Крахмал
Крахмал-смесь полисахаридов, имеющих общую формулу (С6 Н10О5)n, содержится в большинстве растений. Для обработки БР могут использоваться различные виды крахмала: картофельный, кукурузный, рисовый, бататовый и др.
Крахмал применяется в виде щелочного клейстера. Количество щелочи в нем определяется опытным путем. Для клейстеризации в среднем требуется 1,0-1,4% едкого натра от веса сухого крахмала.
Крахмальный реагент готовится с максимальной концентрацией сухого продукта 8-10%, позволяющей сохранить текучесть раствора.
Основное его назначение- регулятор водоотдачи в буровых соленасыщенных растворах. При первичной обработке сильно минерализованных глинистых растворов концентрация крахмала сотавляет 1,5- 3%, считая на твердое вещество к объему обработанного глинистого раствора.
Растворы крахмала подвергаются бактериальному разложению (ферментация), поэтому длительно хранить их до использования не рекомендуется.
В последнее время получает применение экструзионный крахмальный реагент. Это химически и термически обработанный крахмал, хорошо растворимый в воде и не требующий добавок щелочи. Например, он снижает водоотдачу 20% глинистой суспензии из ПКГ, содержащей 26% NaCl при расходе ЭКР – 2% по массе от объема суспензии, до 8см3 за 30 минут. T=130-1400С.
Крахмал не термостоек, его не рекомендуется применять при t на забое выше 1000С. Он хорошо совместим с другими реагентами, особенно с КМЦ.
Сульфатцеллюлоза (СЭЦ)
Представляет собой натрие6вю соль кислого сернокислого эфира целлюлозы.
Реагент получается путем этерификации целлюлозы серной кислтой в присутствии спирта и дихлорэтана и последующей нейтрализации спиртовым раствором щелочи.
Сульфит целлюлоза растворима в воде и образует с ней высоковязкий коллоидный раствор, обладающий нейтральной или слабощелочной реакцией. Для обработки глинистого раствора используют 5-10% раствор реагента.
Сульфат целлюлоза устойчива к солевой агрессии и стабилизирует глинистый раствор в присутствии одно и двухвалентных катионов, причем стабилизирующая способность СЭЦ растет с увеличением степени минерализации глинистого раствора.
В присутствии солей натрия сульфатцеллюлоза менее эффективна, чем КМЦ, но в условиях кальциевой агрессии эффективность СЭЦ выше, так как кальциевые соли сульфатцеллюлозы растворимы в воде. СЭЦ сохраняет эффективность при содержании кальция в глинистом растворе более 2-%.
Сульфатцеллюлоза менее термостойка, чем КМЦ, и разлагается уже при температуре 100°С, применение антиферментаторов не требуется.
Карбоксилметилцеллюлоза (КМЦ)
Растворяющееся в воде волокнистое вещество желтоватого цвета. Оно представляет собой натриевую соль целлюлозогликолеевой кислоты. КМЦ – получают действием на щелочную целлюлозу монохлоруксусной кислоты или ее натриевой соли.
Плотность сухого реагента 1,7; растворяется КМЦ в кол-ве до 10%, затем растворимость ее ухудшается.
КМЦ - это органический коллоид, применяющийся для регулирования водоотдачи. Структура КМЦ представляет длинную цепь молекул, которая в результате полимеризации может иметь различную длину. Выпускается три класса КМЦ, каждый из которых обеспечивает различную степень вязкости, удерживающей способности и регулирования водоотдачи. Эти три класса обычно называются КМЦ высокой, средней и малой вязкости. Степень их чистоты также различна.
Было выдвинуто четыре теории, объясняющие механизм понижения водоотдачи KMЦ.
1. Вклинивание или набивка длинных цепей в узкие зазоры между частицами
2. Закручивание этих длинных цепей в клубки, образующие пробки.
3. Покрытие пленкой глинистых частиц.
4. Загущение жидкой фазы.
Для обработки обычно используют растворы с концентрацией до 10%. Более концентрированные растворы неудобны в работе из-за их высокой вязкости. Вводить КМЦ следует в глинистый раствор, в котором глинистые частицы достаточно диспергированы. Применять реагент в процессе приготовления глинистого раствора нецелесообразно, так как КМЦ затрудняет диспергирование глины.
KMЦ - эффективный регулятор водоотдачи в большинстве буровых растворов на водной основе, особенно в образованных кальцием системах. Она также стабилизирует содержащие кальция и натрий системы. КМЦ устойчива к бактериальному воздействию и эффективна на протяжении всего щелочного диапазона рН. Эффективность KMЦ как регулятора водоотдачи -понижается при концентрации соли, превышающей 50000 ч/млн. КМЦ подвергается полной деградации при температурах, превышающих 120°С. При более высоких температурах начинается деструкция, то есть расщепление молеку КМЦ на более мелкие обломки. Высоковязкая КМЦ, обладающая высокой степенью полимеризации (n=500-600), сначала в результате диструкции превращается в средневязкую, затем в низковязкую и, наконец, при температуре 200°С разлагается совсем. Таким образом, благодаря высокой степени полимеризации высоковязкая КМЦ сохраняет эффективность и применяется при температурах 150°С и выше. Средневязкая и низковязкая КМЦ быстрее теряют эффективность при повышении температуры.
Выбор класса KMЦ зависит от того, какие параметры бурового раствора необходимы. Когда необходимо, чтобы буровой раствор обладал малой скоростью водоотдачи и хорошей удерживающей способностью, следует применять КМЦ либо высокой, либо средней вязкости. Когда необходима меньшая вязкость и понижение водоотдачи, применяют КМЦ малой вязкости.
Высоковязкая КМЦ имеет такую же степень замещения, как и КМЦ малой и средней вязкости, однако имеет более высокую степень полимеризации. Чем выше степень замещения, тем выше устойчивость к воздействию минерализованной и жесткой воды.
КМЦ низкой и средней вязкости, как правило, получают из целлюлозы древесной. В процессе очистки целлюлозы древесной пульпы происходит некоторая молекулярная деградация, понижающая молекулярный вес. КМЦ высокой вязкости получают из хлопковых волокон, что повышает ее стоимость.
КМЦ обладает способностью стабилизировать глинистый раствор при концентрации в нем NaCl, соответствующей полному насыщению, однако стойкость КМЦ в кальциевой агрессии невелика. При содержании всего только 1% кальция в глинистом растворе полностью теряет свою эффективность. Это объясняется тем, что под влиянием катионов кальция натриевая карбоксиметилцеллюлоза превращается в нерастворимую кальциевую.
На первичную обработку глинистого раствора КМЦ расходуют обычно 0,3-1,5% реагента по весу к объему раствора, а для обработки сильно засоленных растворов - до 2,5%.
Некоторые реагенты-понизители водоотдачи, в том числе КМЦ, обладают способностью разжижать минерализованные глинистые растворы, загустевание которых обусловлено, главным образом, интенсивным структурообразованием. Стабилизируя глинистый раствор и подавляя структурообразование, реагент обеспечивает снижение условной вязкости. Для снижения вязкости минерализованных растворов применяют разбавление раствора КМЦ с концентрацией 1-3%.
Растворы КМЦ с концентрацией 1-3% благодаря большому содержанию в низ воды обладают способностью разжижать и пресные глинистые растворы Разжижающая способность разбавленных растворов КМЦ проявляется тем сильнее, чем выше концентрация твердой фазы в глинистом растворе и чем меньше концентрации раствора реагента.
Гипан (гидролизованный полиакрилонитрил)
Гипан-продукт гидролиза полиакрилнитрита. Выпускается в виде 10-15 процентного водного раствора, это вязкая жидкость желтого цвета. Отечественной промышленностью выпускается Гипан1 и Гипан-07.
Гипан используется как понизитель водоотдачи. Он весьма эффективен, особенно в высокотемпературных условиях (при 140-250°С). Обеспечивает устойчивую низкую водоотдачу при большой солености, в особенности в сочетании с другими защитными коллоидами (ССБ с КМЦ, крахмал).
В слабоминерализованных средах при больших забойных температур скважин Ставрополья и Краснодара он широко использовался с УЩР.
В Пермской области при хлорнатриевой агрессии Гипан применяется в сочетании с ССБ.
Расход этого реагента невелик: 0.1-0.3%сухого вещества к объёму раствора.
Гипан1- предназначен для обработки пресных растворов. Оптимальные добавки для снижения водоотдачи - 0.2-1% (в расчёте на сухой) в зависимости от забойных температур. Оптимальный рН-8…9.
Гипан 07- рекомендуется для обработки солёных растворов, содержащих NaCl до насыщения, оптимальная добавка 1-2% (в расчёте на сухой), рН-8…9.
Для обработки пресных буровых растворов менее удобен, так как. может приводить к повышению их вязкости.
Гипан следует хранить в герметичных щелочестойких ёмкостях или в транспортной таре, избегая воздействия прямых солнечных лучей.
Гипан хранящийся при минусовой температуре, должен быть оттаян и тщательно перемешан до однородного состояния.
Гарантийный срок хранения 3 месяца. Бочка-275 литров. Боится прямых солнечных лучей.
РЕАГЕНТЫ – ПОНИЗИТЕЛИ ВЯЗКОСТИ
Реагенты – понизители вязкости, в большинстве своем являются коллоидными электролитами, то есть веществами, у которых некоторая часть молекул, и имеющих 1-2 ионогенных группы, ассоциирована и образует мицеллы пластинчатой формы, а часть молекул находится в свободном состоянии. При этом между продуктами диссоциации и индивидуальными молекулами существует определенно равновесие, зависящее от рН, температуры и степени минерализации.
При обработке глинистого раствора реагентами-понизителями вязкости пластинчатые мицеллы реагента и отдельные коллоидные анионы адсорбируются на активных участках поверхности глинистых частиц, т.е. в местах разломов кристаллической решетки глинистых минералов.
Блокируя ненасыщенные валентности, реагент подавляет структурообразование, благодаря чему резко уменьшается СНС.
С другой стороны, внутреннее трение в глинистом растворе несколько возрастает за счет увеличения гидратации и повышения степени дисперсности глинистых частиц. Однако, внутреннее трение увеличивается мало и поэтому слабо влияет на величину условной вязкости УВ.
Падение условной вязкости при обработке реагентами понизителями вязкости происходит из-за того, что реагет подавляет структурообразование в глинистом растворе. Помимо того, некоторое разжижающее действие оказывает и вода, присутствующая в реагенте.
Реагенты- понизители вязкости обладают способностью проникать по трещинкам и дефектным местам глинистых частичек. Тем самым реагент ослабляет связь между чешуйками и способствует расщеплению глинистых частиц на более мелкие части, т.е. повышает степень дисперсности глины в растворе. Более мелкие частицы глины образуют менее проницаемую глинистую корку, в результате чего скорость фильтрации уменьшается.
Таким образом, при обработке понизителями вязкости происходит снижение СНС, условной вязкоси и водоотдачи глинистого раствора.
Стабилизирующая способность понизителей вязкости значительно меньше, чем у понизителей водоотдачи. Сами понизители вязкоси, за небольшим исключением, коагулируют под влиянием даже небольших количеств электролитов. Поэтому, как правило, в присутствии солей стабилизирующая способность понизителей вязкости резко падает.
Дубильные экстракты (растительные танины
Являются коллоидными электролитами. Они относятся к обширному классу полифенольных соединений сложного неоднородного состава и строения.
Основное назначение таннинов- дубление кожи, вследствие чего они и получили азвание «дубильные экстракты»
В бурении их используют как реагенты понизители вязкости и СНС.
Танины входят в состав большинства растений, хорошие результаты показали дубовый, ивовый и еловый экстракты.При их применении всегда надо иметь пеногасители.
Дубильные экстракты применяют в комбинации с едким натром. Соотношения реагента и каустика может находиться в пределах от 1:2 до 5:1
Дубильные экстракты хорошо разжижают минерализованные растворы. Сохраняют эффективность при температуре до 140ºС
Экстракт квебрахо широко применяется в зарубежной практике. Приготавливают его из древесины дерева квебрахо.
Полученный экстракт выпаривают и превращают в порошок темно- красного цвета, к которому (во избежании слеживания) добавляют бентонит или мел.
Сложные тениновые соединения в воде растворяются, образуя коллодные частицы.Водоотдачу же снижают незначительно.
ПФХЛ (лесохимический полифенольный реагент)
Является продуктом формальдегидной конденсации полифенолов растворимых смол термолиза древесины.
Является понизителем УВ и СНС БР на водной основе.
Внешний вид - крошкообразное вещество от темно - коричневого до черного цвета.
ПФХЛ относится к несолестойким понизителям вязкости. Содержание в растворе 3% NаCl резко снижает его разжижающую способность.
В пресных средах ПФХЛ термостоек до 1600 С.
Совместим со всеми реагентами. При РН>9 вызывает некоторое снижение фильтрации и очень хорошо разжижает.
Дата добавления: 2014-12-20; просмотров: 88 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |