Применение крахмала для буровых растворов

Крахмал относится к числу естественных полимеров – полисахаридов, и впервые был применен для буровых растворов в 1939 г. (США). Крахмал предназначен для снижения фильтрации средне-, и высокоминерализованных растворов при наличие любых солей при температуре до 80º С, рН = 9-13 и добавке до 3.0 %. Сырьем для производства крахмала являются зерновые культуры (кукуруза, пшеница, рис, рожь) и клубневые культуры (картофель, маниока). Сначала использовался пищевой крахмал, представляющий собой порошок белого и желтоватого цвета с плотностью 1300-1600 кг/мПрименение крахмала для буровых растворов, который растворялся в растворе щелочи в соотношении 10:2-10:4 в зависимости от свойств бурового раствора. Верхний предел концентрации крахмала определяется подвижностью клейстера в глиномешалку заливается вода до валов, засыпается при перемешивании крахмал и затем постепенно раствор щелочи. После тщательного перемешивания доливается вода, и реагент готов. Следует учесть, что при использовании минерализованной воды для заготовки клейстера крахмал добавляется после каустической соды. При гидролизе любого крахмала образуется, в основном, глюкоза, состоящая из амилозы (линейный полимер) и амилопектина (разветвленный полимер). При этом почти  все полисахариды могут образовать тиксотропные коагуляционные структуры, способные восстанавливаться полностью поле разрушения, а также конденсационно-кристаллизационные, разрушающие необратимо. Крахмальный клейстер снижает плотность бурового раствора, создает проблемы при работе в зимний период и отнимает время на приготовление, поэтому вводить его можно в виде порошка непосредственно в буровой раствор, рН которого не менее 11. Все виды крахмала имеют низкую термостойкость, подвергаясь деструкции при температуре более 80º С, получающейся при распаде продукт влияет на вязкость раствора, но не теряет полностью стабилизирующие свойства. Термостойкость крахмала можно повысить путем добавок 0.01 % хромпика, НТФ или МАС-200, АМ-5 до 0.1-0.3 %. при добавке крахмала в утяжеленный, с большим содержанием твердой фазы высокоминерализованный раствор отмечается рост его вязкости и СНС, поэтому вводить его нужно постепенно в течение нескольких циклов. Для предотвращения загустевания перед обработкой крахмалом вводятся понизители вязкости или КМЦ-400. К недостаткам крахмала относится способность его к ферментативному разложению (загниванию) под действием различных микроорганизмов (дрожжевые грибки, плесень, бактерии). При разложении крахмала выделяются газообразные вещества, что может вызвать вспенивание раствора и понижение рН. Поэтому восстановить параметры такого раствора очень сложно, и он подлежит частичной или полной замене. Скорость микробного разложения крахмала замедляется в холодной или горячей пресной воде (температура >70º С). При разовом использовании крахмала, например, при заключительном каротаже при окончании скважины бурением, его можно применять в любом водном растворе (в т.ч. в пресном) без выполнения особых требований. Для предупреждения ферментативного разложения крахмала используются три способа

- увеличение и поддержка рН бурового раствора в пределах 11-13;

- наличие минерализации фильтрата не менее 20 %;

- добавка к буровому раствору различных антиферментаторов, подавляющих жизнедеятельность бактерий.

Первый способ недостаточно эффективен и не всегда может приняться в условиях бурения, так как высокое значение рН растворов часто нежелательно (в разрезе глинистые породы, применение ЛБТ и т.д.) или в растворе присутствуют поливалентные соли, реагирующие с щелочью. При этом, в последнем случае крахмал, как и многие другие органические полимеры, частично выпадает в осадок вместе с конденсированной твердой фазой, образующейся при взаимодействии поливалентных солей и щелочи.

Второй способ более эффективен, особенно в сочетании с первым. Перед разбуриванием соленосных отложений буровые растворы предварительно насыщаются солью, и поэтому разложение крахмала не происходит.

Третий способ наиболее универсальный, где в качестве антиферментаторов применяются формалин, параформальдегид, фенол, катамин и другие вещества. В настоящее время пищевой крахмал в бурении практически не применяется.

Social Like