Лекция 3. Реагенты общего назначения. Состав и свойства материалов и реагентов специального назначения.
Реагенты общего назначения используют для приготовления буровых растворов с целью достижения необходимых структурно-реологических и фильтрационных характеристик и показателя pH. К ним относятся:
Регуляторы водородного показателя: основания (каустическая сода, известь) и соли (карбонат натрия и бикарбонат натрия), способные изменять pH.
Структурообразователи - полимеры (полисахариды, биополимеры, синтетические полимеры), усиливающие прочность структуры раствора.
Понизители фильтрации – природные и синтетические высокомолекулярные полимеры (ВМП) (гуматы, лигиосульфонаты, эфиры целлюлозы и акриловые полимеры).
Разжижители - химические реагенты органической и неорганической природы, способные дефлокулировать, разрушать ассоциации коллоидных частиц (гуматы, лигносульфонаты, танины, комплексные фосфаты, фосфоновые комплексоны).
Понизители фильтрации.
Химические реагенты и материалы, снижающие отделение дисперсионной среды раствора при фильтрации через проницаемые пласты. Это органические и неорганические коллоиды.
Неорганические коллоиды - бентониты.
Органические - природные и синтетические высокомолекулярные полимеры различной химической природы, в частности:
Гуматные реагенты - углещелочной реагент (УЩР) - продукт взаимодействия бурого угля и щелочи, основным компонентом УЩР являются натриевые соли гуминовых кислот. Выпускаются в порошкообразном виде.
Лигносульфонаты - КССБ - продукт конденсации сульфит-спиртовой барды с формальдегидом и фенолом в кислой среде с последующей нейтрализацией щелочью. Действующее начало КССБ — укрупненные конденсацией лигносульфоновые кислоты. 3 марки: КССБ, КССБ-1, КССБ-2, содержащие соответственно 0%, 1% и 2% фенола; порошок тонкий, пылящий темно-коричневого цвета. КССБ - для снижения фильтрации пресных и известковых растворов; КССБ-1 - для обработки пресных, известковых, гипсовых на морской воде и минерализованных до 10% по NaCl; КССБ-2 - для минерализованных растворов, содержащих 10-15% NaCl. КССБ устойчивы к действию 2-3% кальциевых солей, термоустойчивы (до 150-160 °С). Недостаток - вспенивающее действие.
Полисахариды - крахмал и эфиры целлюлозы (КМЦ, ОЭЦ, ПАЦ и др.).
Крахмал - смесь полисахаридов растительного происхождения, имеющих общую формулу (C6H10O5)n; порошок. Предназначен для снижения фильтрации минерализованных растворов. Термостоек (до 120 °С); подвергается бактериальному разложению. Поэтому требует использования антисептиков (биоцидов). В настоящее время выпускаются различные модифицированные крахмалы с целью повышения эффективности и термостойкости.
Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) - натриевая соль простого эфира целлюлозы и оксиуксусной кислоты. КМЦ получают действием на щелочную целлюлозу монохлоруксусной кислотой. Представляет собой волокнистое или порошкообразное вещество кремового цвета, растворимое в воде. Эффективно снижает фильтрацию пресных и минерализованных буровых растворов. В зависимости от условий бурения используются различные марки КМЦ, отличающиеся друг от друга степенью полимеризации. С увеличением степени полимеризации эффективность КМЦ как понизителя фильтрации возрастает (выпускаются .КМЦ-700 и КМЦ-1000). Термостойкость до 150°С.
ПАЦ (полианионная целлюлоза) – Na КМЦ с более высокой степенью замещения, более устойчива к действию поливалентных катионов. Выпускается ПАЦ низкой и высокой вязкости.
Также выпускаются различные эфиры целлюлозы, например, оксиэтилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза и др.
Акриловые полимеры:
гипан - гидролизованный полиакрилонитрил, выпускается в виде 10-15%-го водного раствора. Эффективен как понизитель фильтрации при высоких температурах (до 200 °С) и большой солености; в н. вр. выпускается в сухом виде;
метас - сополимер метакриловой кислоты и метакриламида, порошок или гранулы желтоватого цвета. Снижает фильтрацию буровых растворов, содержащих любое количество NaCl, как при низких, так и при высоких температурах (до 250 °С);
ГПАА – гидролизованный полиакриламид.