1. Полимерные вещества для получения растворов.

1. акриловые полимеры;

2. биополимеры.

Акриловые полимеры – это полимеры, которые получают путем гидролиза с полимеризации акриловой и метакриловой кислоты и их производных.

В результате реакции полимеризации первоначально получают исходный акриловый полимер [CH₂CHCN]_n – полимер нитрия акриловой кислоты (ПНАК).

Путем полимеризации ПНАК и последующим гидролизом в присутствии гидроксида натрия (NaOH) получают различные модификации, содержащие следующие функциональные группы:

• амидные – CONH₂;

• карбоксилат Na – COONa;

• нитрильные – CN.

Свойства акриловых полимеров.

1. Полимеры на основе нитрилакриловой кислоты имеет линейно-разветвлённую структуру

2. Обладают стойкостью к минерализации

3. Стойкость к Mg⁺², Ca⁺², Fe⁺³ невысокая.

В условиях поликатионной минерализации действие этих полимеров ослабевает и проявляется в меньшей степени.

Ветвь полимера приобретает глобулярную форму, что ведет к образованию геля (гелеобразование).

Гелеобразование приводит к увеличению показателя фильтрации, вязкость раствора при этом снижается.

4. Стойкость к температуре (до 220⁰С и выше) обусловлена наличием углеродной связи в цепи полимеров.

Н Н Н H H H H

С С С C C C C

CN H CONH₂ H COONa H CN

Такая связь устойчива к солевой агрессии.

Гипан – гидролизованный полиакрилонитрил, получаемый при полимеризации ПНАК в присутствии щелочи NaOH.

[CH₂CHCN]_n+NaOH при высокой температуре образуют следующие функциональные группы:

• [CH₂CHCN]_x – акрилонитрил

• [CH₂CHCONH₂]_y – акриламид, товарный продукт, имеющий острый запах.

• [CH₂CHCOONa]_z – акрилат натрия

+ NH₃ – аммиак.

Гипан предназначен для снижения показателя фильтрации минерализованных и неминерализованных растворов, содержащих в растворах NaCl и Na₂SO₄.

Разновидности:

К-4 паста (92% - вода, 8% - сухое вещество)

К-9

М-14 – порошок (более предпочтителен, так как затраты на транспортировку меньше)

К-4 (ПНАК – полимер нитрилакриловой кислоты: NaOH = 1 ÷ 0,4)

К-9 (ПНАК: NaOH = 1 ÷ 0,9)

ПАА – получают путем воздействия на выделенный полимер акриламид щелочного NaOH при высокой температуре.

[CH₂CHCONH₂]_x + NaOH – реакция идет до получения функциональных групп.

[CH₂CHCOONa]_x

[CH₂CHCONH₂]_y

Реакция полимеризации протекает с выделением NH_3.

Разновидности ПАА:

Гидролизованные разновидности ПАА получают путем воздействия на ПАА-гель щелочью NaOH.

PC-2 порошок

PC-4

ПД-4 в виде пасты

ПД-5

МЕТАС гранулы

ЛАКРИС (до 220⁰-280⁰С позволяет сохранять свойства раствора)

Основное назначение ГППА:

1. Снижение показателя фильтрации в условиях высокой минерализации;

2. Эффективная флокуляция, которая позволяет удалять из состава бурового раствора частички твердой фазы. Этим улучшается очистка раствора на поверхности.

3. Стабилизация буровых растворов в присутствии малого количества твердой фазы.

Основные свойства акриловых полимеров:

1. Отношение к дисперсной фазе и среде. Если полимерное вещество более активно взаимодействует с водой, то такое вещество называется загустителем, а если более активно с твердой фазы – то это флокулянт.

2. Отношение к флокуляции – получение хлопьев (агрегатов) твердых частиц в буровом растворе:

а) Полные флокулянты – это те вещества, которые флокулируют (агрегатируют) все частицы твердой фазы вне зависимости от их состава.

Полные флокулянты – это соли – неорганические соединения:

Al₂(SO₄)₃, Fe₂(SO₄)₃, NaCl, CaCl₂ и др.

б) Селективные флокулянты – это те вещества, которые флокулируют в составе бурового раствора небентонитовые частицы (частицы выбуренной породы).

Используются для повышения степени очистки бурового раствора. Модификации ГППА и модификации гипана.

в) Флокулянты двойного действия, которые загущают бентонитовый раствор и флоккулируют небентонитовые частицы.

В качестве флокулянта двойного действия используют биополимеры. Биополимерные компоненты – это вещества, которые получаются за счет биологического синтеза исходных веществ, приобретая за счёт этого новые свойства.

Полимер XC – xantomons campostris – ксантановая смола, полученный в США, является базовым для получения многочисленных модификаций биополимеров.

Свойства:

1. Загущают растворы как пресные, так и минерализованные;

2. Обладают свойством: сдвиговое разжижение – псевдопластичность; проявляющиеся в том, что при высоких скоростях сдвига раствора (истечение из насадок долота) уменьшается вязкость и раствор разжижается, приближаясь по вязкости к воде, в результате чего снижаются гидравлические сопротивления. А при низких скоростях сдвига в затрубном пространстве вязкость возрастает, что способствует хорошему выносу частиц шлама.

3. Экологически чист. Можно использовать при бурении водоносных горизонтов. Биоразлагаемые. Под воздействием бактерий разлагаются, не образуя вредных веществ.

Отечественный аналог ХС-полимеру – это БП-1, получаемый на основе кормовой меломассы.

Назначение:

- загущение пресных и минерализованных растворов;

- эффективный структурообразователь;

- ингибирующее действие по отношению к глиносодержащим горным породам;

- эффективный коагулянт и может использоваться в качестве эмульгатора;

- не токсичен, поэтому не загрязняет окружающую природную среду.

Применяется при бурении горизонтальных скважин, при вскрытии продуктивных горизонтов, т.е. в тех условиях где недопустимо использование глинистой твёрдой фазы.