Научная статья на тему 'КЛАССИФИКАЦИЯ РЕАГЕНТОВ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СВОЙСТВ БУРОВЫХ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ'

КЛАССИФИКАЦИЯ РЕАГЕНТОВ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СВОЙСТВ БУРОВЫХ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
389
45
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
химическая обработка / химические реагенты / характер действия реагента / классификации реагентов по составу и назначению / классификации реагентов по химическому составу и строению молекул / классификации реагентов по термостойкости / классификации реагентов солестойкости.

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Холбаев Бахром Махмудович, Шомуродов Бахром Хусанович, Комилов Ботир Аскар Угли

в статье излагается мониторинг использования химических реагентов в СНГ в бурении. Первыми отечественными реагентами являются УЩР и ТЩР, предложенные В.С. Барановым и З.П. Букс в 1934 году. В 1994 году 98 фирм США выпускали материалы и химические реагенты для буровых растворов свыше 1900 наименований.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Холбаев Бахром Махмудович, Шомуродов Бахром Хусанович, Комилов Ботир Аскар Угли

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «КЛАССИФИКАЦИЯ РЕАГЕНТОВ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СВОЙСТВ БУРОВЫХ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ»

КЛАССИФИКАЦИЯ РЕАГЕНТОВ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СВОЙСТВ БУРОВЫХ

ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ Холбаев Б.М.1, Шомуродов Б.Х.2, Комилов Б.А.3

:Холбаев БахромМахмудович - кандидат технических наук, и.о. профессора; 2Шомуродов Бахром Хусанович - ассистент; 3Комилов Ботир Аскар угли - стажёр-преподаватель, кафедра геологии и разведки полезных ископаемых, Каршинский инженерно-экономический институт, г. Карши, Республика Узбекистан

Аннотация: в статье излагается мониторинг использования химических реагентов в СНГ в бурении. Первыми отечественными реагентами являются УЩР и ТЩР, предложенные В.С. Барановым и З.П. Букс в 1934 году. В 1994 году 98 фирм США выпускали материалы и химические реагенты для буровых растворов свыше 1900 наименований.

Ключевые слова: химическая обработка, химические реагенты, характер действия реагента, классификации реагентов по составу и назначению, классификации реагентов по химическому составу и строению молекул, классификации реагентов по термостойкости, классификации реагентов солестойкости.

Химическая обработка БПЖ имеет важнейшее значение в технологии их приготовления и применения. От правильного выбора материалов и реагентов для приготовления бурового раствора в значительной степени зависят успех и качество строительства скважин.

Химические реагенты служат: для придания буровым растворам необходимых технологических свойств в процессе их приготовления, т.е. для получения буровых растворов, соответствующих геолого-техническим условиям бурения скважин; для защиты используемых буровых растворов от окружающих воздействий: шлама выбуренных пород, температур, давлений, агрессии пластовых флюидов и т.д.; для восстановления или поддержания в заданных пределах свойств буровых растворов в процессе бурения.

Первыми химическими реагентами, которые в мировой буровой практике начали применяться с 1929 года, были каустическая сода (едкий натр, гидроокись натрия) - №ОН и алюминат натрия (№2А12О3). Они предназначались для повышения вязкости и статического напряжения сдвига буровых растворов с целью предупреждения осаждения в них частиц утяжелителя.

В настоящее время для обработки БПЖ применяют более 1000 химических реагентов. Поэтому возникает необходимость в классификации химических реагентов. Их классифицируют по: составу, химической природе, назначению, солестойкости, термостойкости [1].

Характер действия реагента зависит от вида твердой фазы, от характера дисперсионной среды, от условий минерализации, температуры и давления. Наиболее целесообразно классифицировать реагенты по составу и назначению:

- неорганические (электролиты),

- органические (стабилизаторы и защитные коллоиды).

К.Ф. Паус классифицировал химические реагенты для БПЖ по химическому составу и строению молекул, по термостойкости, солестойкости, и назначению следующим образом:

1) по химическому составу и строению молекул;

а) низкомолекулярные неорганические соединения:

-кальцинированная сода №2СОз, каустическая сода №ОН, поваренная соль №С1, жидкое стекло (силикаты калия или натрия) К2О8Ю2, известь Са(ОН)2, цемент, углекислый барий ВаСОз, фосфаты (соли фосфатов, кислоты).

б) высокомолекулярные органические соединения с глобулярной формой молекул: гуматные (УЩР, ТУЩР, ПУЩР), лигносульфонаты (ССБ, КССБ, окзил, ПФЛХ);

в) высокомолекулярные органические соединения с волокнистой или цепочкообразной структурой молекул: реагенты на основе КМЦ ^ЭЦ, ОЭЦ, КМОЭЦ, SinFix), реагенты полиакрилаты (ПАА, МЕТАС, гипан, K-4, K-9), крахмальные реагенты (C6Hi0O5)n, биополимеры (XC, XCD, Kem-X, Kel-zan);

г) низкомолекулярные органические соединения с гидрофильной или органофильной частями (0П-10, УФ7).

2) По солестойкости реагентов:

а) не солестойкие до 3% NaCl (фосфаты, гуматы, лигнины и т.д.);

б) ограниченно солестойкие 3 - 10 % NaCl;

в) солестойкие по NaCl более 10 % (лигносульфонаты, КМЦ, его производные, крахмал, полиакрилаты и т.д.);

г) не солестойкие к действию поливалентных катионов (некоторые лигносульфонаты, сульфатоэтилцеллюлоза, сульфированные полиакрилаты).

3) По термостойкости реагентов:

а) не термостойкие (фосфаты до 100°С, природные аминовые продукты до 120°С, крахмал, КМЦ-300 и менее);

б) ограниченно термостойкие (лигнин, ССБ, КМЦ-500, КМЦ-600, сунил и т.д. до 160°С);

в) термостойкие (гуматы, КССБ, КМЦ-600 и более до 130 °С, некоторые полиакрилаты, ФХЛС, окзил до 200°С).

4) По назначению:

а) регулирующие ионный состав раствора и РН- среды;

б) реагенты - бактерициды;

в) связывающие (удаляющие) ионы Ca2+ из б.р.;

г) ингибиторы глин и глинистых сланцев;

д) коагулянты (в том числе и избирательного действия);

е) понизители вязкости (разжижители);

ж) понизители водоотдачи и фильтрации;

з) пеногасители;

и) эмульгаторы;

й) предупреждающие кавернообразование;

к) сохраняющие проницаемость продуктивного горизонта;

л) понизители твердости горной породы;

м) улучшающие, смазывающие и противоизносные свойства.

Большинство существующих классификаций реагентов можно упростить, разбив их на 3 группы:

1. Реагенты - структурообразователи (без существенного изменения плотности бурового раствора);

2. Реагенты - стабилизаторы направленного действия (изменяют требуемые технологические параметры или свойства без изменения других свойств);

3. Реагенты специального назначения.

Некоторые ученые объединяют все химические реагенты в восемь групп:

1. Полисахариды - естественные (природные) полимеры, имеющие общую химическую формулу -(C6H10O5)n. Важнейшими полисахаридами являются крахмал и целлюлоза. Сырьем для производства крахмала служат картофель, кукуруза, рис, пшеница, а целлюлозы (Ц) - древесина (40 - 55 % Ц) и волокна хлопковых семян (95 - 98 % Ц).

Основные реагенты этой группы: крахмал; модифицированный крахмал (МК); карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ - 500, 600, 700) и ее зарубежные аналоги FINOGELL, FIN-FIX и др.; КМЦ марки «Торос-2» - буровая.

2. Акриловые полимеры - синтетические полимеры, являющиеся продуктами нефтехимии.

Основные реагенты этой группы: гидролизованный полиакрилонитрил (гипан), а также его аналоги:

отечественные (гивпан-Н, порошкообразный акриловый полимер - ПАП, полимер «Унифлок») и зарубежные (CYPAN); НР-5 (нитронный реагент); полиакриламид (ПАА) и его зарубежные аналоги: DK-DRIL, Cydril - 5110, 400, 5300; метас, метасол; сополимер М-14ВВ; лакрис 20 [4].

3. Гуматные реагенты - натриевые или калиевые соли гуминовых кислот, получаемые экстракцией из бурого угля или торфа в присутствии щелочи (NaOH, KOH): углещелочной реагент (УЩР); торфощелочной реагент (ТЩР); гуматнокалиевый реагент (ГКР).

4. Лигносульфонаты (сырьем для их получения служат многотоннажные отходы производства целлюлозы сульфитной варкой древесины): сульфитно-спиртовая барда (ССБ); конденсированная сульфитно-спиртовая барда (КССБ); феррохромлигносульфонат (ФХЛС); хромлигносульфонат (окзил).

5. Реагенты на основе гидролизного лигнина (сырьем для их получения служит гидролизный лигнин, который является отходом при производстве спирта из древесины, подсолнечной лузги, кукурузных кочерыжек, хлопковой шелухи и др.): нитролигнин (НЛГ); игетан.

6. Электролиты - кислоты, соли и основания (щелочи): NaOH - гидроокись натрия (едкий натр, каустическая сода); Na2CO3 - карбонат натрия (кальцинированная сода); КОН - гидроокись калия (едкий калий); Ca(OH)2 - гидроксид кальция (гашеная известь); CaCl2 - хлористый кальций; KCl - хлористый калий; жидкое стекло натриевое Na2OnSiO2 и калиевое ^O-nSiO2; KAl(SO4)2 - алюмокалиевые квасцы; нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ) и др.

7. Кремнийорганические жидкости - синтетические полимеры, содержащие в макромолекуле атомы кремния и углерода: ГКЖ-10 (11); Петросил - 2М.

8. Поверхностно-активные вещества (ПАВ) способны адсорбироваться на поверхности раздела фаз (воздух - жидкость, жидкость - жидкость, жидкость - твердое тело) и снижать вследствие этого межфазное поверхностное натяжение: сульфонат; сульфонол; азолят А; ДС-РАС; ОП-7, 0П-10; превоцел.

По назначению (действию на свойства буровых растворов) все химические реагенты принято условно делить на следующие 11 групп: понизители фильтрации; понизители вязкости (разжижители); структурообразователи; регуляторы щелочности (рН); ингибиторы глинистых пород; регуляторы термостойкости (+ и -); пенообразователи; пеногасители; эмульгаторы (вещества, предохраняющие капельки дисперсной фазы эмульсий от коалесценции, т.е. слияния); смазочные добавки; понизители твердости горных пород [2].

Группа реагентов - понизителей фильтрации включает в себя полисахариды, акриловые полимеры, гуматные реагенты и лигносульфонаты (КССБ). К реагентам понизителям вязкости относятся реагенты на основе гидролизного лигнина, модифицированные лигносульфонаты (ФХЛС, окзил) и НТФ.

Роль структурообразователей, регуляторов щелочности, ингибиторов глинистых пород и регуляторов термостойкости в основном выполняют электролиты и кремнийорганические жидкости.

Функции пеногасителей, пенообразователей, эмульгаторов, смазочных добавок и понизителей твердости горных пород чаще всего выполняют ПАВ. Кроме этого, в качестве смазочных добавок и пеногасителей используют и кремнийорганические жидкости.

В США компоненты для буровых растворов принято делить на 16 групп. Дополнительно к приведенным выше группам выделяют: утяжелители; закупоривающие материалы (наполнители); бактерициды (вещества, подавляющие микробиологическую деятельность, т.е. предупреждающие микробиологическую деструкцию химических реагентов и, в частности, полимеров); реагенты, связывающие ионы кальция; ингибиторы коррозии и нейтрализаторы; флокулянты; ПАВ (наряду с пенообразователями, пеногасителями, эмульгаторами); загустители (реагенты, повышающие вязкость) [3].

Специалисты буровых скважин и бурильщики должны знать вышеприведенные классификации реагентов и современные методы подготовки бурильных растворов, а это требует обучения их современными педагогическими и инновационными технологиями, исползуя самых инновационных [4,5] и современных педагогических технологий обучения, как онлайн-обучения [6]. При таком обучении теоритический курс должны быть не в простой традиционной форме, а представляют собой в виде проблемные [7]. Обучение должны проводиться интерактивными методами, обеспечивающими активность бурильщиков.

Список литературы

1. ЛеоновЕ.Г., Войтенко B.C. О физико-химическом воздействии бурового раствора на напряженно-деформированное состояние горных пород в стенках скважин. // Изв. вузов: Геология и разведка, 1977. № 3.

2. Мамедов Г.М., Фридман И.Д. Пути рационального применения утяжелителей, глин и химических реагентов при проводке нефтяных и газовых скважин. Баку: Азернефтешер., 1959. 112 с.

3. Материалы и оборудования для приготовления буровых растворов. С.Н. Шандин, В.И. Рябченко, А.И. Пеньков и др. // Обзорная информ. Сер. Бурение. М.: ВНИИОЭНГ, 1977. 58 с.

4. Рахимов О.Д., Муродов М.О., Рузиев Х.Ж. Таълим сифати ва инновацион технологиялар. Тошкент. «Фан ва технологиялар» нашриёти. 2016. 208б.

5. Rakhimov O.D., Rakhimova D.O. Educational quality in the era of globalization. // Проблемы науки, 2021. № 1(60). С. 36-39. DOI: 10.24411/2413-2101-2021-10101

6. Rakhimov O.D., Berdiyev Sh.J., Rakhmatov M.I., Nikboev A.T. Foresight In The Higher Education Sector of Uzbekistan: Problems and Ways of Development. // Psychology and Education Journal, 2021. 58 (3). 957-968. DOI: 10.17762/pae.v58i3.3029.

7. Rakhimov O.D., Аshurova L. Types of modern lectures in higher education, technology of their design and organization // Проблемы современной науки и образования, 2020. № 12(157), часть 1. С. 41-46. DOI: 10.24411/2304-2338-2020-11203.

8. Мирзаджанзаде А.Х., Ширинзаде С.С. Повышение эффективности и качества бурения глубоких скважин. М.: Недра, 1986. 192 с.

9. Холбаев Б.М., Юсупов И.Н., Шомуродов Б.Х. Водохозяйственное районирование территории аридной зоны (бассейна р. Кашкадарья) //Вестник науки и образования, 2019. №10. С. 53-56.

10.Холбаев Б.М., Хазраткулов Э.Ш. Можно ли использовать коллекторно-дренажную воду на орошение // Наука и образование сегодня, 2019- № 10. С. 9-12.

11.Холбаев Б.М., Суннатов З.У., Султонов Ш.А., Ахмедов Х.Р. Оценка и изучение геоморфологического строения нижней части Кашкадарьинской области // Научный журнал, 2019. №6. С. 14-16.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.