4.5.5. Способы намыва в зоны поглощения наполнителей в растворах- носителях, обработанных флокулянтами
4.5.5.1. Характеристика флокулянтов
В качестве флокулянтов могут быть использованы соли двух- и трехвалентных металлов - кальция, алюминия и железа. Образующиеся при гидролизе этих солей гидроокиси и основные соли обладают сорбционными и флокулирующими свойствами. Они имеют развитую поверхность, хорошо сорбируют органические примеси и совместно с частицами глины, кварца, карбоната кальция обеспечивают распадение структурированного глинистого раствора на хлопья.
В настоящее время наибольшее распространение получили высокомолекулярные полимерные флокулянты, представляющие собой растворимые в воде линейные полимеры, состоящие из большого числа групп, связанных валентными связями.
Молекулярная масса полимерных соединений, используемых в качестве флокулянтов, колеблется от 0,05-0,10 млн до 8-10 млн. Наиболее эффективными флокулянтами являются вещества с высокой степенью полимеризации и большим молекулярным весом. Молекулярная масса флокулянтов и размер обрабатываемых частиц в суспензии должны находиться в оптимальных соотношениях.
В зависимости от свойств функциональных групп и степени их диссоциации в водных растворах полимерные флокулянты делятся на ионогенные и неионогенные. В свою очередь, ионогенные флокулянты могут быть подразделены на анионоактивные, катионоактивные и катионо-анионные (или амфотерные).
К неионогенным флокулянтам относятся такие, как поливиниловый спирт, полисахариды (крахмал), винилацетат, полиоксиэтилен. Катионоактивные полиэлектролиты: полиэтиленимин (ПЭИ), К-4 (продукт омыления полиакрилонитрила), ВА-2, ВА-3 (соединения на основе полистирола и изопропилового эфиров метакриловой кислоты), водамин-15.
Анионоактивные полиэлектролиты: гипан (гидролизованный полиакрилонитрил), гидролизованный полиакриламид (ГПАА), сополимер кальция мелеактвинил-ацетат, КМЦ, полиакрилат натрия, альгинат натрия, метас (сополимер метакриловой кислоты и ее амида), полиакриламид (ПАА), белки.
4.5.5.2. Определение оптимальных добавок флокулянта для глинистого раствора
Область оптимальных концентраций флокулянта в глинистом растворе находится следующим образом. В глинистый раствор вводится в различных объемных соотношениях заранее приготовленный 0,1 %-ный водный раствор флокулянта и определяется водоотдача на приборе ВМ-6 (в см3 за 30 минут). Водоотдача замеряется за 15, 30, 45 и 60 с. Полученные результаты сравниваются с водоотдачей глинистого раствора, в который вводятся такие же добавки воды. Оптимальная добавка флокулянта определяется по максимальному значению водоотдачи.
Изменение водоотдачи глинистого раствора, приготовленного из модифицированного бентонитового глинопорошка (плотность 1040 кг/м3, растекаемость по конусу АзНИИ – 17 см, водоотстой за 24 ч – 0, водоотдача на ВМ-6 за 30 минут – 18 см3), обработанного водным 0,1 %-ным раствором полиэтиленимина (ПЭИ), приведено в таблице 4.1.
Таблица 4.1. Изменение водоотдачи глинистого раствора
Добавка к глинистому раствору, % |
Водоотдача за 30 минут, см3 (при добавке к глинистому раствору) |
||
к объему |
к твердой фазе |
воды |
ПЭИ (0,1 %) |
1 |
0,02 |
18 |
30 |
2 |
0,04 |
19 |
70 |
3 |
0,06 |
20 |
78 |
4 |
0,08 |
22 |
54 |
2.5.5.3. Технология намыва наполнителей на глинистом растворе с добавкой флокулянтов
Технология намыва наполнителей с флокулянтами проводится по двум схемам: намыв наполнителей на заранее приготовленном глинистом растворе с применением технологической емкости и ЦА; намыв наполнителей на растворе, приготовленном из глинопорошков с помощью СМН-20 и ЦА.
По первой схеме обработка глинистого раствора флокулянтом осуществляется в технологической емкости. Для этого в емкости цементировочного агрегата приготавливают водный раствор ПАА 0,05 % или 0,1 % концентрации. При приготовлении раствора 0,1 % концентрации используется 12,5 кг 8 % - ного желеобразного ПАА или 1 кг порошкового. Глинистый раствор и водный раствор ПАА смешиваются в технологической емкости с таким расчетом, чтобы концентрация ПАА в общем объеме глинистого раствора не превышала 0,005 %. При этом должно быть обеспечено их равномерное перемешивание.
На рисунке 4.10 приведена схема обвязки бурового насоса с технологической емкостью и ЦА. После обработки глинистого раствора ПАА в него вводят наполнители. Так как ПАА придает свойства "скользкой" жидкости, объем ввода наполнителей следует увеличить в 1,5-2 раза по сравнению с объемом, вводившимся в необрабатываемый раствор.
Рис. 4.10
По второй схеме обработка флокулянтами глинистых растворов, приготавливаемых непосредственно на буровой с помощью СМН-20 и ЦА, производится следующим образом. В емкости ЦА и технологической емкости заготавливается 0,005 % - ный водный раствор ПАА и на нем затворяется бентонитовый порошок. Расход ПАА на 1 м3 воды должен составлять: при использовании желеобразного 8% ПАА не менее 625 г, порошкового – 5г.
На рисунке 4.11 приведена схема обвязки ЦА, СМН-20 при приготовлении глинистого раствора с добавкой флокулянта.
Рис. 4.11