Характеристика органических реагентов с глобулярной формой молекул.
Глобулярная форма макромолекул химических реагентов придает им способность снижать внутреннее трение в дисперсных системах, т.е. оказывать на них разжижающее действие. Разжижающее воздействие усиливается также благодаря характерной для многих высокомолекулярных соединений способности блокировать активные центры поверхности частиц дисперсной фазы и нарушать их взаимодействие между собой. Причем нарушение взаимодействия может быть настолько сильным, что при хорошей стабилизации раствора по показателям фильтрации и вязкости в нем может быть полное отсутствие структуры. Это явление называется стабилизационным разжижением, для устранения которого вводятся малые добавки соли или специальные структурообразователи.
Группу высокомолекулярных органических реагентов с глобулярной формой макромолекул делят на следующие подгруппы:
1) реагенты на основе гуматов;
2) реагенты на основе фенолов;
3) реагенты на основе лигнина.
Реагенты на основе гуматов были разработаны и внедрены отечественными учеными В.С. Барановым и З.П. Букс в 1934 – 1938 годах. Это были реагенты на основе натриевых солей гуминовых кислот, содержащихся в буром угле и торфе. В настоящее время разработаны подобные реагенты на основе калиевых солей гуминовых кислот и различные их модификации. В основном применяются углещелочной (УЩР) и торфощелочной (ТЩР) реагенты, благодаря их невысокой стоимости и доступности сырья. Натриевые формы реагентов УЩР и ТЩР проявляют сильное пептизирующее действие на глинистые породы, хорошо снижают вязкость и показатель фильтрации глинистых растворов, повышают рН среды и проявляют эмульгирующее воздействие на углеводороды. В пресных глинистых растворах гуматные реагенты имеют высокую термостойкость (около 200 °С), однако термостойкость их резко снижается при содержании NaCl до 3% (примерно до 120 °С). При поступлении в раствор катионов кальция и магния стабилизирующие свойства обычных гуматных реагентов резко ухудшаются. Перевод гуматных реагентов в калиевую форму, совершенствование технологии производства и применения гуматных реагентов позволяют расширить их область применения за счет улучшения термо- и солестойкости. Например, гуматно-силикатные растворы при содержании NaCl до 3% имеют термостойкость 160 – 180 °С.
|
|
|
Реагенты на основе фенолов включают в себя распространенные и высокоэффективные понизители вязкости растительного и синтетического происхождения. К ним относятся южно-американское квебрахо и другие природные танниды, продукты их сульфирования, а также конденсированные фенолы и близкие к ним по природе и действию конденсированные нафтолы (кортаны).
|
|
|
К отечественным реагентам на основе фенолов относится полифенольный лесохимический (ПФЛХ) реагент, представляющий собой 5 – 10%-ный водный раствор продукта конденсации экстракта кислой воды (отхода при очистке продуктов газификации древесины) с формальдегидом, обработанного щелочью в соотношении от 10:1 до 10:5. ПФЛХ относится к числу нетермостойких реагентов понизителей вязкости (до 100 °С) пресных глинистых растворов. Низкая термо- и солестойкость существенно ограничивают область применения реагента ПФЛХ.
Реагенты на основе лигнина наиболее широко распространены как в зарубежной, так и в отечественной буровой технологии. Применяются реагенты на основе гидролизного лигнина и лингносульфонатов. Лигнин является инкрустирующим материалом клеток древесины и различных веществ растительного происхождения, является отходом целлюлозно-бумажной и гидролизной промышленности.
Лигнин используется для получения двух типов химических реагентов для регулирования свойств БПЖ:
– на основе окисленного лигнина;
– на основе лигносульфонатов.
К реагентам на основе окисленного лигнина относятся нитролигнин, хлорлигнин, сунил (сульфированный лигнин). Сырьем для их получения служит гидролизный лигнин, являющийся отходом при производстве спирта из древесины и различных растительных отходов (подсолнечная лузга, хлопковая шелуха и др.). Нитролигнин получают обработкой гидролизного лигнина азотной кислотой, хлорлигнина – хлорной водой, сунила – солями сернистой кислоты. Нитролигнин и хлорлигнин по свойствам и области применения близки и используются для снижения вязкости и статического напряжения сдвига пресных и слабоминерализованных (до 3% NaCl) глинистых растворов, причем содержание солей жесткости не должно превышать 0,1%. Эти реагенты имеют низкую термостойкость (менее 100 °С), но при добавках хроматов термостойкость их повышается вдвое.
|
|
|
Сунил является хорошим понизителем вязкости и статического напряжения сдвига и поддерживает достаточно низкие значения показателя фильтрации в условиях повышенной минерализации раствора. Реагенты на основе лигносульфонатов наиболее широко используются в буровой технологии в качестве понизителей вязкости, а зачастую и как понизители фильтрации. К ним относятся сульфит-спиртовая барда (ССБ), конденсированные формы (КССБ, КССБ-2М и др.), феррохромлигносульфонат, (ФХЛС), хромлигносульфонат (окзил). Сульфит-спиртовая барда, или лигносульфонат технический, является отходом при получении целлюлозы в процессе варки древесины в среде водных растворов сернистой кислоты и ее кислых солей. ССБ является исходным продуктом для получения конденсированных форм
|
|
|
лигносульфонатных реагентов, а также используется как самостоятельный реагент, в основном для понижения вязкости глинистых растворов, для вспенивания технологических жидкостей при ремонте скважин и др.
Наибольшее распространение при бурении скважин имеют конденсированные формы лигносульфонатных реагентов. КССБ получают при нагреве водного раствора ССБ совместно с формалином и серной кислотой до 95°С, перемешивают до получения конденсированных лигносульфонатов определенной вязкости, нейтрализуют продукт каустической содой. В процессе конденсации вводят фенол, что улучшает солестойкость реагента, в том числе и к солям жесткости (КССБ-1, КССБ-2 и др.). ФХЛС получают аналогично КССБ, однако дополнительно вводят сернокислое железо и бихромат натрия, что повышает его термо- и солестойкость. ФХЛС практически единственный реагент, хорошо регулирующий свойства гипсовых глинистых растворов. Термостойкость ФХЛС до 160°С в пресных и до 100 °С – в среднеминерализованных растворах. Аналогичен ФХЛС отечественный хромлигносульфонатокзил-СМ, термостойкость которого на 10 – 20°С ниже, чем у ФХЛС. Хромзамещенныелигносульфонаты являются в определенной степени ядовитыми из-за содержания в них шестивалентного хрома, хотя для получения качественного продукта необходим менее опасный трехвалентный хром. Поэтому в настоящее время разрабатываются технологии получения экологически безопасных форм хромзамещенныхлигносульфонатов. Все реагенты на основе лигносульфонатов имеют кислую реакцию и склонны к пенообразованию. Первая особенность позволяет использовать их при необходимости для снижения рН растворов. При вспенивании БПЖ целесообразно ограничивать содержание лигносульфонатных реагентов, комбинируя их с другими реагентами, а также использовать ввод в раствор пеногасителей.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 237; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!