Сунил (cульфированный нитролигнин)

15.07.2019

В марте 1963 г. на Андижанском гидролизном заводе была выпущена первая промышленная партия нового реагента понизителя вязкости глинистых растворов — сунила. Технология промышленного производства этого реагента разработана лабораторией лигнина и целлюлозы Института органической химии АН России им. акад. А.Д. Зелинского и кафедрой геологии и разработки месторождений нефти и газа Университета дружбы народов им. Патриса Лумумбы. Сырьем для производства сунила служит нитролигнин, получаемый в результате окисления гидролизного лигнина азотной кислотой. Принципиальная схема установки для получения сунила представлена на рис. 33.

Сунил получают путем сульфирования нитролигнина солями сернистой кислоты (бисульфит или пиросульфит натрия и др.) в нейтральной среде. Нейтрализация нитролигнина осуществляется 20%-ным раствором щелочи. Реакция происходит в реакторе 3, куда транспортером 2 подается нитролигнин. Туда же с помощью мерных баков 1 подается NaOH и NaITSO3 (40%-ной концентрации) и вода. Бисульфит натрия в виде 40%-ного раствора добавляется в количестве 25% от веса абсолютно сухого нитролигнина.
Сунил (cульфированный нитролигнин)

Количество щелочи в зависимости от кислотности среды колеблется от 7 до 12%. Отношение твердой фазы к жидкой во время проведения реакции 1:5. Сульфирование нитролигнина осуществляется при температуре 90—95° С в течение 6—8 ч при перемешивании. За 1—2 ч до окончания 3 реакции проводят контрольный замер pH реагента. Если рН<7, добавляют дополнительное количество NaOН. В результате 'реакции получают жидкий сунил, который можно сушить в распылительной сушилке. В настоящее время сунил выпускается в жидком и пастообразном состоянии. В 1968 г. выпуск сунила в расчете на сухой превысил 900 т. Намечается увеличение выпуска пастообразного и порошкообразного сунила. Сунил представляет собой полимер, имеющий глобулярную форму, что подтверждается его способностью к растворению без набухания, а также электронной фотографией, показанной на рис. 34. Сунил предупреждает набухание глинистых пород. Адсорбция сунила на нефтеабадской глине, как показано на рис. 35, при увеличении концентрации сунила в воде свыше 1 % достигает максимума. Предельная адсорбция составляет около 0,8%, или 0,8 г сунила на 100 г глины.

Сунил снижает поверхностное натяжение воды на границе с воздухом. Зависимость поверхностного натяжения от концентрации сунила показана на рис. 36. Сунил хорошо растворяется в воде. Водорастворимость сунила объясняется наличием сульфогрупп, вводимых при сульфировании.

На рис. 18 показано влияние сунила па электрокинетический потенциал, количество связанной воды и основные параметры неминерализованного глинистого раствора. Из рис. 18 видно, что при введении сунила резко уменьшается количество связанной воды и повышается е-потенциал. Одновременно уменьшаются водоотдача, вязкость и статическое напряжение сдвига глинистых растворов. Это происходит потому, что молекулы сунила вытесняют молекулы воды с поверхности глинистых частиц, в результате чего уменьшается толщина адсорбционного слоя и повышается электрокинетический потенциал. С увеличением концентрации сунила от 0 до 0,5% резко снижается количество связанной воды, вязкость и статическое напряжение сдвига. Количество связанной воды уменьшается с 8,5 до 0,4%. Из полученных данных можно определить эквивалент адсорбции сунила по отношению к воде, т. е. количество граммов воды, вытесняемое с поверхности глинистых частиц, одним граммом сунила в данных условиях:

где A1 — количество связанной воды до введения сунила в %; A2 — количество связанной воды после адсорбции сунила; Aс — количество адсорбированного сунила в %.

Сунил является одним из наиболее эффективных понизителей вязкости пресных и слабоминерализованных утяжеленных глинистых растворов (рис. 37). В качестве понизителя вязкости его применяют в виде 10%-ного раствора. Обычно для снижения вязкости с неизмеримых значений до 25—30 с требуется добавка водного раствора сунила (0,1—0,2% в пересчете на сухой сунил). Если необходимо снизить вязкость и предельное статическое напряжение сдвига при меньших добавках жидкости, то применяют (как следует из рис. 38) более концентрированный раствор сунила в воде.

Сунил снижает и водоотдачу, но более медленно, чем вязкость. Поэтому в некоторых районах перед применением сунила обрабатывают глинистый раствор понизителем водоотдачи. Однако это неправильно. При использовании сунила для химической обработки пресных и слабоминерализованных глинистых растворов нет необходимости в использовании других понизителей вязкости и понизителей водоотдачи. Низкая водоотдача, как показывает опыт, достигается при использовании только одного сунила. Водные растворы сунила и глинистые растворы, обработанные сунилом, имеют значение pH близкое к 7. Вследствие этого параметры глинистых растворов, обработанных сунилом, не подвергаются таким быстрым изменениям, как параметры растворов, обработанных щелочными реагентами.

Устойчивость действия сунила во времени проверялась на глинистых растворах, приготовленных из глинопорошка Краснодарского завода. Параметры замерялись в течение 8 дней. Для исследования были приготовлены следующие растворы: 0 — исходный, необработанный, глинистый раствор, состоящий из 23,1 % глинопорошка и 76,9% воды; 1 — исходный глинистый раствор, обработанный водным раствором сунила 20%-пой концентрации в количестве 5% (1% в пересчете, на сухое вещество); 2 — исходный глинистый раствор, обработанный водным раствором сунила 20%-ной концентрации в количестве 10% (2% в пересчете на сухое вещество); 3 — исходный глинистый раствор, обработанный БКИ (ССБ—каустик—известь в соотношении соответственно 2:1:1) в количестве 1,5%; 4 — исходный глинистый раствор, обработанный БКИ (в том же соотношении) в количестве 2,0%. Последние две пробы были взяты для сравнения с пробами, обработанными сунилом. Определялось изменение вязкости (рис. 39) и предельного статического напряжения сдвига (рис. 40) во времени. Как видно из рис. 39, вязкость исходного необработанного раствора уже на третий день изменялась с 26,6 с до нетекучей. При известковании различным количеством БКИ вязкость изменялась с 19,4 с также до нетекучей на пятый день опыта. Вязкость глинистых растворов, обработанных сунилом, осталась почти без изменения или изменялась незначительно (см. кривые 1 и 2 на рис. 39). Аналогичное действие во времени оказывают указанные реагенты и на предельное статическое напряжение сдвига за 1 мин (не показано) и за 10 мин (см. рис. 40). Результаты этих опытов свидетельствуют о том, что в глинистых растворах, обработанных сунилом, стабильность параметров сохраняется в течение длительного времени.

Сунил является ограниченно термостойким химическим реагентом. Для изучения термостойкости 10%-ные водные растворы сунила прогревались до 200° С. После охлаждения производилась химическая обработка глинистых растворов этими реагентами при комнатной температуре.

Как показывают опыты, после прогрева до 160° С способность сунила снижать вязкость улучшается, а при дальнейшем повышении температуры — несколько ухудшается. Прогрев при 180° С и выше приводит к ухудшению способности снижать 01 и 010. Кинематическая вязкость 10%-ного раствора сунила после прогрева до 200° С не изменяется (1,262 сст), что свидетельствует об отсутствии процессов полимеризации или деструкции реагента.

Сунил может быть использован и для химической обработки минерализованных глинистых растворов. Опыт промышленного применения сунила в разных районах России (Средняя Азия, Казахстан, Краснодарский край) позволил выявить его достоинства и недостатки. Наиболее важным преимуществом сунила является его влияние на устойчивость стенок скважин, сложенных глинистыми породами. Сунил повышает устойчивость стенок скважин. Кавернограммы скважин, при бурении которых применялся сунил, свидетельствуют об отсутствии сужений, а диаметр ствола скважины близок к диаметру долота.

Преимуществом сунила является его химическая нейтральность: для растворения не требуется щелочи, что имеет важное значение при бурении в обваливающихся глинах и при использовании бурильных труб из алюминиевых сплавов.

Лабораторные и промышленные испытания в скв. СГ-1 Арал-Cop свидетельствуют о том, что сунил активно действует при температурах около 150°С. Применение сунила в объединении Фер-гананефтегаз показало, что сунил является активным понизителем вязкости, предельного статического напряжения сдвига и поддерживает низкую водоотдачу в условиях повышенной минерализации гипсом. Действие сунила значительно более стабильно во времени, чем нитролигнина, УЩР или КМЦ. Сунил недостаточно эффективно снижает CHC высокоутяжеленных глинистых растворов (у = 2,2—2,3 гс/см3), что вызывает трудности при необходимости снизить CHC до величин, близких к нулю. Сунил является хорошим замедлителем сроков схватывания цементных растворов при температуре до 150° С.

Экономический эффект от применения сунила слагается из сокращения следующих показателей: количества обвалов и прихватов инструмента; расхода утяжелителя и химических реагентов; времени на приготовление реагентов; транспортных расходов на подвоз утяжелителя и химических реагентов.

Общая экономия в результате применения сунила по Наман-ганской конторе бурения за 1964 г. по сравнению с УЩР составила 16 руб. на 1 м проходки.

Применяется сунил в виде водного раствора. Если на буровую доставляется сухой или пастообразный сунил, то его необходимо разбавить водой до требуемой концентрации. На первичную обработку обычно расходуется 0,1—0,5% сунила (в пересчете на сухое), а при повторных 0,1—0,2% (на сухое) в зависимости от минерализации. Сунил безопасен для обслуживающего персонала.

Расход сунила на 1 м проходки при отсутствии минерализации на Мирненской площади (Ставропольнефтегаз) составил 4,5 кг/м (неутяжеленные глинистые растворы), на Ахтырско-Бугундырской площади (утяжеленные глинистые растворы) — 12 кг/м, а при наличии гипсовых пропластков на Наманганской площади достиг 14,4 кг/м (утяжеленные глинистые растворы).

В последнее время сунил применяют в качестве понизителя водоотдачи (взамен крахмала) при разбуривании соленосных отложений. В минерализованных глинистых растворах сунил способствует сохранению и даже некоторому повышению вязкости и предельного статического напряжения сдвига, снижает водоотдачу и толщину корки. Расходы сунила для химической обработки минерализованных глинистых растворов, так же как и других химических реагентов, возрастают и могут превысить 27 кг/м (фактический расход по скв. 7 Урта-Булак).

В минерализованных средах происходит укрупнение макромолекул сунила благодаря их ассоциации, что приводит к усилению способности сунила снижать водоотдачу.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна