СОБЫТИЯ

ООН: Состояние океанов никогда не было столь угрожающим, как сейчас

Загрязнение, окисление воды, подводный шум, таяние льда в Арктике и Антарктике создали беспрецедентную угрозу для Мирового океана. Об этом говорится в докладе генерального секретаря ООН Антониу Гутерриша. Мировой океан - это «легкие» ...

Дмитрий Медведев подписал протокол о субсидировании цен на топливо

Премьер-министр Дмитрий Медведев подписал протокол о частичном субсидировании НПЗ для сдерживания цен на бензин. Об этом сообщили в пресс-службе правительства РФ. «50% дополнительных расходов бюджетной системы России, связанных с изменением ...

На АЗС вновь разрешили продажу алкоголя

Правительство согласилось дать автозаправкам дополнительный заработок, чтобы ограничить рост цен на топливо. Решение о возврате торговли алкоголем на заправках принято на состоявшемся в сентябре у вице-премьера Дмитрия Козака совещании. Об этом ...

Леонид Михельсон и Вагит Алекперов – в пятерке самых богатых россиян

Совокупное состояние богатейших россиян за январь-сентябрь 2018 года увеличилось на 18,422 млрд долларов. Лидерство в списке второй месяц подряд удерживает совладелец НОВАТЭКа Леонид Михельсон. Индекс рассчитывается на основе стоимости акций и ...

На Ямале создали трехмерную модель территории для Северного широтного хода

Геодезисты выполнили воздушно-лазерное сканирование территории Северного широтного хода. С высоты 900 метров проведена съемка на 507 км в окрестностях Лабытнанги. Съемки с воздуха превратятся в точнейшие топографические планы, по которым будут ...

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