Понизители фильтрации 

Большинство понизителей фильтрации относится к полимерам с достаточно гидрофильной поверхностью, представляющих собой анионоактивные полиэлектролиты природного (крахмал, смолы), полусинтетического (производные крахмала и КМЦ) и синтетического (акрилаты) происхождения, обладающие в жидком виде псевдопластичными (тиксотропными) свойствами, т.е. при увеличении сдвигаемых напряжений происходит снижение вязкости. Макромолекулы веществ, состоящие из многочисленных элементарных звеньев (мономеров) одинаковой структуры называются полимерами, а из разнородных звеньев – сополимерами. При этом их атомы связаны прочной химической (ковалентной) связью, а молекулярная масса составляет от 5000 до 1000000 и более. В этом разделе рассматриваются полимеры только органического происхождения, которые при повышенных температурах (>100ºС) и минерализации по NaCl 5 – 10 % подвергаются частичной термоокислительной деструкции (разложению) и десорбции с поверхности твердых частиц, что приводит к росту фильтрации, снижению вязкости и повышенному расходу полимеров. Рост фильтрации происходит за счет разрушения фильтрационной корки высвобождаемой иммобилизованной водой, а также за счет частичной гидрофобизации твердых частиц бурового раствора от добавок ПАВ и электролитов. Это явление связано также с меньшей агрегативной устойчивостью глины в результате укрупнения ее частиц и глобулизацией реагентов под влиянием солей. При максимальной солености реагенты меньше подвержены температурному воздействию. Механизм действия полимеров заключается в адсорбции на положительно заряженных ребрах  глинистых частиц с созданием сольватной защитной оболочки, повышения вязкости дисперсионной среды и полного или частичного связывания воды. Это проявляется в снижении проницаемости глинистой корки за счет заполнения пустот между глинистыми частицами или образования в них сопряженной полиминеральной структуры.

При этом полимерная пленка ослабляет коагуляционные процессы при воздействии на буровой раствор различных электролитов. Наиболее термостойкими являются карбоцепные полимеры акрилового ряда, а их стабилизирующая способность зависит от молекулярной массы и гидрофильно-гидрофобного баланса молекулы. Сополимеры М-14, Лакрси-20 эффективны в насыщенных по NaCl растворах благодаря высокой энергии гидрации функциональных групп. Многие полимеры, особенно с  относительно низкой молекулярной массой (КМЦ 75 – 400, крахмал) взаимодействуют с частицами глины и удерживаются на их поверхности в основной за счет относительно слабых водородных и вандерваальсовых сил связи, которые при невысокой температуре нарушаются с ухудшением эффективности реагентов.

Следует также учесть, что некоторые полимеры недостаточно адсорбируются на поверхности глинистых частиц в пресных  суспензиях, но хорошо адсорбируются в минерализованных суспензиях и улучшают стабилизацию последних. Добавка отдельных полимеров в глинистые суспензии с низким содержанием глины приводит к стабилизационному разжижению, а высококонцентрированные глинистые суспензии – к загустеванию. Полимеры при растворении в пресной воде набухают с образованием гелей и коллоидных растворов, в минерализованной воде степень их набухания меньше. При этом растворимость реагентов происходит до определенной молекулярной массы и концентрации, выше которой избыточная часть вещества не растворяется. Причем растворимость полимеров и способность их к диссоциации зависит от наличия поливалентных солей и Понизители фильтрации среды, который должен быть в пределах 8 – 10. Полимеры, проявляющие высокую солестойкость, как правило, нетермостойки, и наоборот, и чем лучше снижают фильтрацию минерализованных растворов, тме сильнее их разжижают. Большинство полимеров снижают осмотические процессы с различной степенью эффективности. Следует отметить, что все вещества – осушители влаги, обладающие гидроскопичностью, способны связывать значительное количество воды без большого ущерба для других параметров раствора ( CaClПонизители фильтрации и др.) Еще необходимо учесть, что в процессе приготовления любого бурового раствора на водной основе (особенно пресного) и дальнейшей его эксплуатации при t > 60º С необходимо во всех случаях перед вводом полимеров и биополимеров добавлять 0,1% импортного или 0,2% российского бактерицида,  и через каждые 7 дней – 10-20% от первоначальной добавки, для предупреждения их ранней деструкции и повышения стабильности параметров. Лучшим в мире понизетелем фильтрации является реагент на основе водорастворимых смол (резинекс, США). Свойства понизителей фильтрации, называемых иначе стабилизаторами, кратко изложены ниже.

Social Like