СОБЫТИЯ

В Омске построят завод по производству катализаторов

«Газпром нефть» заключила специальный инвестиционный контракт на строительство завода по производству катализаторов в Омске. Соответствующий документ компания подписала с Минпромторгом и правительством Омской области в ходе Российского ...

Ямал признан регионом с самым доступным бензином в РФ

Предельная надбавка на нефтепродукты, влияющая на стоимость бензина, позволила Ямало-Ненецкому автономному округу возглавить рейтинг регионов по доступности топлива. Об этом сообщил представитель пресс-службы губернатора ЯНАО Дмитрия ...

27 марта 2019 г. в Москве состоится Десятая конференция АНТИКОРРОЗИОННАЯ ЗАЩИТА-2019

27 марта 2019 г. в ГК «ИЗМАЙЛОВО» (г. Москва) состоится Десятая Межотраслевая конференция «Антикоррозионная защита-2019», посвященная современным краскам и материалам для защиты от коррозии, решениям для усиления и ...

Более половины нефти в России добывается по новым технологиям

Более половины нефти в России добывается с помощью новых технологий, и их применение необходимо стимулировать. Об этом сообщил гендиректор Госкомиссии по запасам полезных ископаемых Игорь Шпуров. «Необходимо разработать матрицу технологий, ...

В Уфе будут обсуждать цифровую трансформацию нефтегазохимической отрасли

В мае в Уфе традиционно пройдут Международная выставка «Газ. Нефть. Технологии» и Российский Нефтегазохимический Форум. За 27 лет своей истории эта профессиональная площадка стала одной из самых признанных и авторитетных для специалистов ...

ОАО «Бентонит»

 

Стабилизация недиспергирующих промывочных систем высококоллоидальным бентонитом Зырянского месторождения


При проводке 70% скважин в Западно-Сибирском регионе, Ямало-Ненецком АО широко применяются недиспергирующие системы буровых растворов, содержащие полимерную композицию селективного флокулянта и стабилизатора в сочетании с высококачественным бентонитом.


Флокулянт (сополимеры винилацетата и малеинового ангидрида, частично гидролизованный полиакриламид ГПАА, сополимеры акрилата натрия и метилметакрилата, полиоксиэтилен и прочие) предотвращает диспергирование частиц выбуренной породы и облегчает удаление их из раствора на системе очистки, а также регулирует структурно-механические свойства раствора. Стабилизатор (полиакрилат натрия ПАН) «обволакивает» дисперсные частицы бентонита, снижая показатель фильтрации раствора и не вызывая изменения его вязкости. Кроме того, полиакрилат натрия защищает бентонитовую фазу раствора от присутствующего в системе флокулянта.


Недиспергирующий раствор считается качественным, если отношение частиц выбуренной породы в твёрдой фазе к эквивалентному содержанию в ней бентонита составляет примерно 1:1. Содержание глинистой твёрдой фазы в данной системе не должно превышать 4% об.


В процессе углубления скважины высокомолекулярный флокулянт (ГПАА) минимизирует наработку коллоидной глинистой фазы, поступающей в буровой раствор [1,2]. В результате концентрация коллоидной глинистой фракции (с размером частиц менее 1 мкм) становится катастрофически низкой. Помимо флокулирующего действия, присутствующего в системе полиакриламида, обеднение бурового раствора коллоидной глинистой фракцией наступает также в результате первичной коагуляции при поступлении минерализованных пластовых вод, кислых газов (углекислоты) или вследствие загрязнения бурового раствора частицами выбуренной породы (зашламование).


В то же время для поддержания требуемого уровня структурных характеристик, эффективной удерживающей способности бурового раствора концентрация коллоидной фазы в недиспергирующем растворе должна быть не менее 25 – 30 кг/м3. Причём более 70% дисперсных частиц (слоистые пластинки) должны иметь размер менее 1 мкм и нормальное распределение поверхностного электрического заряда – «грани» заряжены отрицательно, а «рёбра» – положительно. Именно в этом случае обеспечивается «здоровая» коагуляционная структура глинистого раствора типа «грань-ребро» («карточный домик»), создающая на стенках скважины непроницаемую плотную фильтрационную корку и характеризующаяся оптимальными выносящей и гелеобразующей характеристиками.


При снижении же концентрации коллоидной фазы менее 20 кг/м3 структура недиспергирующего бурового раствора разрушается (величина СНС стремится к нулю). Для поддержания необходимых структурных характеристик в этом случае промывочная жидкость должна обрабатываться ксантановым биополимером (до 2 кг/м3), что повышает стоимость бурового раствора. К тому же биополимер быстро теряет эффективность в результате целого ряда факторов: биологическое разложение, механодеструкция молекул, сорбция на частицах выбуренной породы и удаление реагента из раствора.


Установлено, что поддержание необходимых структурно-механических характеристик недиспергирующего раствора эффективно достигается обработкой циркулирующего бурового раствора
4 – 6%-ной бентонитовой суспензией, приготовленной из высококоллоидального бентонита. В результате введения бентонитовой суспензии концентрация микронной коллоидной фазы в недиспергирующем буровом растворе не должна снижаться менее 25 – 30 кг/м3.


В качестве высококоллоидального бентонита оптимально использование обогащённого монтмориллонитом бентонита Зырянского месторождения следующего минерального состава:
Такая эффективность простых обработок суспензией высококоллоидального бентонита объясняется особенностями взаимодействия отрицательно заряженных высокодисперсных бентонитовых частиц в буровом растворе.


Согласно уравнению Дерягина-Ландау [3,4] на дальних расстояниях между коллоидными бентонитовыми частицами преобладает притяжение (вторичный потенциальный минимум (потенциальная яма). На средних расстояниях между коллоидными глинистыми частицами преобладает отталкивание (электростатический барьер коагуляции). На ближних расстояниях, при максимальном сближении коллоидных частиц, преобладает притяжение – первичная потенциальная яма.


Возможность коагуляции определяется высотой барьера и глубиной потенциальных ям (рис.1).
В глинистой суспензии происходит дальнее взаимодействие двух коллоидных частиц, фиксируемых на расстоянии порядка 100 нм, отвечающем вторичной потенциальной яме. При этом наблюдается акт медленной коагуляции, и к данным частицам присоединяются также на дальних расстояниях другие частицы, что и приводит к появлению структурированного золя, обладающего статическим напряжением сдвига (пределом прочности структуры). Таким образом, величина СНС косвенно характеризует энергию ван-дер-ваальсового притяжения частиц (глубину вторичной потенциальной ямы), а тиксотропия суспензии (СНС10/СНС1) – скорость медленной коагуляции во вторичной потенциальной яме.


Обработка раствора суспензией высокодисперсного бентонита увеличивает концентрацию отрицательно заряженных коллоидных частиц, что приводит к повышению энергии отталкивания между частицами, уменьшению глубины вторичной потенциальной ямы и снижению величины СНС суспензии (рис. 2).

 

ЛИТЕРАТУРА


1. Овчинский К.Ш., Алишанян К.Р., Рахматуллин Р.К., Денисова Л.П. Исследование недиспергирующего полимерного раствора для бурения скважин в Западной Сибири.//Разработка и применение прогрессивных систем буровых растворов. – М.: ВНИИБТ, № 65.-1988.-С. 45 – 53.


2. Дедусенко Г.Я., Колодкова Н.М., Яковлева Н.Н. Требования к гидролизованному полиакриламиду (ГПАА), применяемому в бурении.//Разработка и применение прогрессивных систем буровых растворов. – М.: ВНИИБТ, № 65.-1988.-С. 92 – 106.


3. Улитин М.В., Филиппов Д.В., Лукин М.В. Физико-химические свойства, устойчивость и коагуляция лиофобных дисперсных систем. – ГОУ ВПО Иван. гос. химико-технол. ун-т.- 2007.- С. 74 – 81.


4. Холмберг К., Йенссон Б., Кронберг Б., Линдман Б. Поверхностно-активные вещества и полимеры в водных растворах.- М.: Бином.- 2007.- С. 178 – 185.


640014, г. Курган, п. Сиреневый,
ул. Центральная, 15
Тел.: 8 (3522) 43-63-15,
8 (3522) 436-306
E-mail: commerce@bentonit.su
www.bentonit.su


Категория статьи: Технологии

К содержанию журнала
Яндекс.Метрика