- неорганические (кальцинированная сода, перманганаты, алюминат натрия, окись магния);
- органические (водорастворимые полиакриловые кислоты, этиленмалеиновый ангидрид в комбинации с другими веществами). В некоторых случаях рекомендуют совместное использование органических и неорганических реагентов.
Одним из широко используемых способов обогащения кальциевых глин является способ добавки к глине пептизирующего реагента, такого, как карбонат натрия (кальцинированная сода) в количестве от I до 10%. Оптимальное количество - 3-5%. Этот метод основного обмена ионов кальция на ионы натрия не всегда был успешным возможно потому, что ионный обмен невозможно заставить идти до завершения. Не все глины хорошо обогащаются кальцинированной содой.
Рекомендуется применять перманганаты для тех глин, которые плохо обогащаются содой. Количество солей перманганата невелико -0,2-0,4%. Выход раствора из вайомингского бентонита увеличивается с 13,55 м3/т до 18,75 м3/т при обработке 0,4% КМnО4, а выход раствора вайомингского бентонита с первоначальным выходом 17,0 м3/т увеличивается до 22,05 м3/т, т. е. на 29,7%. Перманганатом хорошо обогащаются натриевые бентониты.
Для увеличения выхода раствора из кальциевого бентонита и суббентонита применяют сополимеры этиленмалеинового ангидрида с соединениями щелочных металлов, которые являются водорастворимыми, ионизируемыми и имеют анион, способный реагировать с кальцием, образуя водонерастворимый осадок.
Наилучшие результаты дает применение кальцинированной соды. Считают, что функция этой добавки заключается в создании ионов натрия для обмена с ионами кальция в кальциевом монтмориллоните, превращая последний в натриевый монтмориллонит. Однако такой обмен не позволяет превратить кальциевый монтмориллонит в истинно натриевый, такой, как вайоминг-ский бентонит, поэтому для дальнейшего увеличения выхода раствора используют сополимеры этиленмалеинового ангидрида с гексаидиеном (1,5%) или диаллиловым эфиром. Количество кальцинированной соды составляет 3-5%; сополимера - 0,02-0,12% от веса глины. Фирменное название этиленмалеинового ангидрида с удельной вязкостью 0,1- DX-840-31, а натриевая соль этиленмалеинового ангидрида с удельной вязкостью 0,1 получила название DX-849-54.
Введение реагентов для обогащения, как правило, производится во время помола, иногда непосредственно в буровой раствор.
Для определения вязкости широко используют ротационный вискозиметр Фанна, который может быть использован для замера структурной вязкости, предельных динамического и статического напряжения сдвига и других показателей раствора. Более точным и удобным прибором является ротационный вискозиметр Фанна VG-34, который непосредственно без пересчетов показывает вязкость в сантипуазах и напряжение сдвига (статическое и динамическое).
Бентониты принято подразделять на щелочные (натриевые) и щелочно – замельные (кальциевые). В составе обменной емкости натриевых бентонитов преобладают одновалентные металлы Na+ К+ . Натриевые бентониты обладают высоким осмотическим давлением, хорошо набухают и диспергируются в воде, могут переходит высокий выход раствора. Кальциевые бентониты имеют низкое осмотическое давление, слабо набухают и диспергируются в воде, могут переходит в натриевые (добавка кальцинированной соды), имеют низкий выход раствора.
Применение бентонитовых глинопорошков экономически очень выгодно, так как позволяет обложить и ускорить приготовление и регулирование параметров буровых растворов, снизить расходы материалов. Эти преимущества возрастают при использовании порошков с высокими выходами раствора (до 18 м3/т), в то время как у обычных глин выход раствора 2-3 м3/т.
Недостаткам бентонитовых порошков является то, что они дают суспензии малой плотности и весьма чувствительны к агрессивным воздействиям солей. Это устраняют путем добавок утяжелителей или низкокаллоидных глин и защитных реагентов. Следует отметить, что утяжеление бентонитовых суспензии низкокаллоидными глинами крайне нежелательно, так как это ведет к повышенному содержанию твердой фазы в растворе и связано с трудностями при регулировании структурно – механических свойств раствора.
Наряду с бентонитовыми применяются гидромодитые (местные) глинопорошки, при использовании которых в 3-4 раза удорожаются буровые растворы по сравнению с растворами из местных кашовых глин. Для повышения качества глинопорошков всех типов на ряде заводов во время помола глинистое сырье модифицируют путем химической обработки различными реагентами. Добавка кальцинированной соды переводит кальциевые глинопорошки в натриевые, при этом выход раствора повышается с 6-8 до 9-10 м3/т.
Комбинированные обработки глинопорошка небольшими количествами окиси молния и КМИ, читана, метаса позволяют повысить выход раствора из бентонитов с 7-10 до 15-18 м3/т. И снизить их чувствительность к агрессивному воздействию электролитов. Модифицированные глинопорошки выпускают заводы глинопорошков. Основные рецептуры модифицирования приведены ниже:
1) глинопорошок +5% Na2CO3 (Ca2+ фракции переводятся в Na+)
2) глинопорошок + окись магния (MgO);
3) глинопорошок + КМЦ – 500 + Na2CO3;
4) глинопорошок + 0,3% метаса + 3% Na2CO3;
5) глинопорошок + М-14;
6) глинопорошок + ССБ + Na2CO3;
В соответствии с техническими условиями и в зависимости от качества сырья глинопорошки делятся на пять сортов:
высший и I сорт получают из качественных натриевых бентонитовых глин;
II и III сорт – из менее качественных натриевых и кальциевых глин;
IV сорт – из гидрослодистых или илинтовых глин.
Выход раствора из глинопорошка, вязкость, плотность и содержание в нем песка находят так же, как и при определении качества глины.
2.5. Определение влажности глин и глинопорошков
Навеску глинопорошка (10±0,01 г) поместить в сушильный шкаф в стеклянном бюксе, высушить пробу при 105°С, пока разность между двумя последовательными взвешиваниями станет менее 0,01 г.
Первое взвешивание проводить через 2 ч, повторное – каждые 30 мин. Перед взвешиваем пробу следует охладить в эксикаторе с безводным хлористым кальцием или концентрированной серной кислотой. Содержание в лаж (в %) вычисляется с точностью до 0,1% по формуле
где: Р-масса влажного образца, г;
Р1 – масса высушенного образца, г.
Влажность тонкость помола и содержание поска в палыгорскитовом глинопорошке находят.
Таблица
Показатели качества глинопорошков по ТУ39-043-74
Показатели | Сорт глинопорошка | ||||
Высший | I | II | III | IV | |
Плотность раствора (при вязкости 25с по вискози) метру (СВП-5), г/см3, не более Выход раствора (при вязкости 25 с по вискозиметру СВП-5), м3/т, не менее Содержание песка, % не более Влажность, % Толкать помола (остаток на сите), % не более С сеткой №0,5 С сеткой № 000 | 1,043 15 6 6-10 - 10 | 1,054 12 6 6-10 - 10 | 1,073 9 7 6-10 - 10 | 1,10 6 7 6-10 - 10 | > 1.100 < 6 8 6-10 - 10 |
так же, как и в обычных глинах и глинопорошках. Следует отметить, что достаточно высокая нормированная влажность палыгоррскитового глинопорошка связано с особенностями его строения (частица палыгорскита имеют гидрофильность, препяствующую его смепанию во время хранения). Кроме того, понижение остаточной влажности приводит к снижению выхода раствора, а повышение – к налипанию во время перемалывания.
2.6. Определение отстоя палыгорсткитовой суспензии
Палыгорскитовые глинопорошки (на сухое вещество) высыпают в предварительно приготовленный раствор хлористого натрия, содержащий 115 г. соли и 350 см3 воды. При приготовлении необходимо учесть воду, содержащуюся в навеске порошка палыгорскита. Суспензия перемешивается на отстоя 100 – 200 см3 приготовленной суспензии выливают в мерный цилиндр и оставляют в покое на 2 ч. Величину отстоя ( в %) определяют по формуле:
где: в – величина осветленной части суспензии см3;
а – общее количество суспензии, см3 ;
Расход глинопорошков для приготовления 1 м3 раствора следует рассчитывать с учетом влажности, принимая плотность обсомотно сухого порошка 2,7 г/см3, а плотность воды 1 г/см3
где: Р – количество глинопорошка, т;
Vp – плотность приготовляемого раствора, г/см3;
Вл –влажность глинопорошка, %.
2.7. Утяжелители
Буровые растворы, приготовленные из наиболее распространенных глин, имеют плотность 1,15- 1,25 г/см3. Если используются бентониты, то можно то можно приготовить раствор с плотностью 1,5-1,08 г/см3.
Глины некоторых типов обеспечивают получение бурового раствора плотностью 1.40-1.45 г/см3 без применения специальных утяжелителей. В остальных случаях, когда необходим раствор с более высокой плотностью, используют добавки инертных порошкообразных материалов утяжелителей. Утяжелители в зависимости от плотности подразделяют на три группы.
Первая группа –V=3 г/см3. К ней относятся материалы низкой плотности (2,6-2,9 г/см3) со сравнительно невысокой гидрофильностью это малоколлоидные глины. Вследствие инертности они могут быть введены в раствор в больших количества, чем глины плотностью до 1,7 г/см3 но при этом получается высокое содержание твердой фазы, что отрицательно сказывается на эффективности бурение, регулируемости параметров растворов и приводит к перерасходу химических реагентов.
На практике с помощью утяжелителей этой группы увеличивают плотность раствора до 1,4-1,5 г/ см3 при нормальных остальных параметрах. Обычно выгоднее даже при небольшой утяжелении добавлять небольшие количества высококачественного утяжелителя, чем большое количество низкосортного или малоколлоидные глины. Большое знамение имеют добавки утяжелителей первой группы (известь, цемент) в растворы на нефтяной основе при утяжелении их до 1,1-1,3 г/см3. Средством утяжеления инертных эмульсий и растворов с небольшим содержанием твердой фазы является также их засоление, позволяющее поднять плотность на 0,1-0,2 г/см3. Материалы этой группы утяжелителей имеются в достатке почти в любом нефтяном районе страны.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
