədvəllərdə Abşeron yarımadasının geoloji kəsilişində yerləşən bəzi xarakter gil nümunələrinin orta qranulo-metrik və kimyəvi tərkibi verilmişdir.

Hissəciklərin mm ilə ölçüləri və faizlə miqdarı

Gilinadı 0,

25

0,25

-0,1

0

0,10

-0,0

5

0,05

-0,0

25

0,02

5-0,

01

00,1

-0,0

05

0,00

5-0,

0025

0,00

25-0

,001

0,00

1-də

n az

Qaraçuxur (boz) - - 0,30 1,15 2,91 36,22 2,56 0,36 56,50

Qaraçuxur (qara) 0,01 0,03 0,44 2,05 2,67 0,86 4,72 26,30 62,82

Qala 0,23 0,08 7,63 8,90 9,48 14,40 1,40 0,20 57,05

Zığ 0,06 0,07 1,68 4,67 5,71 13,72 7,10 2,16 64,83

Boğboğa 0,90 0,03 5,14 11,26 15,40 27,40 14,04 4,59 32,65

Nebitdağ (boz) 0,15 0,15 0,46 0,53 21,14 2,14 0,26 0,66 74,51

İşimbay (sarı) - - 9,62 4,16 3,65 8,80 6,76 36,54

30,47

28


5-ci cədvəl

4. GİLLİ MƏHLULLAR

Gilli məhlulların gil və suyun adi mexaniki qarışığından ibarət olması təsəvvürü bir o qədər də doğru deyildir. Çünki bu qarışıqdakı ayrı-ayrı komponentlər öz fiziki xassələrini mühafizə etmirlər.

Gilli məhlulun hazırlanması düşünüldüyü kimi sadə olaraq gil və suyun qarışdırılmasından ibarət deyildir. Onu demək kifayətdir ki, hətta çox narınlaşdırılmış hidrofob maddənin (məsələn kvarsın) məhlulu belə gilli məhlul kimi əlaqəli plastik kütlə yarada bilməz. Gillin bu xassəsi onun təkcə disperslik dərəcəsi ilə izah olunmur və əsasən onun Kolloidliyindən irəli gəlir.

Gilin su ilə qarışması zamanı su və gil molekulları arasında aktiv qarşılıqlı təsir meydana çıxır ki, bunun da nəticəsində islanma istiliyi adlanan çoxlu istilik ayrılır. M.V.Çapek [4] göstərmişdir ki, bu istilik effekti hər mol su miqdarına 200 – 2300 kal olur.

Layın adı

Hissəciklərin mm ilə ölçüləri və faizlə miqdarı

> 0,25 0,25-0,100,10-0,05

0,05-0,01

29


Gilli məhluldakı gil hissəciklərinin disperslik dərəcəsi yüksək old-uqca , onların su ilə görüşmə səthi də bir o qədər yüksək olur ki, bu-nun da gilli məhlulların fiziki kimyəvi xassələrinə təsiri böyükdür. Gilli məhlulun tərkibində olan gil hissəciklərinin ölçüləri bir neçə millimetrdən mikronun mində biri hissəsinə qədər olur.

Qurudulmuş gil havada olan nəmliyin böyük hissəsini özünə qəbuletmə xassəsinə malikdir. Gildə adsorbsiya olan nəmliyin miqdarı gil hissəciyinin dispersliyindən asılıdır.

Gili suya daxil etdikdə gil və suyun qarşılıqlı təsiri gilin keyfiyyətindən asılı olaraq müxtəlif olur. Bir növ gillər kiçik parçalara ayrılır, digərləri isə öz əvvəlki formalarını mühafizə edərək həcmlərini artırırlar. Öz əvvəlki formasını saxlayaraq həcmini bir neçə dəfələrlə artırmaq qabiliyyəti yüksək keyfiyyətli bentonit gillərə məxsusdur. Bu gillərdən hazırlanan məhlullar neft və qaz quyularının qazılması tələblərini tamamilə ödəyirlər. Gil hissəciklərinin suda disperslənməsi ekzotermik proses olub, bu zaman hər 1q gilə 8 – 17 kal istilik ayrılır.

6-cı cədvəl

Layın adı

Komponentlərin tərkibi ,% ilə

həllolmayan

hissəAL2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3

Qırmakualtı 1 68,85 7,10 4,87 6,15 1,15 0,54

Qırmakualtı 2 77,70 3,84 2,98 4,57 1,15 0,43

Qırmaku layı 1 72,25 3,84 3,92 6,06 1,23 0,36

Qırmaku layı 2 69,85 4,61 3,30 8,16 0,12 0,61

Qırmaku layı 3 71,902 7,03 2,57 3,90 1,26 0,33

Qırmakuüstü qumlu 66,80 3,49 4,36 9,00 0,73 0,76

Qırmakuüstü gilli 7,10 3,66 4,18 5,88 1,39 0,35

Balaxana 1 78,60 3,63 3,31 5,89 0,95 0,26

Balaxana 2 69,17 9,16 4,46 6,50 1,80 0,88

Balaxana 3 74,50 6,55 4,85 2,78 1,30 0,11

Balaxana 4 75,20 4,38 3,86 6,25 0,94 0,26

Balaxana 5 68,50 7,15 5,05 5,07 1,97 0,39

Sabunçu 1 69,10 7,20 3,14 8,50 1,94 -

Sabunçu 2 69,07 7,06 3,36 9,32 1,58 -

Sabunçu 3 68,69 5,06 6,14 10,78 0,84 0,84

Suraxana 1 61,90 10,40 6,60 9,84 2,00 0,10

30


Məlum olduğu kimi, əgər dispers faza eyni ölçülü hissəciklərdən ibarət isə ona monodispers, müxtəlif ölçülü hissəciklərdən təşkil olunmuşsa, polidispers sistem deyilir. Gilli məhlullarda dispers fazanın ölçüləri çox geniş miqyasda dəyişdiyi üçün onu ikinci qrupa aid etmək lazımdır.

Dispers fazanın dispers mühitdən ayrılıb çökməsi hadisəsinə koaqulyasiya deyilir.Gilli məhlulda kolloid hissəciklərin və ona yaxın hissəciklərin miqdarı çox olduqca , məhlulun davamlılığı artır və daxilində nisbətən iri hissələr də asılı vəziyyətdə qala bilir.Kolloid hissəcikləri miqdarının gilli məhlulda az olmasına baxmayaraq, gilli məhlullar özlərini həqiqi kolloid məhlulu kimi aparır.

Qazımada tətbiq edilən gilli məhlulun daxilindəki gil hissəciklərinin dispersliyinin böyük əhəmiyyəti vardır. Disperslik dərəcəsi yüksək olan hissəciklər hətta suda belə çox kiçik sürətlə çökür. Buna görə də çox narın gil hissəciklərindən təşkil olunmuş gilli məhlulun dayanıqlığı yüksək olur. Əgər 1 sm3 həcmi daha kiçik kubcuqlara parçalasaq, doğranma dərəcəsindən asılı olaraq hissəciklərin disperslik dərəcəsini və xüsusi səthinin necə dəyişdiyini 7-ci cədvəldə aydın görmək olar.

7-ci cədvəl

Təcrübələr göstərir ki, yuvarlaq formalı kvars hissəciklərindən fərqli olaraq , nazik lövhəcikşəkilli gil hissəcikləri məhlulda daha gec çökür.

Diametri 1 µ olan gil hissəciyi 10 sm hündürlüklü qabın dibinə 24 saatda , 0,25 µ olan hissəcik 23 günə , 0,1 µ olan hissəcik 487 günə və 0,01 µ olan hissəcik 134 ilə çökür [7].

1 m µ-dən 100 mµ- ə qədər olan kolloid hissəciklər əməli olaraq demək olar ki, heç çökmür. Hər hansı bir mayenin molekulları , daim hərəkətdə olduğu üçün maye daxilindəki hissəciklər fasiləsiz olaraq maye molekullarının hərəkət zərbələrinə məruz qalır. Həmin bu hərəkət kiçik hissəciklərin hərəkətinə səbəb olur və onların çökməsinə mane olur.

Kubun ölçüsü

Hissəciyin sayı

Disperslik dərəcəsi

Hissəciklərin xüsusi səthi,sm2 ilə

Disperslik miqyası

1 sm 1 1 6Mikroskopik

1 mm 103 10-1 6-100,1 mm 106 10-2 6-102 Disperslik

0,01 mm 109 10-3 6-103 Mikroskopik 1 µ 1012 10-4 6-104 Disperslik0,1 µ 1015 10-5 6-105

0,01 µ 1018 10-6 6-106 Kolloid1 m µ 1021 10-7 6-107 Disperslik

31


Gilli məhlulda olan gil hissəciklərinin səthi nazik təbəqə şəklində su molekulları ilə əhatə olunmuşdur. Bu təbəqədəki su molekulları arasındakı ilişmə qüvvəsi o qədər böyük olur ki, onlar öz mütəhərrikliyini itirirlər. Həmin bu təbəqəyə hidrat yaxud solvat qarığı deyilir.

Gilli məhlullarda bu hidrat təbəqələri gil hissəciklərinin bir-birləri ilə görüşüb birləşməsinə mane olur ki, gilli məhlullardakı gil hissəciklərinin çökməsinin qarşısını alır. Səthində hidrat qabığı əmələ gəlməyən hissəciklər bir-birləri ilə birləşib bütöv kütlə şəklində çökür (koaqulyasiya edir).

5.GİLLİ MƏHLULLARIN FİZİKİ-MEXANİKİ XASSƏLƏRİ

Səthi gərilmə və enerji

Hər hansı bir sistemin bir fazasını digərindən ayıran ayrılma səthinin fiziki və kimyəvi xassələri, həmin iki fazanın daxili xassələrindən xeyli fərqli olur.

Maye səthinin əsas xassəsi onun müm-kün qədər kiçilməyə çalışmasıdır.Bu səthin kiçilməyə olan mey li maye damcılarının sferik forma almağa çalışmasında daha aydın görmək olar.

Maye fazası daxilində yerləşən hər molekul may-enin başqa molekulları ilə əhatə edilir və onlar tərəfindən müxtəlif istiqamətdə cəzb olunur.Ancaq maye səthində yerləşən molekulların vəziyyəti bundan bir qədər fərqlənir.Maye səthində yerləşən molekul-lar öz qonşu maye molekulları tərəfindən maye daxilinə cəzb edildiyi halda, az molekullu qaz fazası tərəfindən tarazlaşdırıcı cazibə hiss etmir (15-ci şəkil). Buna görə də səthdə yerləşən hər molekul səthə perpendi-kulyar istiqamətdə maye daxilinə doğru irəliləməyə çalışır. Həmin molekulların maye daxilinə doğru cəzb edilməsi səthin azalmasına səbəb olur. Maye səthindən daxilə doğru gələn molekulların hərəkət sürəti daxildən səthə doğru gələn molekulların sürətindən çox böyük olur. Səth təbəqəsindəki molekulların sayı daim azalır.

Bu azalma, səthdəki molekulların sayı minimum, daxildəki molekulların sayı isə maksimum qiymət alana qədər davam edir.

Maye heç bir xarici təsir olmadan öz səthini azaltmağa çalışması, səthdə azad enerjinin olmasını sübut edir. Bu enerji maye öz səthini genişləndirən zaman sərf olan işə bərabərdir. Molekulyar nəzəriyyəyə görə mayenin səthindən daxilinə doğru molekulların cəzb edilməsini dəf etmək üçün sərf olan bu işin qiyməti müəyyən hal üçün sabitdir.

15-ci şəkil. Molekullar arasındakı qarışılıqlı təsir sxemi. Molekullar arasındakı cazibə

sferası qırıq xətlərlə göstərilmişdir.

32


Molekullar müəyyən ölçülərə malik olduğu üçün həmin səthdə həmişə müəyyən miqdarda molekullar toplanmış olur.

Səthdəki bu enerjiyə səthi enerji deyilir. Səthi enerjinin qiyməti sis-tem fazalarının fərdi xassələrindən və xüsusi səthi qiymətindən asılı olaraq dəyişir.

Vahid səthə düşən sərbəst səthi enerjiyə səthi gərginlik deyilir və

eps/sm2 yaxud din/sm ilə ölçülür.Gil hissəciklərinin su ilə islanması bir tərəfdən gil hissəcikləri, digər

tərəfdən isə su hissəcikləri arasındakı cazibə qüvvəsindən asılıdır.Müxtəlif bərk maddələr eyni bir maye ilə müxtəlif dərəcədə islanır.

Bərk maddə səthində isladıcı maye damcısının vəziyyəti 16-cı şəkildə verilmişdir.

Maye ilə bərk maddənin göründüyü nöqtədən keçərək mayeyə tox-unan müstəvi ilə bərk cisim arasındakı bucaq kənar bucaq adlanır.

Əgər bərk maddənin molekulları ilə mayenin molekulları arasındakı cazibə qüvvəsi maye molekullarının öz arasındakı cazibə qüvvəsindən çox olarsa, onda həmin bucaq iti olacaq və maye bərk cismi isladacaqdır. Əksinə, əgər maye molekulları arasındakı qarşılıqlı cazibə qüvvəsi maye ilə bərk maddə molekullarının cazibə qüvvəsindən çox olarsa , onda bərk maddə islanmayacaq və bucaq kor olacaqdır.

θ bucağı iti olarsa, bərk maddəyə liofil , kor olarsa liofob deyilir. İslanma dərəcəsini təyin etmək üçün akad. P.A.Rebinder cos θ-dan istifadə edir.

Bərk cismin (I) maye (II) və ya qaz (III) ilə toxunma səthindəki sərbəst səthi enerjini σ1,3 ilə, bərk cismin (I) maye (II) ilə toxunma səthindəki həmin enerjinin σ1,2 ilə mayenin (II) qaz (III) ilə toxunma səthindəki sərbəst səthi enerjini σ2,3 ilə işarə etsək aşağıdakı ifadəni alarıq :

σ1,3 = σ1,2 + σ2,3 cosθ

buradan

alınır. cosθ mənfi olarsa bərk cisim liofob , müsbət olarsa onda liofil olur.

Disperslik dərəcəsi artdıqca məhlulun səthi enerjisi də artır.Dəniz suyundan hazırlanmış gilli məhlulun səthi gərginliyi

təxminən 22 din/sm olur.Səthi gərilməni azaltmaq üçün mayeyə səthi aktiv maddə qatmaq

lazımdır.

16-ci şəkil. İsladıcı maye damcisi bərk cisim səthi üzərində

1,3 1,2

2,3

cos σ σ

θσ

−=

33


Səthi gərginlik temperaturun artması ilə azalır. Gilli məhlulların səthi gərilməsini azaltmaq üçün kaustik soda, yaxud kömür – qələvi reagentindən istifadə olunur.

Xüsusi çəki

Maddənin vahid həcminin çəkilməsinə həcm çəkisi deyilir. Maddənin xüsusi çəkisi isə yoxlanılan maddənin çəkisinin distilə edilmiş eyni həcmdə suyun 4 ºC temperaturdakı çəkisinə olan nisbətidir.

Beləliklə xüsusi çəki mücərrəd, həcm çəkisi isə adlı olur ; mayelər üçün bunlar ədədi qiymətcə bərabər olur.

Qazımada isə gilli məhlulun 1 sm3-nin qramla ifadə edilmiş çəkisi xüsusi çəki olaraq qəbul edilir və γ ilə işarə edilir. Bu halda gilli məhlulun xüsusi çəkisi Г/sm3 ilə ölçülür.

Quyudakı gilli məhlul quyunun dibinə və divarlarına hidrostatik təzyiq yaradır. Qazıma prosesində baltanın açdığı layda yerləşən neft, qaz , yaxud su quyudibinə daxil olmağa çalışır, lakin lay təzyiqi gilli məhlulun yaratdığı hidrostatik təzyiqdən böyük olarsa , onda laydan maye və yaxud qaz quyuya daxil olub , gilli məhlulun keyfiyyətini korlayır. Bu təzyiqlər fərqi çox olduqda quyuda tullanış , yaxud fan-tan əmələ gələ bilər. Lakin gilli məhlulun quyudibinə yaratdığı hi-drostatik təzyiq həddindən artıq olmamalıdır. Çünki böyük təzyiq gilli məhlulun böyük məsaməli laylara udulma və qaçmasına səbəb ola bilər.

Gilli məhlulun xüsusi çəkisinin qiyməti qazımanın geoloji şəraitindən asılı olaraq müəyyən edilir.

Xüsusi çəkinin təyin edilməsi. Gilli məhlulun xüsusi çəkisini təyin etmək üçün piknometr, areometr Linevski tərəzisi və başqa ciha-zlardan istifadə olunur.

Ən dəqiq qiymət piknometr ilə alınır. Lakin ölçmə sadəliyi və tezliyinə görə istehsalatda AГ-1 və AГ-2 areometrlərindən daha geniş istifadə olunur.

Xüsusi çəkinin piknometr ilə təyin edilməsi. Piknometr ağzı tıxacla kip bağlanan kiçik şüşə kolbadan ibarətdir (17-ci şəkil) . Artıq məhlulun xaric olması üçün piknometrin tıxacında kanalcıq olur. Gilli məhlulun xüsusi çəkisini təyin etməmişdən əvvəl piknometrin həcmi yoxlanılır. Bunun üçün boş piknometri (quru halda) tıxacla birlikdə tərəzidə çəkirlər. Bunun çəkisini A qəbul edək.

Sonra piknometri distilə edilmiş su ilə doldurur, tıxacla kip bağlayır, dəsmalla qurulayıb, tərəzidə çəkirlər. Su ilə dolu piknometrin çəkisini B qəbul edək . Boş piknometrin çəkisini ikinci çəkidən çıxsaq, onda piknometrdəki suyun həcmini

17-ci şəkil.

Pikno-metr

34


tapırıq (çünki distilə olunmuş suyun xüsusi çəkisi vahidə bərabərdir).Beləliklə piknometrin həcmi V = B – A

olur. Xüsusi çəkisi yoxlanılacaq gilli məhlulu yaxşı qarışdıraraq piknometrə tökür və piknometri tıxacla möhkəm bağlayırlar. Pikno-metrin səthini qurulayır və tərəzidə çəkirlər. Bunun çəkisini C ilə işarə etsək, onda piknometrə tökülən məhlulun çəkisi belə olur :

C – A = P г. Bu halda gilli məhlulun xüsusi çəkisi həmin P –nin pikinometrin

həcminə (V) olan nisbəti kimi təyin edilir: Γ = P : V q/sm3.

Xüsusi çəkinin areometr vasitəsilə təyin edilməsi.Hazırda gilli məhlulun xüsusi çəkisini təyin etmək üçün isteh-

salatda AГ-1 və AГ-2(18-ci şəkil) areometrlərindən daha çox istifadə olunur.Bu areo- Piknometr metrlər yuxarısında şkalası olan üzgəcdən (1), gilli məhlul üçün stəkan dan (2) və yükdən (3) ibarətdir. AГ-1 areometri məhlulun xüsusi çəkisini 1,9 -2,5 q/sm3, AГ-2areometri isə 0,9 – 2,4 q/sm3 intervalda təyin edilir.

Xüsusi çəkini təyin etmək üçün areometrin stəkanını gilli məhlulla doldurur və üzgəcin aşağısına bağlayırlar. Sonra onun səthini gilli məhluldan yuy-ur və cihazı içərisində şirin su olan qaba salırlar, su-yun səviyyəsi ilə uyğun gələn şkaladakı bölgü gilli məhlulun xüsusi çəkisi olur.

Şkala üzərində iki cür bölgü vardır. Əgər gilli məhlulun xüsusi çəkisi kiçik şkaladakı qiymətlərdən böyüksə, onda cihazın altındakı yükü açır və hesablamağa böyük şkala ilə aparırlar.Böyük şkala çox ağırlaşdırılmış gilli sement məhlullarının xüsusi çəkilərini təyin etmək üçün istifadə olunur.

Cihazı su ilə yoxlayırlar. Şirin suyun xüsusi çəkisi vahid olduğu üçün areometrin stəkanına su dol-dursaq şkala 1,0 göstərəcəkdir. Əgər şkala bu ədədi göstərməzsə, onda fərq gilli məhlulun xüsusi çəkisi

təyin olunarkən, düzəliş əmsalı kimi nəzərdə tutulur.

Xüsusi çəkinin Linevski tərəzisi ilə təyin edilməsi. 2,5 q/sm3-ə qədər xüsusi çəkini Linevski tərəzisi ilə (19-cu şəkil) təyin etmək olar. Bu cihaz qoldan (1), yüklərdən (2) və (3), şkalada (4) və gilli məhlul üçün qabdan (5) ibarətdir.

Xüsusi çəkini təyin etməmişdən əvvəl tərəzini tarazlaşdırırlar. Bu-nun üçün tərəzinin qabını (5) şirin su ilə doldururlar. Yükü (3) 1,0 bölgüsü üzərində yerləşdirirlər, sonra (2) yükünün yerini müəyyən edir və vint vasitəsilə bərkidirlər. Bundan sonra suyu gilli məhlulla

18-ci şəkil.AQ-1 aerometr

35


əvəz edir və (3) yükünü qol-un tarazlıq vəziyyətinə qədər hərəkət etdirirlər. Şkalada yükün tarazlıq vəziyyətinə uyğun gələn bölgü, məhlulun xüsusi çəkisini göstərəcəkdir.

Gilli məhlulun dayanıqlığı

Gilli məhlulun dayanıqlığı, sistemdə olan bərk hissəciklərin mayedə asılı vəziyyətdə qalmasını xarakterizə edir.Gilli məhlul nə qədər dayanıqlı olarsa qazıma texnologiyası tələbatını bir o qədər müvəffəqiyyətlə ödəyir.

Məhluldakı gil hissəciklərinin qabıq suyu ilə əhatə olunması gilli məhlulun dayanıqlığını təmin edir.

Suspenziyada olan bərk maddə hissəcikləri bir-birinə toxunarkən birləşməyə çalışdığı halda gilli məhluldakı gil hissəcikləri az yarışma qüvvəsinə malik olub görüşərkən birləşmir.

Gilli məhluldakı gil hissəciklərinin hidrofillik qabiliyyəti nə qədər yüksək olarsa , məhlulun dayanıqlığı bir o qədər yüksək olur.

Su və gil molekulları arasındakı ilişmə qüvvəsi su molekulları arasındakı ilişmə qüvvəsinə nisbətən böyük olduğu üçün məhluldakı suyun müəyyən hissəsi gil hissəcikləri səthində adsorbsiya olu-nur və onların səthində qabıq suyu əmələ gətirir. Bu qabıq suyunun qalınlığı bir çox parametrlərdən: gilin növündən, ionların növündən və konsentrasiyasından və s. asılı olaraq dəyişir.

Beləliklə, gilli məhlul daxilindəki suyu öz fiziki xassələrinə görə bir-birindən fərqlənən iki qrupa: qabıq (yaxud təbəqə) və sərbəst suya ayırmaq olar.

Məhluldakı liofil hissəciklərin birləşməsinə mane olan qabıq suyu-nun olmasını A.V.Dumanski hələ 1913-cü ildə müşahidə etmişdir.

Liofob hissəciklərin səthində qabıq suyu əmələ gəlmədiyi üçün hissəciklər birləşib məhlulda çökməyə (avtokoaqulyasiya) başlayırlar. Sus-penziyalar və onların dayanıqlığını öyrənmək üçün akad.P.A.Rebinder və onun məktəbi çox-lu tədqiqat işləri aparmışdır. Məhluldakı liofil hissəciyinin quruluşunu belə şəkildə təsəvvür etmək olar (20-ci şəkil).

Kolloid hissəcik (A) möhkəm molekulyar adsorbsiya təbəqəsi (B) və davamsız adsorbsi-ya təbəqəsi (C) ilə əhatə olunmuşdur.Davamsız adsorbsiya təbəqəsi mexaniki təsir nəticəsində tezliklə dağılıb dispers mühitlə qarışır.Ancaq möhkəm adsorbsiya təbəqəsini heç bir mexan-

19-ci şəkil. Dinevskiy tərəzisi

20-ci şəkil. A - kolloid hissəcik; B - möhkəm adsorbsiya təbəqəsi; C - davamsız ad-

sorbsiya təbəqəsi.

36


iki təsirlə bərk hissəcikdən ayırmaq mümkün deyildir.Belə adsorb-siya təbəqəsi nəinki hissəciklərin çökməsinə və hətta bir-birlərilə yaxınlaşmasına imkan vermir, bununla da sistemin davamlılığını artırır.

Müxtəlif gillərdən hazırlanmış gilli adsorbsiya təbəqəsi; C-davamsız adsorbsiya məhlulların dayanıqlığı da müxtəlif təbəqəsi olur. Plastik və bentonit gillərdən hazırlanmış gilli məhlulun və qələvi kationları ilə (Na, Li) doymuş gilli məhlulların dayanıqlığı yüksək olur.

Dayanıqlığın təyin edilməsi

Silindrdə bir gün ərzində sükunətdə saxlanılmış gilli məhlulun yuxarı və aşağı hissələrinin xüsu-si çəkiləri fərqinə gilli məhlulun dayanıqlığı deyilir. Dayanıqlıq C hərfi ilə işarə olunur və q/sm3-lə ölçülür.Dayanıqlığı ölçmək üçün CC-1 (21-ci şəkil) və CC2 cihazlarından istifadə olunur. Dayanıqlığı yoxlanılacaq gil-li məhlul CC-1 cihazına tökülür və 24 saat sükunətdə qalandan sonra onun yuxarı və aşağı hissələrinin xüsusi çəkisi təyin olunur.

Əgər bu xüsusi çəkilərin fərqi 0,02-dən çox olmazsa, belə məhlul dayanıqlığı normal hesab edilir. Ağırlaşdırılmış gilli məhlullar üçün bu hədd 0,06a qədər olur.Xüsusi çəkilərin fərqi bu qiymətdən artıq olduqda gilli məhlul dayanıqsız hesab olunur. Gil-li məhlulun dayanıqlığını təyin etmək

üçün başqa bir üsul da vardır. Həcmi 100sm3 olan ölçülü silindrə doldurulmuş gilli məhluldan 24 saat ərzində ayrılmış suyun miqdarını təyin edirlər. Bu üsula çökmə üsulu deyilir.

Məhlulun çökməsi faizlə ifadə olunurBuruqda çənlərdə saxlanılan gilli məhlulun

dayanıqlığını təyin etmək üçün nümunəgötürücü (22-ci şəkil) ilə müxtəlif dərinliklərdən məhlul nümunəsi götürülüb yoxlanılır.

22-ci şəkil.Nümunə-götürücü. 1-borucuq; 2-silindlər; 3-silindirlə-rin qapağı;4-dəliklər; 5-dəstək

21-ci şəkil.Dayanıqlığı

təyin edən CC-1 cihazı

37


Sürüşmə gərginliyi həddi

Gilli məhlulları adi mayelərdən ayıran əsas amil onların sürüşməyə olan müqavimətidir. Suya bir kiçik qüvvə (maillik) tətbiq etdikdə o, dərhal axmağa başlayır.

Gilli məhlullarda isə vəziyyət başqa cürdür. Gilli məhlul axmağa başlamaq üçün kifayət qədər qüvvə tətbiq etməlidir, ancaq bundan sonra sürüşməyə müqavimət göstərərək , axmağa başlayır.Vahid sahəyə düşən və gilli məhlulu sükunətdən çıxarıb hərəkətə məcbur edən minimum qüvvəyə statik sürüşmə gərginliyi deyilir və 0 ilə işarə edilir.

Sürüşmə gərginliyinin vahidi din/sm2 yaxud mq/sm2 ilə göstərilir. Bu parametr gilli məhlulların elastiklik xassəsini xarakterizə edir.

Gilli məhlulun sürüşmə gərginliyi həddi qiymətcə sabit olmayıb strukturun dağılması, ölçülmə vaxtları arasındakı müddətdən asılı olaraq dəyişir.

Sürüşmə gərginliyi həddini bir-birindən fərqlənən iki formaya sta-tik və dinamik sürüşmə gərginliklərinə ayırmaq lazımdır.

Statik sürüşmə gərginliyininqiyməti eyni bir məhlul üçün sabit olmayıb onun qarışdırılma dərəcəsindən asılı olaraq dəyişə bilər.

Gilli məhlul statik sürüşmə gərginliyinə malik olmayan adi mayelərdən fərqli olaraq özünü bir növ bərk cisim kimi aparır. Əgər gilli məhlula təsir edən qüvvə onu hərəkətə gətirmək üçün kifayət deyilsə, onda gilli məhlul bərk cisim kimi elastik deformasiya etməyə başlayacaqdır.Bu qüvvənin təsiri kəsilən kimi gilli məhlul öz əvvəlki vəziyyətini almağa çalışacaqdır.Elə buna görə də gilli məhlulun deformasiyası bərk cisimdəki elastik deformasiya ilə müqayisə edilə bilər.

Bu gərginliyin qiyməti gilli məhlullarda bərk cisimlərdəkinə nisbətən dəfələrlə kiçik olmasına baxmayaraq, qazıma üçün bunun çox böyük əhəmiyyəti vardır.

Bir çox kolloid məhlullar kimi gilli məhlulların da içərisindəki bərk hissəciklər çubuq və ya lövhəcik şəklində olur. Bu çubuqlar ortadan su ilə asanlıqla islandığı halda, uclarından çətinliklə islanır. Odur ki, hissəciklər maye içərisində təmas etdikdə, yalnız ucları ilə yapışa bilər. Kolloid məhlulu sükunətdə qaldıqda bu bərk hissəciklər ucları ilə birləşərək, məhlulda bir şəbəkə təşkil edir. Su şəbəkənin məsamələrində qaldığı üçün, artıq sərbəst hərəkət edə bilmir və məhlula qarışaraq du-rum halına keçir. Kolloid məhlulda əmələ gəlmiş belə şəbəkəyə struk-tur deyilir. Əgər həmin hissəciklər ucları ilə yox, bütün səthləri ilə birləşərsə, onda hissəciklər öz ağırlıqları təsirindən çökməyə başlayır ki, bu hadisəyə də qeyd edildiyi kimi koaqulyasiya deyilir.

38


Sürüşmə gərginliyi həddinin təyin edilməsi

Sürüşmə gərginliyini təyin etmək üçün koaksial rotasiya cihazından, kapilyar viskozimetrdən və başqa cihazlardan istifadə olunur. Bu cihazlardan ən çox istifadə olunanı koaksial SNS-1 cihazıdır. Statik sürüşmə gərginliyini məhlul qarışdırılandan 1 dəqiqə və 10 dəqiqə keçəndən sonra təyin edirlər və bu qiymətləri uyğun olaraq τ10 və τ010 ilə işarə edirlər.

SNS-2 cihazı (23-cü şəkil) silindrdən (1), onun asıldığı polad məftildən (2), ştativdən (3), stəkan (4), fırlanan stoldan (5), elektrik mühərrikciyi və reduktordan (6) ibarətdir.

Cihazın işləmə prinsipi belədir : silindri (1) stəkandakı (4) gilli məhlula salırlar. Stəkan fırlandığı zaman daxilindəki gil li məhlul və onunla bərabər silindr (1) də fırlanmağa başlayır. Bu zaman silindrin asıldığı polad

məftil (2) burulur.Məftil öz elastiklik xassəsinə görə açılmağa çalışdığı zaman gilli məhlulun strukturu buna maneçilik törədir. Məftili açmağa çalışan elastiklik qüvvəsi, gilli məhlulun statik sürüşmə gərginliyi ilə silindrin səthi hasilinə bərabər olduğu momentdə silindrin fırlanması kəsilir. Silindr səthinin sürtünməsini artırmaq üçün onun səthi zolaqlar şəklində girintili – çıxıntılı hazırlanır. Stəkanın fırlanma sürəti sabit olur. Gilli məhlulun statik sürüşmə gərginliyi məftilin burulma bucağı ϕ ilə məftilin sərtlik əmsalı β hasilinə bərabər olur.

Hər cihaz 6 ədəd müxtəlif sərtlik əmsallı məftillərlə təchiz olunur ki, bunların da əmsallarının qiyməti cihazın pasportunda qeyd olunur.Məftillərdə qalıq deformasiyası əmələ gəlməməsi üçün məftilin burul-ma bucağı 70 ºC-dən artıq olduqda cihaza daha sərt məftil salınır.

Müəlliflərdən biri tərəfindən [8] təklif olunan çox sadə cihaz başqa cihazlardan prinsipi etibarilə tamamilə fərqlənir. Birləşmiş qablar qa-nuna əsasən düzəldilmiş bu cihaz iki konsentrik silindrdən ibarətdir (24-cü şəkil).

Nyüton mayeləri töküldükdə cihazın konsentrik silindrlərində maye səviyyələri eyni olduğu halda özlü plastik mayelərdə (gilli məhlullarda) daxili silindrdəki səviyyə xarici slindirdəkindən h qədər artıq olacaqdır. Bu yüksəklik sürüşmə gərginliyi həddini dəf etməyə lazım olan basqıya uyğun gəlir. Daxili diametri d olan daxili borucuq-da statik sürüşmə gərginliyini dəf etmək üçün tələb olunan p0 təzyiqi aşağıdakı tənlikdən tapılır:

(1.2)

23-cü şəkil.SHS-2 cihazı

( ) 0/0

4 l hp

dτ+

=

39


Burada l – daxili borucuğun xarici silindirdəki maye səviyyəsinə qədər olan məsafədir, sm ilə.

En kəsik sahəsi ( )2124 dD −π olan həlqəvi fəzada

statik sürüşmə gərginliyi həddini dəff etmək üçün tələb olunan təzyiq:

10,,

04

dDlp−

=τ , (2.2)

Burada D-xarici borucuğun daxili diametri, sm ilə.d1 – isə daxili borucuğun xarici diametridir, sm ilə.24-cü şəklə əsasən tarazılıq şərtindən aşağıdakı

ifadəni yazmaq olar:

γhpp =+ //0

/0 (3.2)

Burada - γ yoxlanılan məhlulun həcm çəkisi q/sm3(1.2) və (2.2) düstürlarını (3.2) düstura yazıb bəzi

riyazi əməliyyat aparandan sonra aşağıdakı ifadəni almaq olar:

(4.2)

Burada δ - daxili borucuğun divarının qalınlığıdır, sm ilə. Cihazın ölçüləri belədir: d=1sm, l=2 sm, l1= 1,0 sm, δ=0,1 sm cihazın bu ölçüləri üçün τ0 -ı aşağıdakı ifadədən hesablamaq olar:

hh

41800 −⋅

=γτ (5.2)

(5.2) tənliyindəki, ölcüləri CGS sistemində olur.25-ci şəkildə müxtəlif gillərdən hazırlanmış gilli məhlulların

göstərilən cihazla ölçülmüş τ0= τ0(γ) asılılğı verilmişdir. Bu asılılıqların loqarifmik koordinatlarda qurulması (26-ci şəkil) onların aəağıdakı tənliyə tabe olmasını göstərir:

ln τ0 = α+kγBurada γ - gilli məhlulun xususi çəkisi; α və k gil və suyun

keyfiyyətindən asılı olan sabit əmsallardır.Norton, Conson və Lourensə (13) görə bəzi kaolinit gillərin

sispenziyalarının sürüşmə gərginliyi həddi konsentrasiyasının üçüncü dərəcəsi ilə mütənasibdir. Ancaq mütənasiblik əmsalı hissəciklərin ölçülərinin kiçilməsi ilə əlaqədar olaraq artmağa başlayır. Gəstərilən

tədqiqatlara görə ln τ0 və arasında düzxətli asılılıq var.

Onu da qeyd etmək lazımdir ki, struktur özlülük η və γ arasında düzxətli asılılıq vardır. Azərb. ETNÇİ –də aparılan çoxlu təcrübələr

24-ci şəkil.Statik sürüşmə

gərginliyini ölçmək üçün

birləşmiş qab-lar qanununa

əsasanmış cihaz

( )( )( )0

214 2

h d D dD l h hd

γ δτ

δ− −

= ⋅− + −

ln suk su

γ γγ γ

−−

40


göstərir ki, təzyiq və temperatur gil-li məhlulun sürüşmə gərginliyi hədinə təsir göstərir. Şirin və dəniz suyun-da hazırlanmış bütün təbii gilli məhlulun sürüşmə gərginliyi həddi təzyiqin artması ilə çoxalır.

Az kolloid xas-səli gillərdə bu dəy-iklik ç

BAKI AZƏRNƏŞR 1960 - Azengu.org · 2017-11-22 · 1965-ci il üçün qazılan buruqların...

Documents

Transcript of BAKI AZƏRNƏŞR 1960 - Azengu.org · 2017-11-22 · 1965-ci il üçün qazılan buruqların...