LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Хімічні науки → Роль природи поверхні дисперсних частинок у процесах змочування та структуроутворення

макромолекул гіпану на поверхні монтморилоніту відбувається внаслідок утворення координаційних і водневих зв'язків карбоксильних і амідних груп полімеру з поверхнею монтморилоніту. Ця взаємодія посилюються при наявності солей заліза.

З метою з'ясування впливу полярності дисперсійного середовища на взаємодію між частинками графіту та метилкремнезему виконано реологічні дослідження цих систем. Для покращення мастильних властивостей дисперсій глинистого мінералу у водних дисперсіях до них добавляють графіт. На основі вивчення реологічних властивостей дисперсій розширеного графіту у полярному та неполярному середовищах установлено, що з ростом діелектричної сталої рідин ефективна в'язкість дисперсій графіту підвищується.

Дослідження реологічних властивостей дисперсій метилкремнезему вказують на те, що в ряду дисперсійних середовищ метанол – етанол – н-пропанол – н-бутанол розміри агрегатів частинок метилкремнезему змінюється незначною мірою. Зі зростанням довжини вуглецевого радикалу у молекулах спиртів відбувається досить різке послаблення взаємодії частинок метилкремнезему між собою. Такий характер зміни взаємодії свідчить про те, що довжина вуглеводневого радикалу спиртів відіграє роль стеричного фактора, що послаблює взаємодію частинок у досліджуваних дисперсіях і зменшує загущуючі властивості систем.

Вивчаючи вплив концентрації пірогенного кремнезему на реологічні властивості водних дисперсій, ми зафіксували раптове зростання напруги зсуву при сталих його швидкостях. На основі залежності напруги зсуву від концентрації твердої фази ми запропонували нову методику визначення критичної концентрації структуроутворення. На рис. 5 подані результати реологічних досліджень дисперсій А-175 з різним вмістом твердої фази. Видно, що концентрація твердої фази, при якій спостерігається раптове зростання напруги зсуву з часом, становить 14,9% мас. Для дисперсій А-380 критична концентрація твердої фази становить 9,5%мас. Суть механізму підвищення напруги зсуву, на наш погляд, полягає в утворенні нової структури після дії ультразвуку за динамічних умов, які прискорюють агрегацію. Відомо, що структуроутворення у дисперсних системах є наслідком послідовних актів агрегації окремих частинок і їх переходу у крупні агрегати аж до утворення просторового каркасу у системі.



Рис.5. Кінетика зміни напруги зсуву водних дисперсій кремнезему після ультразвукового диспергування при градієнті швидкості зсуву 1432 с-1 з різним вмістом твердої фази: 1 — 14,0; 2 — 14,4; 3 — 14,6; 4 — 14,8; 5 — 15,0 % мас.


СПОСОБИ СТАБІЛІЗАЦІЇ МІНЕРАЛЬНИХ ДИСПЕРСІЙ І ШЛЯХИ ЇХ ПРАКТИЧНОГО ВИКОРИСТАННЯ

Для одержання стабільних дисперсій глинистих мінералів необхідні дані щодо ліофільних властивостей мінеральних частинок у системі, котрі значною мірою визначають структурно-механічні та технологічні властивості дисперсій. На основі досліджень залежності напруги зсуву від швидкості зсуву для оцінки мастильних властивостей бурових розчинів було запропоновано використовувати втрати потужності в одиниці об'єму при течії.

Інтенсивність розсіювання механічної енергії при течії у бурових розчинах в одиниці об'єму за одиницю часу розраховували згідно рівняння W = P gv (P – напруга зсуву, а gv – швидкість зсуву). Слід зазначити, що в бурових розчинах з оптимальними технологічними та структурно-механічними властивостями при сталих швидкостях зсуву напруга зсуву зменшується, а при відсутності мастильних добавок може різко зростати. На практиці такі процеси призводять до зростання обертального моменту у процесі буріння, виникнення затяжок, прихватів бурових труб і аварій.



Рис.6. Залежність потужності розсіювання від часу при швидкостях зсуву 9 с-1 і 1312 с-1 для вихідного бурового розчину (1,5) при 20С і (2,6) при 60С; для бурового розчину св.Леляки 501 (3,7) при 20С і (4,8) при 60С


Розсіювання механічної енергії при течії визначали при малих – 9 с-1 (рис. 6, криві 1–4) і великих – 1312 С-1 (криві 5–8 на цьому ж рисунку) швидкостях зсуву при температурах 20 і 600С. Для вихідного бурового розчину при сталих малих швидкостях зсуву протягом години спостерігаються різкі зміни напруги зсуву і, відповідно, піки на кривих, як при 20, так і при 600С. Додавання графіту практично не впливає на величину максимумів. При наявності нафти у буровому розчині максимуми на графіках зникають, величина потужності, що розсіюється в одиниці об'єму з часом дещо зменшується, що вказує на достатню кількість мастильної добавки у буровому розчині.

Таким чином, якщо величина потужності, що розсіюється в одиниці об'єму бурового розчину при сталій швидкості зсуву протягом певного інтервалу часу, буде зменшуватися, то це свідчить, що у буровому розчині наявна оптимальна концентрація мастильної добавки. Останнє рекомендується застосовувати у буровій практиці.

У другому розділі наведено результати структурно-механічних і технологічних досліджень властивостей бурових розчинів з добавками нітронного реагенту та силікату натрію. Показано перспективність застосування порошкоподібного силікату натрію для обробки бурових розчинів при бурінні нестійких глинистих порід. Це дає змогу різко зменшити витрати реагентів, необхідних для стабілізації промивних рідин.

Досліджено колоїдно-хімічні властивості розрізу свердловини 5412 107 куща Талінського родовища Західного Сибіру: ємність катіонного обміну, дисперсність, набухання, рН, вологість, електропровідність тощо. На основі цих даних розроблено нову рецептуру бурового розчину для проходки нестійких глинистих порід. Проілюстровано вплив порошкоподібного силікату натрію на технологічні параметри бурового розчину, що застосовується при бурінні нестійких порід. Оптимальна добавка до промивної рідини порошкоподібного силікату натрію складає 1–2 г/дм3, що дає змогу уникнути осипання стінок свердловини. Для одержання стабільних бурових розчинів витрати порошкоподібного силікату натрію у 10–15 разів менші у порівняні з рідким склом.

Виготовлено дослідну партію порошкоподібного силікату натрію АСН-1 і проведено його промислові випробування на свердловинах Талінського нафтового родовища Західного Сибіру. На основі одержаних результатів і промислових випробовувань розроблено відповідні методичні рекомендації та нормативні документи з застосуванням силікатного інгібітору для обробки бурових розчинів при бурінні у нестійких породах.

Експериментально підтверджено, що інтенсивне осипання аргілітів 107 куща фроловської світи зумовлено наявністю в них великої кількості каолініту й органічних речовин. Більша стійкість аргілітів 307 куща фроловської світи пов'язана з наявністю монтморилоніту та колоїдного кремнезему, котрі дозволяють бурити без ускладнень у нестійких породах.





ВИСНОВКИ

  • Вперше розроблено ряд нових універсальних методик і приладів для проведення комплексних досліджень процесів змочування, набухання, фільтрування та витіснення рідин, по визначенню впливу


  •