Дисперсные системы и промывочные жидкости - Растворы полимеров
- Дисперсные системы и промывочные жидкости
- РАСТВОРЫ И ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ
- ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
- Гидрофобные коллоидные системы
- ОСНОВЫ МЕХАНИКИ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ
- Ньютоновские жидкости
- Тела Бингама и Шведова
- Очистка забоя скважины от продуктов разрушения горных пород и вынос их на поверхность
- Физико-химическое воздействие на разрушаемые горные породы
- Сохранение проницаемости продуктивных горизонтов
- Закупоривание каналов ухода
- КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
- ПЛОТНОСТЬ
- ВЯЗКОСТЬ
- Динамическая и структурная вязкость
- Измерение вязкости вриборами
- СТАТИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ СДВИГА
- Водоотдача и толщина фильтрационной корки
- Приборы для измерения водоотдачи
- Вакуумный способ измерения водоотдачи
- СТАБИЛЬНОСТЬ И СУТОЧНЫЙ ОТСТОЙ
- КОНЦЕНТРАЦИЯ ВОДОРОДНЫХ ИОНОВ рН
- ПРОЧИЕ СВОЙСТВА ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
- РЕГУЛИРОВАНИЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ СВОЙСТВ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
- ХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
- Особенности обработки при работе с глиной
- ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СВОЙСТВ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
- Аэрация и аэрированные системы
- ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ
- Емкость обмена и электрический заряд
- Размеры и форма частиц
- САПРОПЕЛЬ И МЕЛ
- Классификация реагентов для химической обработки промывочных жидкостей
- Неорганические реагенты (электролиты)
- Органические реагенты
- Реагенты-разжижители
- Реагенты-структурообразователи
- Вещества специального назначения
- УТЯЖЕЛИТЕЛИ
- ГОМОГЕННЫЕ ПРОМЫВОЧНЫЕ ЖИДКОСТИ. ВОДА И ИСТИННЫЕ РАСТВОРЫ
- Растворы полимеров
- УГЛЕВОДОРОДНЫЕ ЖИДКОСТИ. СЖАТЫЙ ВОЗДУХ
- Все страницы
Растворы полимеров
Полимерный раствор как промывочная жидкость представляет собой слабоконцентрированный раствор полимера в воде, который, не имея четко выраженной поверхности раздела между компонентами, обладает рядом свойств, присущих коллоидным системам. Обеспечивая устойчивость стенок скважины, сложенных глинистыми и глиносодержащими породами, такие растворы обладают и рядом других положительных свойств: повышают скорость бурения, сохраняют коллекторские свойства проницаемых горных пород, снижают гидравлические сопротивления, оказывают смазывающее действие, имеют несколько повышенную несущую способность по сравнению с водой.
Полимерные растворы используются как ингибирующие, но чаще их применяют в качестве маловязкой структурной основы других промывочных жидкостей. Прочие положительные свойства полимерных растворов обусловливают их применение в качестве целевых добавок в другие промывочные жидкости.
Механизм действия полимеров как ингибиторов очень сложен и до сих пор недостаточно изучен. Предполагается, что между свободными валентностями решетки глинистых минералов и молекулами полимеров возникает электростатическое взаимодействие и это препятствует гидратации глины.
Вид полимера и его концентрация зависят от степени минерализованности и рН водной основы и пластовой жидкости. Полимеры коагулируют в концентрированных растворах хлористого кальция и других поливалентных солях, но в различной степени. Наиболее устойчив полиакриламид, менее устойчивы гипан, метас, К-4, К-9, поэтому их применяют с кальцинированной содой или фосфатами. Концентрация полимеров в полимерных растворах составляет 0,05—1,5%, кальцинированной соды и полифосфатов —1—2%. При частой перемежаемости пород применяют комбинации полимеров, причем общая их концентрация не превышает 2%.
Параметры полимерных растворов: р = 1,0÷1,02 г/см3, Т=15 с, В= 12÷35 см3. Растворы полимеров имеют пониженное поверхностное натяжение (до 47 мН/м).
В процессе бурения концентрация полимера в растворе уменьшается, так как часть его теряется при взаимодействии с горными породами. Концентрацию полимеров в растворе в полевых условиях не определяют, ее оценивают по характеру изменения вязкостных свойств раствора. Порошкообразные полимеры можно вводить в холодную воду.
Ингибирующее действие полимерных растворов усиливают введением солей-ингибиторов. Область применения растворов в таком случае расширяется и они переходят в группу комбинированных. Сюда следует отнести в первую очередь соли алюминия, железа, а также жидкое стекло в концентрациях 0,1—1,5%. Полимерные растворы на основе акриловых полимеров называют акриловыми. Например, полимерный алюмоакриловый раствор.
В полимерные растворы добавляют также хромлигносульфонат, феррохромлигносульфонат, УЩРи их комбинации, что повышает стабильность растворов, расширяет область их применения. Для придания ряда новых технологических свойств в полимерные растворы можно также добавлять поверхностно-активные вещества.
Водные растворы поверхностно-активных веществ
Водные растворы ПАВ применяют при бурении в твердых породах. Впервые ПАВ стали использовать для понижения твердости горных пород, позже — для повышения стойкости поро-доразрушающего инструмента.
Большинство ПАВ хорошо растворяются в воде. Процесс введения их сводится к заливке расчетного количества ПАВ в приемную емкость с легким перемешиванием вручную. Дальнейшее перемешивание происходит в процессе циркуляции раствора в скважине. Растворы ПАВ являются простейшими, но эффективными промывочными жидкостями.
В последние годы все большее распространение получают водные растворы ПАВ комплексного действия, так называемые поверхностно-активные антифрикционные добавки ПААД. Сюда относятся высшие жирные спирты, соапсток, сульфонол, сульфатное мыло и ряд других. Антифрикционные свойства таких растворов позволяют значительно увеличить частоту вращения бурильного инструмента, что вместе с эффектом понижения прочности горных пород приводит к существенному росту технико-экономических показателей: механическая скорость увеличивается в 1,26—1,65 раза, проходка на коронку — в 1,15— 1,86 раза, себестоимость бурения снижается на 24—32%. Концентрация ПААД в растворах составляет 0,05—3%.
ПАВ обладают избирательным действием, поэтому вид вещества и его концентрацию подбирают применительно к конкретным условиям с учетом его эффективности и устойчивости. В процессе бурения поверхностно-активные вещества адсорбируются на стенках скважины и частицах выбуренной породы и концентрация их постепенно уменьшается. В связи с этим ПАВ вводят с некоторым запасом и в последующем периодически добавляют их.
Рабочую концентрацию поверхностно-активного вещества выбирают по его изотерме поверхностного натяжения. Необходимо выбирать интервал концентраций, примыкающий к области незначительного изменения поверхностного натяжения. На рис. 38 для примера приведена изотерма поверхностного натяжения сульфонола с рабочей зоной концентрации.
Концентрация ПАВ контролируется методом счета капель, вытекающих из трубки сталагмометра. Сущность его заключается в том, что для каждого ПАВ имеется своя зависимость числа капель, получающихся из I см3 раствора, от величины поверхностного натяжения. В то же время каждому ПАВ свойственна и своя зависимость изменения поверхностного натяжения от концентрации. Таким образом, число капель характеризует концентрацию ПАВ.
В растворы ПАВ можно добавлять небольшие количества электролитов-ингибиторов и полимеров. В результате получаются комбинированные гомогенные системы, обладающие оптимальными для конкретных условий свойствами. Комбинированные растворы и растворы ПАВ часто используются как основа для получения естественных промывочных жидкостей (на базе выбуренных пород), а также для других дисперсных промывочных систем.
Растворы некоторых поверхностно-активных веществ трудно определенным образом отнести к тому или иному типу промывочной жидкости. Их можно назвать и истинными растворами ПАВ и эмульсионными жидкостями.
Гомогенные промывочные жидкости на водной основе можно аэрировать. Тогда они переходят в группу дисперсных систем (аэрированных жидкостей и пен).