Разработка высокоэффективных химических реагентов для буровых растворов - Диссертация

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ТАШКЕНТСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТИ ДИССЕРТАЦИОННАЯ работа на соискание ученой степени магистра по специальностиНесмотря на более чем сорокалетний опыт ведения буровых работ в районах Юга-Заподного Узбекистана проблема приготовления и регулирования параметров буровых растворов с использованием доступных отечественных реагентов остается актуальной и по сей день. В настоящее время, для решения данной проблемы предлагаются различные способы, например, такие как приготовление солестойких утяжеленных глинистых растворов плотностью 2000 - 2300 kg/m , способных уравновесить горное давление, т.е. способ полного подавления притока в процессе разбуривания соляно-ангидритовой толщи, при котором в определенной степени исключается попадание рапы в промывочную жидкость. Однако, хотя они имеют явные преимущества перед другими системами растворов (гумматными и лигнинсульфокислотными), эти буровые растворы не решают в полной мере основные задачи при бурении скважин: предотвращение осыпей, обвалов и повышение устойчивости глинистых пород. Кроме того, при углублении скважин в условиях воздействия высокоминерализованных пластовых вод не обеспечивается коллоидно-химическая устойчивость этих растворов, так как происходит их взаимодействие с ионами многовалентных металлов, приводящее к интенсивному агрегированию содержащихся в них твердой фазы, что резко уменьшает водоудерживающую способность всей системы в целом. В настоящее время при бурении, успешно применяются буровые растворы, которые благодаря полимерным добавкам обладают высокой водоудерживающей способностью, позволяющей сократить интенсивность осложнений.Бурение скважин в хемогенных отложениях связано с преодолением ряда негативных явлений: отрицательного влияния солей на свойства бурового раствора; образование каверн и сужений в стволе скважины, связанных с растворением и пластическим течением солей, особенно таких высокорастворимых и сильнопластичных, как калийно-магниевые. Буровой раствор должен быть засолен с целью предотвращения растворения соли и образования каверн, что может, в свою очередь, привести к осыпям и обвалам вышележащих терригенных пород. Однако, наличие пропластков солей часто сопряжено с зонами АНПД, при бурении через которые использование соленасыщенных растворов с плотностью 1,18 г/см3 и выше приводит к катастрофическим поглощениям изза избыточной репрессии. Кроме того применяются растворы на основе гидрогелей солей и, в частности, гидрогеля магния, получаемых путем регулируемой конденсацией. Многие полимеры, особенно с относительно низкой молекулярной массой (КМЦ 75-400, крахмал) взаимодействуют с частицами глины и удерживаются на их поверхности в основном за счет относительно слабых водородных и вандерваальсовых сил связи, которые даже при невысокой температуре нарушаются с ухудшением эффективности реагентов.2.1 Объекты исследованияОбычно в ИК-спектроскопии используют не длину волны, а волновые числа у (см-1), которые определяют число волн ?0 (в вакууме), укладывающихся в 1см: Произведение волнового числа и множителя С, равного скорости света в вакууме (С = 3•10 см/с) представляет собой частоту волны: v = v•C. Спектр поглощения можно получить, располагая лишь небольшим количеством вещества в любом агрегатном состоянии, в растворе, при разных температурах и давленных, окрашенного и непрозрачного в видимом свете, люминесцирующего и т. п. Собирают две кюветы с произвольно выбранной, но одинаковой толщиной елоя и заполняют одну из них растворителем, а другую - раствором полимера заданной концентрации. Затем помещают кюветы в спектрофотометр и производят ориентировочную оценку спектра раствора. Найдя опытным путем оптимальную толщину слоя раствора, записывают его спектр в широком интервале длин волн 700-4000 см-1.Полученный щелочным гидролизом из пивной дробины реагент получил условное название «БУР», т.е. белково-углеродный реагент. Полученный выше указанным способом реагент БУР представляет собой густую пастообразную массу темно-коричневого цвета, хорошо растворимую в воде и имеющую запах мыла. Ниже в таблице 3.2.1 приведены условия получения и некоторые свойства данного реагента. Попытки получить реагент используя вместо едкого натрия аммиачную воду успехов не имели, при всех условиях, когда не использовалось высокое давление получались слабоструктурированная паста, фильтрация которой изменялась незначительно. 3.3.2 - 3.3.5), полученных путем изучения наиболее характерных коллоидно-химических свойств водных растворов реагента БУР следует, что все они обладают полиэлектролитными свойствами (рис.3.3.2 - 3.3.3), так как увеличение кинетических единиц реагента приводит и к увеличению относительной вязкости и к электропроводности, причем проведенный анализ позволяет исключить в данном случае влияние посторонних ионов.