52. Углещелочной реагент (ущр), модифицированный гуматный реагент (мгр)

УЩР является первым в мире стабилизатором буровых раство­ров, разработан в России в 1934 году. Реагент представляет собой продукт взаимодействия бурого угля и щелочи, основным компо­нентом которого являются натриевые соли гуминовых кислот, со­держание которых в буром угле должно быть не менее 35%. Реагент выпускается в виде порошка темно-бурого цвета по ТУ 39-1223-87 с влажностью 25%, плотностью 1.2-1.3 г/см³, насыпной массой 0.6-0.7 г/см³, при этом суспензия 10%-ного бентонита, обработанная 5% УЩР (на сух.), должна иметь фильтрацию не более 8 см .

УЩР обладает многофункциональными свойствами: является интенсивным пептизатором глинистой фазы, понизителем фильт­рации и вязкости, эмульгатором и регулятором рН. Эксперимен­тальная термостойкость УЩР при снижении фильтрации пресных растворов составляет до 200°С при его добавке до 5% (сух.), а реал, мая - до 120-С, так как в фильтрате почти всегда имеются различ­ные соли от 0.1 до 0.5%.

Cнижение эффективности УЩР в этих условиях объясняется в основном коагуляцией гуматов из-за воздействия солей NaС1, тех­нологически обоснованная добавка которого в пресные растворы и с минерализацией не более I % ЫаС1 составляет от 2 до 4% при температуре от 120 до 80°С. При большем содержании таких солей (до 3% NаCl) реагент малоэффективен, а при наличии солей каль­ция и магния полностью теряются его стабилизирующие и разжи­жающие свойства, вследствие образования солей этих металлов, пло­хо растворимых в воде. При производстве гранулированного гуматного реагента, полученного по жидко-фазному способу, он более устойчив к солям Са2+(до 1.0%), чем УЩР, произведенный по клас­сической технологии. Для повышения термостойкости УЩР в бу­ровой раствор лобаа1яются 0.05-0.25% хроматов или бихроматов Na или К (только при температуре более 70°С). при этом повышается порог коагуляции от воздействия солей, однако СНС остается близ­ким к нулю и для его повышения нужно вводить бентонит. Темпе­ратура влияет и на свойства УЩР. Так, при 15'С содержание гуминовых веществ в жидком УЩР составляет всего 1.31%, а при 30°С 2.43%. Поэтому на буровых в случае низкой эффективности жидко­го УШР его растворение производится в подогретой воде, а для бо­лее полной растворимости и вытяжки гуминовых кислот добавля­ются кальцинированная или каустическая сода.

Для снижения фильтрации буровых растворов УЩР можно ис­пользовать в виде порошка с параллельной добавкой пеногасителя, ввиду образования пены, или в жидком виде (после суточной выдер­жки) плотностью 1.04-1.06 г/см³, фильтрацией 2-Зсм³/30 мин. 20-25%-ной концентрации. Расход жидкого УЩР 20%-ной концентрации при его добавке 4% (на сух) составит: 4-100/20 = 20%. При этом содержа­ние гуминовых веществ в жидком УЩР должно быть в пределах 3.5-4.5%. Причем приготовление суспензий для обработки УЩР лучше производить из глин натриевого типа, так как в этом случае проявля­ется его максимальная стабилизирующая и разжижающая способ­ность. При использовании натриево-кальциевых или кальциевых глин суспензии могут готовиться на 10%-ном растворе УЩР с одно­временной добавкой кальцинированной соды или фосфатов натрия

для связывания ионов кальция. Щелочь в составе УЩР пептизирует глинистые частицы, способствуя повышению структуры бурового раствора. Однако УЩР не желательно применять при разбуривании глинистой толщи, так как это приводит к различным осложнениям (обвалы, сужение ствола и прихваты). При концентрации УЩР бо­лее 1.5% содержание щелочи в реагенте становится достаточным, что­бы вызвать коагуляцию раствора. Злоупотребление добавками УЩР к растворам, содержащим небольшое количество глинистой фазы, приводит к стабилизационному разжижению вплоть до выпадения осадка при низких значениях фильтрации. При высоком содержании глинистой фазы чрезмерные добавки УЩР вызывают «переобработ­ку», когда сохраняются низкие значения фильтрации, а растворы ин­тенсивно загустевают и теряют чувствительность к дальнейшим до­бавкам реагента. Это явление связано с опережающим пептизирующим действием щелочи над стабилизирующим действием гуминовых кислот. Перед обработкой жидким УЩР утяжеленных буровых ра­створов его необходимо сутки выдержать для осаждения желатинозных веществ и примесей, с целью лучшего снижения вязкости. При отсутствии порошкообразного УЩР его можно приготовить на бу­ровой из 13% бурого угля, 2% NаОН (на сух.) и остальное - вода.

УЩР совместим с большинством полимеров при обработке пресных растворов, при этом повышается эффективность обработки (явление синергизма) и может быть заменен, например, КССБ. При этом ввалится сначала жидкий хромпик или известь для предупреж­дения загустевания раствора, вызываемого образованием гуматов Са²⁺ при взаимодействии с гипсом, который имеется в КССБ. УЩР имеет неоднородный состав, содержит непрореагировавший уголь, высокую влажность, имеет низкое качество, кроме того, он способ­ствует самовозгоранию в местах массового хранения и при транс­портировке в железнодорожных вагонах. Самовозгорание происхо­дит в результате нейтрализации добавляемой щелочи гуматами, со­провождаемой экзотермической реакцией, для предупреждения ко­торого УЩР подсушивается до остаточной влажности 15-18%. УЩР не токсичен, при попадании на кожу или в глаза может вызвать бо­лезненный ожог, который необходимо промыть водой и затем — 2%-ным раствором борной или уксусной кислоты и снова водой. УЩР вытекает. Уфимское научно-внедренческое предприятие «Башинком» (реагент серии «Брег» по ТУ 2458-004-20672718-97, с дополни­тельной ультразвуковой обработкой, паста) и Семеновская фабри­ка горного воска. Кировоградская обл., Украина.

Модифицированный гуматный реагент (МГР)

Поскольку УЩР способствует диспергации и разупрочнению глин, то был создан МГР, где вместо каустической соды использует­ся гидроксид калия в соотношении с бурым углем 2.5:10 или 2.5:13, а наличие иона К* позволяет уменьшить диспергирование глин в 1.5-3.0 раза. МГР представляет собой порошок с влажностью не бо­лее 22% по ТУ 39-932-84, хорошо растворимый в пресной воде, эф­фективно работает при минерализации до 3% NaCl при добавке 2-4% в сухом виде или 10-20%-ной концентрации. Но при максималь­ной добавке МГР, которая необходима также для достаточного со­держания иона К⁺, происходит загустевание бурового раствора, осо­бенно при высокой забойной температуре и электролитной агрес­сии. Этот недостаток устраняется путем добавки в МГР оксида маг­ния или его технического аналога — каустического магнезита в ко­личестве 5-10% к массе МГР. В остальном область применения МГР в основном та же, что и УЩР. В США реагент, состоящий из буро­го угля и гидроксида калия, называется лигнит калия, применяется с 1977 г. при обработке монокалиевых буровых растворов взамен КС1, ПАА и др., известковых при температурах до 150°С, а при добавке к лигниту калия триэтаноламина — в растворах на углеводородной ос­нове в качестве заменителя высокоокисленного битума. Этот реа­гент применяется также в растворах на водной основе, где гидро­ксид калия и триэтаноламии экстрагируют гуминовые кислоты бу­рого угля почти до 100%, способствуя повышению стабилизирую­щих свойств реагента. Кроме этого, использование триэтанолами дополнительно снижает вязкость буровых растворов за счет его гидрофобизирующих свойств и повышает термостойкость дисперс­ной системы до 170°С.