7.3 Пенообразователи. Регулирование свойств гжс

ПАВ, предназначенные для приготовления ГЖС, должны удовлетворять ряду специфических требований: хорошо растворятся в жестких и минерализованных водах, образовывать в этих водах обильную и устойчивую пену, причем ее устойчивость не должна заметно снижаться в присутствии шлама горных пород, сохранять свойства при длительном хранении, не вызывать интенсивной коррозии инструмента и оборудования, не требовать сложных мер предосторожности при использовании.

Характеристика ПАВ-пенообразователей, рекомендуемых к применению, дана в табл. 7.1.

При проектировании состава пенообразующего раствора решающим является правильный выбор пенообразователя. Наиболее предпочтительны пенообразователи неионогенного и анионактивного типов. Общие недостатки катионных ПАВ применительно к бурению – их токсичность, низкая биоразлагаемость, дефицит и высокая стоимость. Для приготовления пенных промывочных систем наиболее приемлемы неионогенные оксиэтилированные ПАВ: типа оксиэтилированных спиртов, алканоламидов, алкилфенолов, а также анионактивные ПАВ: типа сульфатов или сульфанолов.

Таблица 7.1

Разновидности ПАВ – пенообразователей

Продукт, ГОСТ, ОСТ, ТУ	Внешний вид	Содержание активного вещества в товарном продукте, % (по массе)	Биоразлагаемость	Примечания
Паста ДНС-А, ТУ 6-14-113-75 ДС-РАС Сульфонат Сульфонол, ТУ 6-01-1001-75 Сульфонол НП-3 Сульфонол ОП-10	Желтая паста Вязкая масса коричневого цвета Чешуйки (или расплав) от белого до светло-желтого цвета Белый или светло-желтый порошок Кремовый или светло-желтый порошок Густая однородная жидкость Паста от светло-желтого до коричневого цвета	35 45 90 80 30 40 45 99	90 35-40 90; порог раздражающего действия 3% 90; порог раздражающего действия 6% 92 80 40 90	Паста, порошок I сорт II сорт
Синтанол АЦСЭ-12ТУ6-14-19-473-83 Пенол- ,ТУ 38-4.01109-83 Пенообразователь ПО-6К Моноэтанламид	Белая или желтоватая паста Вязкая коричневая жидкость Темнокоричневая жидкость Светлая воскообраз-ная масса	99 50 34 85	90; IV класс токсичности - -

Специально разработанный для приготовления пенных очистных агентов в геологоразведочном бурении пенообразователь пенол – ПАВ комбинированного типа, в его состав входят неионогенные и анионактивные вещества. Пенол, представляющий собой вязкую коричневую жидкость, легко растворяется в воде, обладает высокой пенообразующей способностью, устойчив в растворах солей. Выпускается пенол-1 по ТУ 38-4.01109-83 .

Рецептуру пенообразующего раствора выбирают в соответствии с условиями бурения, при этом учитывают характеристики проходимых пород и гидрогеологические условия в скважине. В зависимости от конкретных условий концентрация пенообразователя в растворе поддерживается на уровне 0,2-0,6 % по активному веществу (концентрацию пенообразователя увеличивают до 0,6 % при бурении в водопроявляющих горизонтах).

При бурении пород с отрицательной температурой в пенообразующий раствор вводят такое количество антифриза (как правило, хлоридов кальция или натрия), при котором раствор и приготовленная из него пена не замерзают.

В интенсивно поглощающих зонах и неустойчивых породах рекомендуется модифицировать пену 0,05-0,1-ными добавками высокомолекулярных стабилизаторов (КМЦ, полиакриламид) при концентрации пенообразователя 0,5-1,0 %. Такие модифицированные пены следует использовать не только при бурении скважин в сложных интервалах, но и после их проходки (в этом случае стабилизатор добавляют в пену периодически через 50-100 м проходки).

Раствор пенообразователя приготавливают в дозировочной емкости следующим образом. Перед началом бурения эту емкость заполняют некоторым объемом технической воды, затем загружают необходимое количество пенообразователя и интенсивно перемешивают струей воды, после чего объем раствора, доливая воду, доводят до расчетного (в зимнее время бочку с пенообразователем во избежание его замерзания размещают в здании буровой).

Массу концентрата пенообразователя m (в кг), необходимую для приготовления 1 водного раствора пенообразователя, можно определить по формуле

m = , где - заданная концентрация пенообразователя в водном растворе, %; - плотность концентратора, ; ˂1 – доля активного вещества в концентрате .Рассчитанные по этой формуле значения m при различных и сведены в таблице 7.2 .Таблица 7.2

Масса пенообразовaтеля на 1 пенообразующего раствора

При критическом снижении в процессе бурения уровня раствора пенообразователя в дозировочной емкости в нее добавляют из приемной емкости раствор ПАВ, поступающий из скважины, и добавляют необходимое количество свежего пенообразователя, который перемешивают струей воды, поступающей в дозировочную емкость. Количество добавляемого пенообразователя зависит от стабильности восходящего потока пены. О снижении концентрации пенообразователя в газожидкостной смеси свидетельствуют значительный рост крутящего момента и нарушение режима истечения пены из скважин.