буровые и тампонажные растворы. Лекция Органические реагенты

• Название: Лекция Органические реагенты
• Анкор: буровые и тампонажные растворы
• Дата: 17.01.2022
• Размер: 110.52 Kb.
• Имя файла: Lekciya_8.docx
• Тип: Лекция; #333362

Лекция 8.

Органические реагенты.

Реагенты, которые получаются путем синтеза на основе природных форм или из органических веществ. Предпочтительнее отдельными реагентами, полученными синтетическим путем.

Высокомолекулярные – исходно органические вещества.

Защитные – создают защитный слой.








молекулы органического реагента
Сольватная оболочка состоит из молекул органического вещества (коллоидная защита мм).

Так же органические реагенты еще называют коллоидными.





Т_с>Т_к

Т_с
Т_к
Исходный глинистый раствор в какой-то степени всегда коагулирован. На пути к коагуляции встает коллоидная защита.










монослой защитного реагента

(адсорбционный слой)





Наиболее часто применяемые реагенты:

- лигносульфонаты;

- гуматы (темно-бурого цвета);

- полисахариды (в основе имеют формулу крахмала);

- водорастворимые эфиры целлюлозы;

- акриловые и другие полимеры;

- ПАВ.

1. 
   Лигносульфонаты.
   

В составе содержат соли лигносульфновых кислот (ЛСК). Эти соли содержатся в побочных продуктах получения целлюлозы - полимер имеющий n звеньев.

Основные соли ЛСК: .

ССБ – сульфид спиртовая барда. Применяется в виде порошка темно-бурого цвета или 40-60% водного раствора, имеющего бурый цвет, вароподобная масса. В составе кальциевые соли, либо соли сульфоновых кислот.

Основные назначения ССБ:

- Разжижение растворов, приготовленных из кальциевых глин, но растворы из натриевых глин этот раствор загущает, поскольку имеются катионы кальция в растворе, они вызывают коагуляцию натриевых глин. При разжижении показатель фильтрации слабо изменяется, а в пресных растворах иногда увеличивается.

Действие ССБ универсальное. Заключается в том, что в кальциевых растворах происходит разжижение, особенно если раствор обогащается кальциевой глиной.

- Раствор ССБ имеет коллоидный размер частиц, что приводит к увеличению частиц, что приводит к увеличению содержания коллоидной фракции. Это приводит к уменьшению показателя фильтрации.

- При высокой минерализации растворов по хлориду натрия происходит «высаливание» - когда молекулы органических реагентов под воздействием минерализации, уходя с поверхности глинистой частицы, переходят в раствор.

Недостатки:

- Ограниченная термостойкость (до 100⁰). Повышение температуры сопровождается уменьшением действия ССБ.

- При вводе ССБ в раствор он вспенивается. Необходимо обрабатывать раствор пеногасителями.

- Для ССБ является желаемой щелочная среда. Готовится из 30 весовых частей ССБ и 5 весовых частей NaOH. pH в растворе больше 9. Щелочная среда приводит к тому, что стенки скважины могут обрушиться.

КССБ – конденсированная сульфит спиртовая барда. Образована за счет реакции конденсации исходного продукта ССБ.

Поликонденсация – реакция, при которой выделяются побочные газообразные продукты, и получается вещество с более высокой молекулярной массой, нежели исходное вещество.

Поликонденсация до КССБ: ССБ + формалин ( ) выступает в роли коагулятора + + нагрев до 180⁰÷ 250⁰С

Увеличение молекулярной массы приводит к термостойкости.

Виды КССБ:

- КССБ-1 (1% фенола - ) – термостойкость до 130⁰, показатель фильтрации пресных растворов уменьшается;

- КССБ-2 (2% фенола) – термостойкость до 150⁰, содержит минеральные растворы и 2 г/л ;

- КССБ-4 (4% фенола) – термостойкость до 180⁰ - 200⁰, показатель фильтрации уменьшается.

Фенол – это вещество, которое увеличивает термостойкость данного вещества. Основное качество КССБ – это улучшение фильтрационных свойств раствора.

Преимущества:

- невысокое значение pH, так как в составе нет NaOH;

- поскольку pH невысокое, глина плохо гидратирует, раствор не загущается, так как выбуриваемая глина, входящая в состав раствора не диспергируется;

- хорошо сочетается с другими органическими реагентами, позволяет проводить комплексную обработку другими органическими реагентами;

- используется как в жидком, так и в порошкообразном виде, хорошо растворяется в воде.

ОССБ – окисленная ССБ.

Получается непосредственно на буровой путем смешивания и в течении 14-18 часов при перемешивании идет реакция. Для нейтральной кислоты используется NaOH.

ОССБ – хромлигносульфонат.

Температурная стойкость 180⁰÷200⁰С. Эффективно разжижает высокоминеральные глинистые растворы. Содержит Ca⁺⁺. Уменьшается вязкость и показатель фильтрации.

2. 
   Гуматы
   

Реагент получают на основе гуминовых кислот. Источником являются либо бурый уголь, либо торф. Предпочтение отдают бурому углю.

(БУ+NaOH – щелочная вытяжка) →Na-соли гуминовых кислот.

Вязкость и показатель фильтрации уменьшаются-это основное назначение УЩР.

У ЩР:

БУ – 13%

NaOH – 2%
Недостатки УЩР:

- Невысокая термостойкость до 100⁰С. Для увеличения термостойкости вводится хромпик (Na₂Cr₂O₇). Термостойкость увеличивается до 200⁰С;

- Раствор имеет щелочную реакцию, что приводит к диспергированию глин в составе раствора и загущению раствора;

- Глинистые породы в стенках скважины под воздействием щелочной среды намокают и обрушаются.

Применяется в отдельных устойчивых горных породах.

3. 
   Полисахариды
   

[C₆H₁₀O₅]_n… – крахмал.

Сырье – клубни картофеля, кукурузы и т.д.

Состоит из двух частей:

- амилоза – линейный полимер [C₆H₁₀O₅];

- амилопектин – разветвленный полимер.

Клейстеризация:

- нагрев до 100⁰С;

- щелочная клейстеризация (NaOH).

МК–1 – модифицированный крахмал.

Крахмал + нагрев с присутствием KAl[SO₄]₂∙12H₂O (калий алюминиевые квасцы). МК-1 растворяется в холодной воде.

Основные назначения МК-1:

- снижение показателя фильтрации, особенно если в растворе присутствуют Ca-катионы;

- загущение раствора.

КР-1 – крахмальный реагент.

ЭКР-2 – экструзионный крахмальный реагент.

Основные недостатки:

- Загнивание раствора под воздействием бактерий (идет ферментация). Признаки: запах, пропадает эффективность действия.

Применяются следующие мероприятия от ферментации:

- pH увеличивают до 10;

- засоление раствора (вводятся Na и другие соли);

- введение антиферментаторов (фенол, формалин).

4. 
   Водорастворимые эфиры целлюлозы
   

Основные представители:

КМЦ – карбоксиметилцеллюлоза[C₆H₇O₂(OH)₃]_n…

Атом водорода замещают предельным углеводородным радикалом (OCH₃) или кислотным остатком COOH:

[C₆H₇O₂(OH)_3-x (OCH₃)_x]_n

простой эфир

Метилцеллюлоза – нерастворимый.

[C₆H₇O₂(OCH)_3-x (OCH₂COOH)_x]_n

сложный эфир

КМЦ – H-форма нерастворимая.

+NaOH

[C₆H₇O₂(OCH)_3-x (OCH₂COONa)_x]_n

КМЦ – Na-форма растворимая

СЗ – степень замещения КМЦ от 0 до 300.

Показывает сколько атомов водорода в молекуле КМЦ замещены Na-радикалами.

СЗ=85-98

СП – степень полимеризации.

Показывает, сколько звеньев содержится в молекуле КМЦ. При увеличении СП вязкость ↑, растёт температуростойкость, растёт минерализация, Са⁺⁺ не более 2 г/л.

КМЦ – 250 (350, 500, 600, 700)

Ca⁺⁺ форма КМЦ.

[C₆Н₇O₂(OH)_3-x (OCH₂COOCa)_х]_n

В условиях высокой минерализации и с присутствием Ca⁺⁺ происходит глобулизация. Раствор разжижается, вязкость уменьшается.

Для повышения стойкости к минерализации вводятся ФЭС (фенолы эстонских сланцев CH₂O).

Для увеличения термостойкости проводятся следующие мероприятия:

- вводится хромпик;

- жидкое стекло;

- сульфат натрия Na₂SO₃.



сульфит сульфат

натрия натрия