24.08.2019
Площадочный вибратор является приспособлением, аналогичным электродвигателю, применяемое в роли источника эффективных колебаний....


24.08.2019
На сегодняшний день во всём мире наблюдается максимально экономное использование энергоресурсов, а владельцы недвижимого...


24.08.2019
В процессе обустройства ванной комнаты приходится выбирать большое количество важнейших компонентов, начиная от ванных и унитаза,...


23.08.2019
На сегодняшний день циркониевые коронки считаются уникальной разработкой в сфере протезирования зубов, её пользуются стоматологи...


23.08.2019
Эксплуатационный период любого строения, сохранность всего имущества и создание в нём оптимального микроклимат определяется, в...


23.08.2019
Дабы постройка выглядела массивной и напоминала строения минувших веков, нередко мастера выполняют отделку с помощью руст. Это...


Хроматные глинистые растворы

15.07.2019

Неорганические вещества, присутствующие в промывочной жидкости, в большинстве случаев снижают термостойкость глинистых растворов. Присутствие щелочей способствует ускорению процессов деструкции химических реагентов, а также изменению структуры глинистых минералов. Соединения кальция также способствуют высокотемпературному загустеванию глинистых растворов, что рассмотрено выше. Однако среди неорганических соединений имеются вещества, которые не только не способствуют высокотемпературному загустеванию, но и, наоборот, являются ингибиторами, предотвращающими загустевание.

Соединения хрома как и в анионной, так и в катионной форме введенные в пресный глинистый раствор, защищают его от высокотемпературной коагуляции: способствуют сохранению или даже снижению водоотдачи, вязкости и предельного статического напряжения сдвига. Интересно отметить, что термостойкость повышают соединения трехвалентного хрома с органическими реагентами (гуматами, лигносульфонатами) и неорганические соединения шестивалентного хрома.

Наиболее известными химическими реагентами, содержащими хром в катионной форме, являются: феррохромлигносульфонат, хромлигносульфонат и хромгумат-хромлигносульфонат. Перечисленные химические реагенты позволили создать термостойкие растворы при температурах 150—200° С и успешно осуществлять буровые работы в глубоких скважинах. Повышенной термостойкостью обладает также разработанная в ГрозНИИ КССБ-3, в которую введен хром. Однако промысловые опыты показывают, что независимо от способа введения хрома его присутствие в глинистом растворе на пресной воде обеспечивает термостойкость в пределах достигнутых в настоящее время забойных температур.

Наиболее просто можно ввести соединения хрома в глинистый раствор, используя хроматы (или бихроматы). Хроматы и бихроматы в водном растворе диссоциируют в соответствии с уравнением
Хроматные глинистые растворы

Бихромат-ион в водных растворах подвергается гидролизу

Следовательно, в водных растворах присутствуют анионы CrO4. Хроматы и бихроматы вызывают уменьшение pH. Нормальный окислительный потенциал системы Сr2O7/Сr3+ в кислой среде равен +1,36 в, а системы СrO4/Cr2O3 в щелочной среде при рН-14 равен 0,12 в. Следовательно, бихромат-ион в кислой среде сильный окислитель, а хромат-ион в щелочной среде слабый окислитель. Молекулярный вес бихромата натрия равен 162, причем значительная часть веса приходится на хромат-ион:

Повышение термостойкости при введении хроматов в глинистые растворы может происходить в результате следующих процессов.

1. Взаимодействия глинистых частиц с анионами хромовых солей, вследствие чего происходит достраивание кристаллической решетки минералов. В результате такого взаимодействия изменяется природа этой поверхности (хромирование), что и служит, по мнению, одной из причин ингибирования глинистых растворов.

2. Хроматы образуют комплексы с некоторыми химическими реагентами, в частности с УЩР, в результате чего повышается термостойкость реагентов и сохраняется их защитная роль.

3. Соединения хрома замедляют окислительные процессы, которые происходят в глинистом растворе и приводят к деструкции химических реагентов, и поэтому повышают термостойкость химических реагентов независимо от того, в какой форме они присутствуют в глинистом растворе. В этом отношении их действие аналогично действию ингибиторов коррозии металлов.

Э.Г. Кистер с сотрудниками предложил схему стабилизации глинистых суспензий, обработанных УЩР, основанную на окислении их хроматами с образованием менее конденсированных водорастворимых продуктов, которые способны образовывать с поверхностными атомами кристаллической решетки устойчивые внутрикомплексные соединения, экранирующие коагуляционные воздействия. Он пришел к выводу, что для обеспечения разжижающего эффекта при обработке хроматами необходимо присутствие достаточного количества органических восстановителей, нагревание и щелочная среда.

Исследования взаимодействия хроматов с необработанными глинистыми растворами из бентонитовых глии показали, что хроматы химически не взаимодействуют с глинами и не адсорбируются глинами. Для изучения взаимодействий хроматов с бентонитами были приготовлены глинистые растворы путем смешивания глинопорошка с водным раствором калия. Исходная концентрация хромата в дисперсной среде глинистого раствора с учетом влажности глины составляла 0,294%. После перемешивания глинистый раствор был подвергнут термообработке при температуре 200° С в течение 6 ч. После охлаждения вновь определяли концентрацию хромата сульфитным способом, причем для повышения точности и исключения ошибки пользовались 0,01 н. раствором Na2S2O3. В центрифугате термообработанного раствора было обнаружено 0,316% хромата, т. е. несколько больше, чем в исходном. Очевидно, некоторое повышение концентрации хромата связано с адсорбцией воды глиной. Многочисленные опыты показывают, что необработанные глинистые бентонитовые растворы с хроматами загустевают так же, как и без хроматов. Глинистые растворы из нефтеабадской глины, наоборот, не загустевают ни с хроматами, ни без них. Нефтеабадская глина также адсорбирует хромат-ион.

При введении хроматов в глинистый раствор, обработанный УЩР, после термообработки в фильтрате не удается обнаружить присутствия соединений шестивалентного хрома. При исследовании взаимодействия гуматов с хромовыми солями было обнаружено, что хромовые соли взаимодействуют с гуматами, в результате чего образуется термостойкий хромгуматный комплекс, обеспечивающий термостойкость глинистого раствора.

Исследования автора показали, что, во-первых, при определении хроматов сульфатным способом в темном фильтрате, окрашенном гуматами, трудно обнаружить характерное изменение цвета крахмального раствора при взаимодействии с йодом. Кроме того, присутствующие в растворе УЩР, двух- и трехвалентное железо влияют на результаты анализа вследствие реакции

завышая количество хрома. Во-вторых, при йодометрическом титровании в кислой среде выпадает обильный осадок гуминовых веществ, который приходится отфильтровывать. Это также вносит ошибки в определение и затрудняет анализ. В-третьих, для быстроты фильтрования (чтобы вызвать коагуляцию осадка гуминовых веществ) раствор нагревают. Это нарушает стабильность результатов, так как условия окислительно-восстановительной реакции непостоянны. Поэтому использовали потенциометрическое титрование растворов К2Cr2O7 раствором FeSO4 (0,1 н.) в кислой среде:

Потенциометрическое титрование проводили с платиновым электродом на потенциометре ЛП-58. Определения вели при нормальной температуре кипения и после термической обработки растворов при температуре 150—200° С. На основании указанных опытов получен вывод о том, что взаимодействие УЩР с хроматами носит окислительно-восстановительный характер за счет двойных связей в функциональных группах гуминовых веществ. При этом были обнаружены следующие закономерности.

Окисление бихроматом протекает как и в кислой, так и в щелочной среде. Окисление при нормальной температуре протекает примерно на 30%, а при длительном взаимодействии в кислой среде — полностью. Температура увеличивает скорость реакции окисления-восстановления в щелочной среде. При незначительном содержании К2СГ2О7 (0,5—0,1%) при температуре 150° С реакция протекает До конца. Влияние температуры на окисление УЩР как в кислой среде, так и в щелочной подтверждает окислительно-восстановительный механизм реакции.

В результате окислительно-восстановительных процессов, происходящих между УЩР и хроматами, в глинистом растворе появляются гуматы, в состав которых входит трехвалентный хром. Подобные соединения и являются ингибиторами высокотемпературного загустевания глинистых растворов.

Если принять аналогию с действием антикоррозионных ингибиторов, то и в этом случае используются те же вещества. В отношении соединений хрома это справедливо. Они являются одновременно антикоррозионными ингибиторами и ингибиторами высокотемпературного загустевания глинистых растворов. Действие других антикоррозионных ингибиторов еще не проверялось. Таким образом, в настоящее время наиболее эффективными ингибиторами, предохраняющими глинистый раствор от высокотемпературного загустевания, являются хроматы и бихроматы.

Реагент их хроматов на буровой приготовляют путем растворения хромпика в воде. Обычно готовят 1,0—1,5%-ный раствор хроматов в воде с помощью глиномешалки или другого механизма. Раствор перемешивают в течение 20—30 мин до полного растворения хроматов. Расходы составляют 0,01—0,05% по весу сухого вещества к объему глинистого раствора.

Хроматы снижают вязкость и CHC глинистых растворов, загустевающих от действия температуры. Если глинистый раствор имеет достаточно низкую водоотдачу, то хроматы могут добавляться без других химических реагентов. Однако лучшие результаты достигаются при использовании хроматов вместе с понизителями вязкости: нитролигнином, сунилом, ПФЛХ, УЩР, ССБ. При обработке хроматами с сунилом рекомендуются следующие соотношения: сунил 0,1—0,2%, хроматы 0,01—0,02%. При этом достигается снижение вязкости и водоотдачи.

Расход монохромата натрия на 1 м обрабатываемого интервала рекомендуется определять по формуле

где D — диаметр долота в м; H — забой скважины в м; T — температура на забое скважины в °C; vк — коммерческая скорость бурения в м/ст.-мес.

Исследования показали, что комбинированная обработка пресных и минерализованных глинистых растворов КМЦ и хромпиком приводит к увеличению температурного коэффициента расхода КМЦ. Это значит, что комбинированная химическая обработка КМЦ и хромпиком не целесообразна, так как, не улучшая качество глинистых растворов, она приводит к увеличению расхода КМЦ. Комбинированная химическая обработка пресных глинистых растворов гипаном и хромпиком полезна, так как не вызывает увеличения Kрт и в то же время способствует снижению вязкости промывочной жидкости. Если же гипан и хромпик применяются для химической обработки слабоминерализованных глинистых растворов, то в присутствии хромпика расход гипана увеличивается.

Авторы предложили использовать хроматно-гуматные глинистые растворы для разбуривания осыпающихся глинистых пород. При этом установлена оптимальная концентрация хроматов в УЩР в пределах 3—6%. При меньших количествах хроматов в УЩР значительно возрастало время, затрачиваемое на проработки, и увеличивался диаметр скважины.

Таким образом, использование хроматных глинистых растворов не только позволяет успешно вести проводку высокотемпературных скважин при отсутствии минерализации, но и способствует некоторому повышению устойчивости глинистых пород.


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