Презентация Химия полимерных материалов для буровых растворов. Лекция 3. Технологические жидкости для бурения скважин онлайн

Содержание слайда: Технологические жидкости для бурения скважин Лекция 3: Химия полимерных материалов для буровых растворов к.х.н., доцент кафедры БС ИПР ТПУ Минаев Константин Мадестович

Содержание слайда: ПОЛИМЕРЫ Три основных типа полимеров Природные Крахмал, XC полимер Природные модифицированные Карбоксиметилцеллюлоза (кмц), полианионная целлюлоза (пац), карбокисметилированный крахмал (кмк), гидроксиэтилцеллюлоза (гэц) Синтетические Полиакрилат натрия, Частично гидролизованный полиакриламид

Содержание слайда: ПОЛИМЕРЫ Простейшим полимером является полиэтилен: (C2H4)n Молекулярная масса =28 Молекулярная масса большинства полимеров в среднем составляет от 50 000 до 200 000 Наибольшая молекулярная масса у биополимеров (Ксантанова смола), от 2 000 000 до 5 000 000

Содержание слайда: ПОЛИМЕРЫ Область применения: Контроль фильтрации Регулирование вязкости Обеспечение устойчивости ствола скважины Полная флокуляция Селективная флокуляция Структурирование (Сшивание)

Содержание слайда: ПОЛИМЕРЫ Применение: Контроль фильтрации Стабилизация- КМЦ (низкой вязкости) , ПАЦ низкой вязкости, крахмалы. Загущение жидкой фазы(воды) – КМЦ (высокой вязкости), ПАЦ высокой вязкости, ксантан Закупоривание пор в фильтрационной корке Регулирование вязкости Загущение жидкой фазы Флокулянты с высокой молекулярной массой/адсор бируются на глине функциональными группами Разжижители с малой молекулярной массой

Содержание слайда: ПОЛИМЕРЫ СТРУКТУРА ПОЛИМЕРОВ: ЛИНЕЙНАЯ - КМЦ, ГЭЦ, ПОЛИАКРИЛАТ, ЧАСТИЧНО ГИДРОЛИЗОВАННЫЙ ПОЛИАКРИЛАМИД РАЗВЕТВЛЕННАЯ – КРАХМАЛ, КМК, БИОПОЛИМЕРЫ СШИТАЯ – структурированные биополимеры

Содержание слайда: ЛИНЕЙНАЯ СТРУКТУРА

Содержание слайда: РАЗВЕТВЛЕННАЯ СТРУКТУРА

Содержание слайда: СШИТАЯ СТРУКТУРА

Содержание слайда: ПОЛИМЕРЫ СТЕПЕНЬ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ: Длина полимера, определяемая числом повторяющихся звеньев в цепи. Степень полимеризации большинства используемых полимеров от 500 до 5000. Определяет функцию полимера: Разжижитель Низкая молекулярная масса Понизитель фильтрации Средняя мол. масса Загуститель Высокая мол. масса Ингибитор глин Высокая мол. масса Селективный флокулянт Высокая мол. масса

Содержание слайда: ПОЛИМЕРЫ Длина цепи - Определяет функцию полимера Короткая: Полимеры-разжижители - (мм ≈ 10,000) Средняя: Понизители фильтрации - (мм ≈ 100 000 - 200 000) Загустители - (мм ≈ 200 000 – 300 000) Длинная: Загустители - (мм ≈ 300 000 – 800 000) Ингибиторы глин - (мм ≈ 800 000 – 2 000 000) Флокулянты - (мм ≈ 2 000 000 – 50 000 000)

Содержание слайда: ПОЛИМЕРЫ СТЕПЕНЬ ЗАМЕЩЕНИЯ: Доля замещенных групп на 100 повторяющихся звеньев полимера Способствует тому, что полимер становится: Устойчивым к бактериальному воздействию Более устойчивым к воздействию кальция, магния и хлоридов Водорастворимым Максимальная степень замещения молекулы глюкозы – 3,0, т.к. в молекуле содержится три гидроксильные группы, могущие вступать в реакцию. Если степень замещения достигает значения 0,45 и выше, полимер становится водорастворимым. Чем выше данное значение, тем более устойчив полимер к воздействию жесткости и соли.

Содержание слайда:

Содержание слайда: ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Трехмерная структура

Содержание слайда:

Содержание слайда: Модифицирующие агенты Монохлорацетат натрия Cl CH2 COO Na Монохлоуксусная кислота ClCH2COO H

Содержание слайда: Реакция замещения (первый способ) Щелочная целлюлоза + М. А. --- CH2 O Na + CH2 CL COO Na = --- CH2 О CH2 COO Na + Na CL

Содержание слайда: Реакция замещения (второй способ) Щелочная целлюлоза + МХУК --- CH2 O Н + CH2 CL COO Н = --- CH2 О CH2 COO Н + Н CL Н CL + Na ОН = Na CL + Н ОН

Содержание слайда: ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА - СТЕПЕНЬ ЗАМЕЩЕНИЯ

Содержание слайда: ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ГРУППА Функциональные группы разделяются на: Неионогенные Анионные Катионные В молекуле может присутствовать более, чем один тип групп. Природа заряда некоторых групп зависит от рН среды и меняется с неионной на катионную или анионную.

Содержание слайда: ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ГРУППА Гидроксильная (--ОН) Гидроксиэтильная (--OСН2СН2ОH) Карбоксильная (--СОО- ) Карбоксиметильная (--СН2СОО- ) Сульфогруппа (--SO3-) Фосфатная (-- PO3-) Аминная (--NH2+ )

Содержание слайда: Концентрация функциональных групп на цепи молекулы влияет на свойства полимера. Концентрация функциональных групп на цепи молекулы влияет на свойства полимера. Полимеры не содержащие заряженных групп, обычно имеют глобулярную форму, так как не существует электростатического отталкивания для раскрытия цепи. Полимеры с более высоким числом заряженных групп раскрывается больше чем полимеры только с несколькими заряженными группами. Это потому, что заряженные группы сильнее отталкивают друг друга.

Содержание слайда: Форма полимера Форма полимера зависит и от ионной силы раствора. Электролиты уменьшают электростатическое отталкивание между фукциональными группами. Вязкость раствора увеличивается, когда цепь полимера развернута ( в пресной воде) и наоборот, уменьшается в соленной воде

Содержание слайда: Форма полимера

Содержание слайда: Форма полимера

Содержание слайда: Форма большинства полимеров будет зависеть от pH среды. Например, полимеры, содержащие карбоксильную кислоту станут ионизированными в щелочном pH и раскрываясь в длинные цепи лучше растворяются в воде Форма большинства полимеров будет зависеть от pH среды. Например, полимеры, содержащие карбоксильную кислоту станут ионизированными в щелочном pH и раскрываясь в длинные цепи лучше растворяются в воде Оптимальная растворимость анионных полимеров обычно находится в диапазоне pH 8 и 9.5. Выше pH может разрушить некоторые полимеры или привести к частичной дегидратации

Содержание слайда: ФАКТОРЫ ВОЗДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПОЛИМЕРА Концентрация полимера Химия воды Минерализация Жесткость pH Содержание твердых частиц Температура Бактерии

Содержание слайда: Природные полимеры

Содержание слайда: ПРИРОДНЫЕ ПОЛИМЕРЫ К природным полимерам относятся кукурузный крахмал картофельный крахмал Биополимеры Бактерии Xanthamonas Campestri выделяют полимер в виде оболочки вокруг тела клеток

Содержание слайда: КРАХМАЛ Трехмерная структура

Содержание слайда: К Р А Х М А Л Механизм гидролиза

Содержание слайда: ПРИРОДНЫЕ ПОЛИМЕРЫ Кукурузный крахмал Неионный (группа-ОН) Средняя молекулярная масса~100,000

Содержание слайда: Применение Контроль фильтрации Пресная вода Пластовая вода Морская вода Соленасыщенная вода Полимерные системы Обработка 11-22 кг/м3

Содержание слайда: Факторы, ограничивающие применение Факторы, ограничивающие применение Ферментация Высокий уровень кальция, высокий показатель pH Сохранение свойств при температурах до 107ОС Проблемы контроля качества

Содержание слайда: Крахмал

Содержание слайда: XC POLYMER Биополимер - Xanthamonas Campestri Тип: неионный - анионный Средняя молекулярная масса > 2 000 000 Комплексный разветвленный полимер

Содержание слайда:

Содержание слайда: XC / XCD - ПОЛИМЕР Применение Загуститель Увеличение вязкости при низкой скорости сдвига Поддерживает твердую фазу во взвешенном состоянии Придает раствору псевдопластические свойства Эффективен при использовании как в пресной, соленной воде, так и в рассолах солей Обработка - 1-6 кг/м3

Содержание слайда: XC / XCD - ПОЛИМЕР Факторы, ограничивающие применение Сохраняет свойства при температурах до 150ОС Является дорогостоящим продуктом

Содержание слайда: МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИМЕРЫ МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ЭФИРЫ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ: КМЦ (СМС) - Карбоксиметилцеллюлоза ПАЦ (РАС)– Полианионная целлюлоза ГЭЦ (HEC) – Гидроксиэтилцеллюлоза - (Не используется в составе буровых растворов) КМК (CMS) – Карбоксиметилированный крахмал

Содержание слайда: ПОЛИМЕРЫ СМС (КМЦ) И РАС (ПАЦ) Анионные (группы – СН2СОО- ) Средняя молекулярная масса 200 000 – 225 000 (Высоковязкие) 140 000 – 175 000 (Низковязкие)

Содержание слайда: CMC и PAC Продукт Мол. мас. Степень Степень × (1,000) полимеризации замещения PAC LV 140-170 850-1000 0,9-1,1 PAC HV 200-225 1130-1280 0,9-1,3 CMC LV 140-170 850-1000 0,7-0,8 CMC HV 200-225 1130-1280 0,7-0,8

Содержание слайда: CMC и PAC ФАКТОРЫ, ОГРАНИЧИВАЮЩИЕ ПРИМЕНЕНИЕ Продукт Хлориды Жесткость Темп. ОС PAC LV Насыщ. 1,000 155 PAC HV Насыщ. 1,000 160 CMC LV 20,000 500 150 CMC HV 20,000 500 150

Содержание слайда: КАРБОКСИМЕТИЛИРОВАННЫЙ КРАХМАЛ (КМК) Модифицированный природный Анионный (группы – СН2СОО- ) Mолекулярная масса 140 000 – 170 000

Содержание слайда: НЕС (ГЭЦ - ГИДРОКСИЭТИЛЦЕЛЛЮЛОЗА) Модифицированный природный Moлекулярная масса 200 000 – 225 000 Неионный

Содержание слайда: ГИДРОКСИЭТИЛЦЕЛЛЮЛОЗА

Содержание слайда: НЕС (ГЭЦ - ГИДРОКСИЭТИЛЦЕЛЛЮЛОЗА) Применение Контроль фильтрации Повышение вязкости Пресная вода, морская вода, рассолы солей

Содержание слайда: НЕС (ГЭЦ) ПОЛИМЕР ФАКТОРЫ ОГРАНИЧИВАЮЩИЕ ПРИМЕНЕНИЕ Устойчив до 105О С Эффективность снижается при рН > 10 Эффективность снижается в крепких рассолах Недостаток тиксотропных свойств

Содержание слайда: Синтетические полимеры

Содержание слайда: СИНТЕТИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ: СИНТЕТИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ: Полиакрилат натрия - SP-101 Частичногидролизованный полиакриламид Различные сополимеры

Содержание слайда: ПОЛИАКРИЛАТ НАТРИЯ Синтетический Анионный Молекулярная масса <10 000 для дефлокулянта ~300 000 для регулятора фильтрации

Содержание слайда:

Содержание слайда: SP-101 (70% AКРИАЛАТ (n)- 30% AКРИЛАМИД (m) Mолекулярная масса = 300000-500000)

Содержание слайда: (SP-101) - ПОЛИАКРИЛАТ НАТРИЯ СО СРЕДНЕЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССОЙ Факторы, ограничивающие применение Хлориды – 100 000 мг/л Кальций - 400 мг/л Высокое содержание твердых частиц низкой плотности Температура 205-230 ОС

Содержание слайда: PHPA Чaстично Гидролизованный Пoлиакриламид или Полиакриламид / Полиакрилат Сополимер

Содержание слайда: Чaстично Гидролизованный Пoлиакриламид (PHPA) Moлекулярная масса - 2 – 15 млн. Aнионный Поставляется в сухом или жидком виде (разведенным в минеральных маслах)

Содержание слайда: Чaстично Гидролизованный Пoлиакриламид (PHPA) Получается в результате: щелочного гидролиза полиакриламида Сополимеризации акриламида с акрилатом

Содержание слайда: ГИДРОЛИЗ ПОЛИАКРИЛАМИДА

Содержание слайда: СОПОЛИМЕР- ПОЛИАКРИЛАМИДА / ПОЛИАКРИЛАТА

Содержание слайда: Применение Применение Флокуляция твердой фазы Селиктивная Общая Стабилизация/ингибирование глин Адсорбция на поверхности Загущение водной фазы Адсорбция свободной воды

Содержание слайда: Полимеры применяемые в буровых растворах

Содержание слайда: ГУАРОВАЯ СМОЛА Натуральный водный коллоид полисахаридной природы. Добывают из семян тропических растений Гуар, произрастающих в Индии. В настоящее время растения культивируется и в других странах. Образует вязкие растворы при концентрации около 1% и формирует гелеобразную структуру при рН около 7. Используется для загущения пресных, минерализованных, соленасыщенных и калиевых буровых растворов.

Содержание слайда: ГУАРОВАЯ СМОЛА

Содержание слайда: Танины (соединение 5 молекул дигалловой кислоты с глюкозой)

Содержание слайда: Таннины Таннины содержатся в коре, древесине, листьях, плодах (иногда семенах, корнях, клубнях) многих растений — дуба, каштана, акации, ели, лиственницы, эвкалипта, чае, гранатового и хинного деревьев, сумаха, квебрахо и других; придают листьям и плодам терпкий вкус. Таннины являются исходным продуктом для производства дефлокулянтов – Desco и др.

Содержание слайда: Лигнит (гуминовые кислоты)

Содержание слайда: Гуминовые кислоты Гуминовые кислоты являются составной частью бурых углей, торфа и т.п. и образовались в результате биохимических превращения продуктов разложения органических остатков при участии микроорганизмов, влаги и кислорода атмосферы). Гуминовые кислоты входят в состав органической массы торфов (25-50%), бурых углей (45-60 %), окисленных каменных углей (до 60%), некоторых почв (до 10%) В результате экстракции из исходного сырья водной вытяжки получают гуминовые кислоты в промышленных масштабах

Содержание слайда: Гуминовые кислоты По химической структуре гуминовые кислоты высокомолекулярные (мол. масса 1300-1500) конденсированные ароматич. соединения, в которых установлено наличие фенольных гидроксилов, карбоксильных, карбонильных и ацетогрупп, простых эфирных связей и др. Элементный состав: 50-70% С; 4-6% Н; 25-35% О. Гуминовые кислоты являются исходным продуктом для производства реагента TANNATHIN

Содержание слайда: TANNATHIN Реагент может использоваться в качестве понизителя водоотдачи и разжижителя в любых типах растворов на водной основе. Реагент особенно эффективен при высоких температурах, загрязнении СО2 и высокой жесткости раствора, где прочие реагенты теряют эффективность. «Таннатин» часто применяется для обработки растворов, загрязненных цементом – он снижает щелочность и жесткость загрязненного раствора. Рекомендуемая концентрация реагента в растворе – от 3 до 23 кг/м3. Ввиду кислой природы реагента, рекомендуется сочетать обработку «Таннатином» с добавлением каустика (или альтернативного щелочного реагента) для поддержания рН раствора и увеличения растворимости реагента. Рекомендуется добавлять 1 мешок каустика на каждые 4 мешка «Таннатина». При обработке соленасыщенных систем рекомендуется прегидратировать реагент в отдельной емкости в пресной или слабоминерализованной воде (нормальной или высокой щелочности). Максимальная эффективность реагента достигается в растворах с рН=9-11.

Содержание слайда: Лигнин (лигносульфонаты)

Содержание слайда: Лигнин (лигносульфонаты) Молекула лигнина состоит из продуктов полимеризации ароматических спиртов; основной мономер — конифериловый спирт. Древесина лиственных пород содержит 20—30 % лигнина, хвойных — до 50 %. Лигнин — ценное химическое сырьё, используемое во многих производствах, в том числе для получения реагентов SPERSENE, SPERSENE СF

Содержание слайда: SPERSENE «SPERSENE» может использоваться в качестве дефлокулянта и понизителя водоотдачи во всех типах растворов на водной основе. Его эффективность доказана в растворах на основе пресной, морской воде, в соленасыщенных, в калиевых и гипсовых системах, а также при бурении высокотемпературных скважин в растворах с низким содержанием активной твердой фазы. Лабораторные и промысловые испытания показали очень высокую разжижающую эффективность продукта в присутствии различных примесей и загрязнителей. Рекомендуемая концентрация «SPERSENE» колеблется от 3 до 34 кг/м3 в зависимости от применяемой системы, содержания твердой фазы и рекомендуемых параметров раствора. Для максимальной эффективности продукта уровень рН необходимо поддерживать на уровне 9-11. Щелочность регулируется каустической содой.

Содержание слайда: Полифосфаты (фосфорная кислота в мононатриевый фосфат)

Содержание слайда: Полифосфаты (дегидропирофосфат натрия - SAPP)

Содержание слайда: Полифосфаты (триполифосфат натрия)

Содержание слайда: HOSTADRIL 2825

Содержание слайда: POLYDRIL

Содержание слайда: РЕЗЮМЕ Функции зависят от: Степени замещения Степени полимеризации Факторы, ограничивающие применение Температура Наличие ионов в растворе pH Твердая фаза

Содержание слайда: Твердая фаза Растворимая твердая фаза, которую невозможно отфильтровать или механически удалить из жидкой фазы Соль Сахар Твердые частицы (нерастворимые), удаляемые механически или в процессе фильтрации Глины Песок

Содержание слайда: Глинистые твердые частицы Обеспечивают вязкость и регулируют фильтрацию Термоустойчивы Пластовые глины являются загрязителями При наличии избытка глинистой твердой фазы возрастает необходимость и стоимость химической обработки Требуется разбавление раствора

Содержание слайда: Классификация глин Физические свойства Размер частиц Тип породы / Минералогия Кристаллическая структура Химический состав

Содержание слайда: Классификация глин по кристалической структуре Слоистые силикаты Смектит Вайомингский бентонит (монтмориллонит) и буренная порода Иллит Выбуренная порода (до 1998 г относился к гидрослюдам) Хлорит Выбуренная порода Каолинит Выбуренная порода Игольчатые Аттапульгит Солестойкие растворы Сепиолит Солестойкие и термостойкие растворы

Содержание слайда: Слоистые силикатные глины Глины: Двухслойные Слой кремнезема Слой глинозема Трехслойные (например: натриевый бентонит) Слой кремнезема Слой глинозема Слой кремнезема

Содержание слайда: Структура трехслойных алюмосиликатов

Содержание слайда: Пространственная Структура глин

Содержание слайда: Слоистые силикатные глины Глины: Четырехслойные (хлорит) Слой кремнезема Слой глинозема Слой кремнезема Слой брусита (гидроксид магния)

Содержание слайда: Кристаллы слоистых силикатных глин Диаметр: ~1 микрон (1 милионная метра) Tолщина: ~10 Å (10 миллиардных метра) Диаметр : Толщина: 1,000 : 1 Площадь поверхности / Вес: ~ 800 м2 / г Кристаллические пластинки расположены поверхность к поверхности в виде пачки Расстояние между кристаллами от 7 дo 17 Å Заряды на основной поверхности в большинстве отрицательные Заряды на краях кристаллов в основном положительные

Содержание слайда:

Содержание слайда: В данное семейство входят: В данное семейство входят: Монтмориллониты Гекториты Сапониты Нонтрониты Фемонтмориллониты

Содержание слайда: Монтмориллониты В октаэдрическом слое атомы алюминия частично замещены на атомы магния Поверхность имеет отрицательный заряд 0,3 – 0,6 единиц В обменном комплексе присутствуют ионы Na+, K+, Ca+2, Mg+2, Fe+3 Между кристаллами прочносвязанная вода

Содержание слайда: Монтмориллониты Включает: Монтмориллонит натрия (Вайомингский бентонит) Кальциевый/магниевый монтмориллонит. Для придания раствору необходимой вязкости требуется в 4 (четыре) раза больше, чем натриевого Монтмориллониты смешанного состава Форма частиц – правильные плитки Размером до 2 мкм

Содержание слайда: Монтмориллонит

Содержание слайда:

Содержание слайда: Бентонит является в основном глиной монтмориллонитового вида (не менее 70 %) Обладает высокой способностью гидратироваться в пресной воде Увеличивается в объеме от 4 до 10 раз после гидратации

Содержание слайда: ТРЕХСЛОЙНАЯ СТРУКТУРА ТРЕХСЛОЙНАЯ СТРУКТУРА Относится к слюдистым минералам В тетраэдрическом слое атомы кремния частично замещены на атомы алюминия Замещение кремния на алюминий меньше, чем у настоящих слюд В обменном комплексе присутствуют в основном ионы K+ , но могут находиться ионы водорода, магния, натрия

Содержание слайда: Иллит Монтмориллонит

Содержание слайда: ДВУХСЛОЙНАЯ СТРУКТУРА ДВУХСЛОЙНАЯ СТРУКТУРА Форма частиц – шестиугольная плитка размером до 5 мкм. Заряды внутри структуры уравновешены, а в решетке очень мало замещений Между слоями сильная водородная связь

Содержание слайда: Природный кристалл состоит из 100 слоев (пластинок) Набухания в пресной воде почти не происходит При интенсивном перемешивании увеличивается содержание мелких частиц в растворе

Содержание слайда: Аттапульгит (Палыгорскит)

Содержание слайда: Глинистые пластинки Положительные заряды на краях Отрицательные заряды на поверхностях

Содержание слайда: Факторы, влияющие на ионообмен Тип глин Порядок замещения катионов Размер/Тип катионов Разность зарядов Концентрация катионов

Содержание слайда: Ионный обмен Порядок замещения Литий Натрий Калий Mагний Кальций Алюминий Водород

Содержание слайда: Катионообменная емкость

Содержание слайда: Катионообменная емкость Катионообменная емкость глины – способность глины адсорбировать на своей поверхности катионы Катионообменная емкость показывает, насколько данная глина реакционно-активна

Содержание слайда: Слоистые глины подразделяются Набухающие глины Смектит Не набухающий глины Иллит * Каолинит Хлорит * Разная степень набухания

Содержание слайда: Взаимодействие глин и воды Глины, поглощающие воду, называются НАБУХАЮЩИМИ Смектиты Остальные глины не набухающие Механика гидратации глин Осмос Капиллярное действие Расклинивающее давление Образование водородной связи

Содержание слайда: Осмотическое давление Р = С*М-1*R*T , где М – масса 1 моля растворенного вещества; С – весовая концентрация R – универсальная газовая постоянная; Т – абсолютная температура

Содержание слайда: Гидратация бентонита

Содержание слайда: Гидратация бентонита

Содержание слайда: ВОДА, ПОЛЯРНЫЙ РАСТВОРИТЕЛЬ

Содержание слайда: Образование кристаллизационной воды на поверхности глины

Содержание слайда: Типы связей глинистых частиц АГГРЕГИРОВАННЫЕ Поверхность к поверхности ДИСПЕРГИРОВАННЫЕ Хаотично расположены ФЛОКУЛИРОВАННЫЕ Поверхность к торцу ДЕФЛОКУЛИРОВАННЫЕ

Содержание слайда: Агрегация Поверхность к поверхностям Число пластин в пачке варьируется Естественное состояние глин пластинчатого типа или присутствие большого количества катионов

Содержание слайда: Дисперсия Частички глины хаотично расположены Поверхностные заряды влияют на их расположение

Содержание слайда: Дисперсия глин Частицы не осаждаются Причины: Броуновское движение Размер частиц очень мал Отрицательные заряды в основном на базальной поверхности Осаждаются при флокуляции, когда увеличивается размер флокул

Содержание слайда: Флокуляции (коагуляция) Поверхность к торцу или торец к торцу Обычное состояние глинистых пластин в растворе Степень флокуляции возрастает за счет примесей: соли, кальция, магния, цемента, и т.п.

Содержание слайда: Ключевые термины Коагуляция - уменьшение электростатического заряда твердых частиц, позволяющее частицам сближаться и образовывать агломераты Флокуляция – физико-химические связи, формируемые между двумя или большим количеством частиц, заставляют частицы слипаться в крупные «флокулы»

Содержание слайда: Механизм коагуляции Снижение электрического заряда на поверхности частиц способствует сближению частиц Вероятность столкновения между частицами резко увеличивается На близком расстоянии вступают в действие Ван-дер-Ваальсовы силы (межмолекулярное взаимодействие)

Содержание слайда: Двойной электрический слой .

Содержание слайда: Двойной электрический слой Добавка катионов сжимает двойной электрический слой

Содержание слайда: Механизм коагуляции

Содержание слайда: Флокуляция Слипание частиц в рыхлые и пористые трехмерные структуры произвольной формы, с помощью высокомолекулярных полиэлектро-литов

Содержание слайда: Механизм флокуляции

Содержание слайда: Дефлокуляция (стабилизация) Возврат к беспорядочному распределению (дисперсии) Анионные разжижители нейтрализуют избыточные положительные заряды на краях пластин, которые вызывают флокуляцию

Содержание слайда: Механизм стабилизации

Содержание слайда: Типы связей глин Агрегация: Снижение вязкости Дисперсия: Возрастание вязкости Флокуляция: Возрастание вязкости Дефлокуляция: Снижение вязкости

Содержание слайда: Бентонит АНИ Монтмориллонит натрия Бентонит АНИ: Обработанный (Обогащенный или Модифицированный) Используется в массовом бурении при забойных температурах до 150 0С Бентонит природный или необработанный Удовлетворяет требованиям АНИ без обогащения Используется для бурения высокотемпературных скважин

Содержание слайда: Классификация глин по АНИ

Содержание слайда: Выход раствора Выход – объем (м3) раствора (с вязкостью 15,0 сПз), получаемый из одной тонны сухой глины. Выход бентонита АНИ - около 16 м3 р-ра ( 15,0 сПз) с одной тонны. Один кубометр подобного раствора будет : Содержать 2½% объема твердой фазы Содержать 5½ % массы твердой фазы Плотностью 1,03 г/см³

Содержание слайда: Факторы, воздействующие на выход раствора Двухвалентные катионы: Кальций Магний Соли pH Температура Полимеры

Содержание слайда: Влияние рН

Содержание слайда: Влияние солей на вязкость

Содержание слайда: Влияние поливалентных катионов

Содержание слайда: Выход раствора Выход раствора снижается в любой ингибированной системе раствора Полимерной Калиевой Кальциевой Силикатной Гликолиевой Предварительная гидратация в пресной воде улучшает свойства бентонита

Содержание слайда: Гидратация бентонита в морской воде

Содержание слайда: Предварительно гидратированный бентонит По возможности необходимо предвари-тельно прогидратировать бентонит в пресной воде, в емкости для приготовле-ния раствора Перед тем, как добавить в емкость воду, емкость следует очистить, удалив все остатки химических реагентов и «старого раствора» Довести общую жесткость воды затворения (содержание Ca2++Mg2+) до 100,0 мг/л и менее Добавить бентонит (80 –100 кг/м3) Добавить каустическую соду (0,5 кг/м3) Тщательно перемешать и хорошо продиспергировать Перед поступлением в активную циркуляционную систему, прогидратированный бентонит может быть разбавлен до необходимой вязкости

Содержание слайда: Факторы, воздействующие на выход раствора Двухвалентные катионы: Кальций Магний Соли pH Температура

Содержание слайда: