8 800 333-39-37
Ваше имя:
Номер телефона:

Крахмал для бурения


Крахмал для бурения - ОАО “Чаплыгинский крахмальный завод”

Крахмал для бурения модифицированный ТУ 9187-002-00343094-2006 (бурильный реагент)

Крахмал модифицированный для бурения (бурильный реагент) сертифицирован в аккредитованной лаборатории ОАО "ГАЗПРОМ", успешно прошел испытания в лабораториях отечественных и иностранных сервисных компаний, Лукойл-ВолгоградНИПИморнефть, БашНИПИнефть, ПермНИПИнефть. Наш продукт признан высоко эффективным для использования в процессе бурения скважин на месторождениях Урало-Поволжья, Западной Сибири, Коми, Казахстана, Туркменистана, рекомендуется к применению при строительстве скважин на месторождениях ОАО "ГАЗПРОМ" для обработки минерализованных буровых растворов.

Результаты испытаний Всероссийского НИИ Крахмалопродуктов крахмала для бурения нашего производства с другими аналогичными продуктами и их сравнительные характеристики вы можете посмотреть на этой странице

Крахмал для бурения производства ОАО "Чаплыгинский крахмальный завод" в результате испытаний был признан соответствующим международному стандарту API Specification 13A, Section 16, Starch.

Таблица 1. Качественные показатели модифицированного крахмала для бурения согласно ТУ 9187-002-00343094-2006

Наименование показателей Ед. изм. Характеристики и нормы Метод анализа По факту
1 Внешний вид - Однородный порошок Визуально Однородный порошок
2 Цвет - Белый, допускается желтоватый оттенок По ГОСТ 7698 Белый с желтоватым оттенком
3 Запах - Свойственный крахмалу По ГОСТ 7698 Свойственный крахмалу
4 Массовая доля влаги, не более % 14 По ГОСТ 7698 3-6
5 Стабилизирующая способность по водоотдаче бурового раствора, не более см3 8 По ТУ п. 3.4 2,8 - 4,2
6 Крупность помола (проход через сито с диаметром отверстия 1 мм) остаток не более % 10 По ТУ п. 3.3 3-5

Таблица 2. Результаты испытаний в аккредитованном центре ОАО «ГАЗПРОМ» - «БУР-ТЕСТ»

Технические показатели качества Нормируемые значения Значения показателя Метод испытаний
пресные системы* минерал. глин. растворы** пресные системы* минерал. глин. растворы**
1 Массовая доля влаги, не более 10,0 10,0 3,4 СТО Газпром 2-3.2-016-2005
2 Растворимость в воде Должен выдерживать испытания выдерживает ГОСТ 10163 п.3.2
3 Угол закручивания, град до 50 до 100 66,5 68,0 НД 00158758 -251-2003
4 Показатель статической фильтрации, см3/30мин, не более 8 10 8,1 2,5 СТО Газпром 2-3.2-010-2005
5 Показатель динамической фильтрации , см3/30мин, не более 25 20 23,0 8,6 СТО Газпром 2-3.2-008-2005

Нормы указаны по СТО Газпром РД 2.1–150–2005 «Реагенты на основе крахмала для обработки буровых растворов.

Технические требования:

  • Нормируемые значения для пресного раствора с добавкой 0,5 % реагента;
  • Нормируемые значения для минерализованного раствора (311 г/л NaCl, 5 г/л CaCl2, 5 г/л MgCl2) с добавкой 3 % реагента.

Примечания:

  1. Угол закручивания пружины ротационного вискозиметра замеряется при скорости вращения цилиндра 600 об/мин и температуре (20±2) °С;
  2. Показатель динамической фильтрации определяется при перепаде давления 5 МПа и температуре 80 °С;
  3. Показатель статической фильтрации определяется при перепаде давления 0,1 МПа и температуре (20±2)°С;
  4. Растворимость реагента в воде определяется по требованию заказчика (потребителя).

Заключение: Крахмал модифицированный для бурения (ТУ 9187-002-00343094-05) соответствует СТО Газпром РД 2.1-150-2005 «Реагенты на основе крахмала для обработки буровых растворов. Технические требования» по следующим показателям: массовая доля влаги, растворимость в воде, угол закручивания в минерализованных системах показателям статической и динамической фильтрации в пресных и минерализованных системах. Крахмал модифицированный рекомендуется к применению при строительстве скважин на месторождениях ОАО Газпром для стабилизации минерализованных буровых растворов.

Для заказа продукции завода Вы можете использовать специальную форму.

Контактная информация

www.krahmal.com

Применение модифицированного крахмала для буровых растворов

Крахмал является представителем полимеров-полисахаридов естественного происхождения. Не последнюю роль сыграла и доступность крахмала, производимого из клубневых и зерновых  культур.

Первое применение крахмала при подготовке буровых растворов состоялось в Соединенных Штатах в 1939 году. Крахмал является представителем полимеров-полисахаридов естественного происхождения, это неионогенный полимер и его свойства были использованы для снижения высоко- и среднеминерализованных растворов при наличии любых солей при температуре до 80 градусов С, рН = 9-13 и добавке до 3.0%. Не последнюю роль сыграла и доступность крахмала, производимого из клубневых и зерновых  культур.

Первоначально для буровых растворов активно использовался крахмал пищевой.  Он имел желтоватый или белый цвет, обладал плотностью 1300-1600 кг/м и  растворялся в соотношении 10:2-10:4. Принцип подготовки раствора был таков: осуществляется заливка воды в глиномешалку до уровня валов, при перемешивании добавляется крахмал и только после этого постепенно добавляется раствор щелочи. Далее следовало перемешивание  и последующее добавление воды. После этого реагент можно считать готовым к применению. При этом следует учитывать, что если в растворе использовалась минерализованная вода, то крахмал следовало добавлять исключительно после каустической соды.

Очень важно при работе с крахмалом придерживаться технологий, поскольку они учитывают все его свойства и реакции. Так учитывается, что при гидролизе любых видов крахмала, как и всех полисахаридов, происходит образование глюкозы, которая состоит из амилопектина и амилозы. Также большинство из известных полисахаридов способны образовать необратимо разрушающиеся конденсационно-кристаллизационные и способные к полному восстановлению после разрушения тиксотропные коагуляционные структуры.

Приготовление клейстера, во-первых, отнимает определенное время, а, во-вторых, клейстер зимой может вызывать некоторые сложности при работе буровой установки, ведя к снижению плотности раствора. Оптимальным вариантом является добавление его к раствору в форме порошка, при этом  рН раствора должно составлять не менее 11.

Крахмал, поддаваясь деструкции при температуре более 80 градусов С, характеризуется низкой термостойкостью. Это относится ко всем видам крахмала. Продукт, получаемый при распаде, оказывает влияние на вязкость раствора, однако полной потери стабилизирующих свойств не происходит. Есть несколько способов поднять показатели термостойкость – это добавление 0.01 % хромпика, НТФ или МАС-200, АМ-5 до 0.1-0.3 %.

Если добавка крахмала осуществляется в высокоминерализованный утяжеленный раствор, то происходит рост СНС и вязкости. Именно поэтому технология предусматривает введение крахмала в несколько подходов. Также используется КМЦ-400 или понизитель водоотдачи, что позволяет предотвратить загущение раствора.

Крахмал, несмотря на свои положительные свойства, обладает и недостатками. В частности, воздействие таких микроорганизмов, как плесень,  грибки или бактерии, может провоцировать его ферментативное разложение (загнивание). В ходе этого процесса образуются газообразные вещества, понижающие рН раствора и вызывающие его вспенивание. Если процесс загнивания начался, то восстановить качественные характеристики такого бурового раствора уже невозможно. В таких случаях требуется полная или частичная его замена. Холодная или горячая пресная вода (температура >70 градусов С) способствует замедлению разложения крахмала. В тех случаях, когда крахмал модифицированный кукурузный или любого другого вида предназначен для разового использования, он может быть применён и в пресном водном растворе без соблюдения некоторых требований.

Существует 3 способа недопущения процесса ферментативного разложения материала:

  1. Повышение и поддержание в буровом растворе показателей рН до 11-13. Малоэффективный способ, поскольку высокие показатели рН бурового раствора в большинстве случаев являются нежелательными. Кроме того, при наличии в растворе поливалентных солей, данный способ может в итоге привести к выпадению крахмала в осадок, который, как известно, образуется при реакции между щелочью и солями.
  2. Обеспечение минерализации фильтрата не менее 20%. Достаточно эффективный способ. Возможно его сочетание с первым способом, поскольку предварительное насыщение бурового раствора солью предотвращает разложение крахмала.
  3. Добавление в буровой раствор специальных антиферментаторов, которые оказывают подавляющее воздействие на жизнедеятельность бактерий. Это наиболее современный и универсальный вариант. Антиферментаторами могут выступать фенол, формалин и прочие вещества.

В современных условиях пищевой крахмал не используется.

himburservis.ru

Чаплыгинский крахмальный завод

АО «Чаплыгинский крахмальный завод» - один из крупнейших производителей  крахмала и его производных в России.

    Наиболее значительный объём в ассортименте выпускаемых модификаций крахмалов занимает производство бурильных реагентов.

   

   На предприятии производятся следующие марки крахмального реагента:

   - Марка МК-Б (ТУ 9187-002-00343094-05)- производится на вальцовых сушилках при соответствующем технологии температурном режиме и обработке реагентами,  предназначается для буровых растворов с любой степенью минерализации.

    - Марка МК-У – крахмальный реагент предназначен для пресных буровых растворов с содержанием солей до 1,5 %.

     - Марка МК-Ф – крахмальный реагент повышенной вязкости, предназначенный для химической обработки буровых высокоминерализованных растворов.

     Преимуществом крахмальных реагентов марки МК является низкая влажность товарного крахмала, высокая степень измельчения и способность образовывать тонкие однородные корки на фильтрующей поверхности. Они обладают высокой скоростью растворимости в холодной воде и высокой степенью растворимости.

  -  Крахмал экструзионный ТУ 9187-001-00343094-2016- модифицированный крахмал, полученный в результате влаготермической деструкции крахмала. Применяется в качестве компонента как пресных, так и минерализованных буровых растворов. Предназначается для контроля реологических, фильтрационных и стабилизирующих свойств  промывочных жидкостей при бурении скважин.

  -  Крахмал холодного набухания ТУ 9187-132-00334735-16 применяется в качестве стабилизатора в нефтяной и газовой промышленности для регулирования фильтрации буровых растворов, стабилизации технологических жидкостей, интенсификации добычи нефти и газа, при строительстве и капитальном ремонте скважин.   

   Кроме того, мы готовы произвести крахмальные реагенты для бурения по заданным вами параметрам.

  Упаковка осуществляется в бумажные мешки или полипропиленовые мешки с вкладышем, с последующей укладкой на поддоны.


Крахмал для бурения модифицированный
ТУ 9187-002-00343094-2005 (бурильный реагент)

Крахмал модифицированный для бурения (бурильный реагент) сертифицирован в аккредитованной лаборатории ОАО "ГАЗПРОМ", успешно прошел испытания в лабораториях отечественных и иностранных сервисных компаний, Лукойл-ВолгоградНИПИморнефть, БашНИПИнефть, ПермНИПИнефть. Наш продукт признан высокоэффективным для использования в процессе бурения скважин на месторождениях Урало-Поволжья, Западной Сибири, Коми, Казахстана, Туркменистана, рекомендуется к применению при строительстве скважин на месторождениях ОАО "ГАЗПРОМ" для обработки минерализованных буровых растворов.

Крахмал для бурения производства ОАО "Чаплыгинский крахмальный завод" в результате испытаний был признан соответствующим международному стандарту API Specification 13A, Section 16, Starch.

Таблица 1. Качественные показатели модифицированного крахмала для бурения согласно ТУ 9187-002-00343094-2005


Наименование показателей Ед. изм. Характеристики и нормы Метод анализа По факту
1 Внешний вид - Однородный порошок Визуально Однородный порошок
2 Цвет - Белый, допускается желтоватый оттенок По ГОСТ 7698 Белый с желтоватым оттенком
3 Запах - Свойственный крахмалу По ГОСТ 7698 Свойственный крахмалу
4 Массовая доля влаги, не более % 14 По ГОСТ 7698 3-6
5 Стабилизирующая способность по водоотдаче бурового раствора, не более см3 8 По ТУ п. 3.4 2,8 - 4,2
6 Крупность помола (проход через сито с диаметром отверстия 1 мм) остаток не более % 10 По ТУ п. 3.3 3-5

Крахмал модифицированный для бурения прошел испытания в аккредитованном центре физико-химических исследований ООО "НИИЦ Недра-тест" г. Москва, и признан соответствующим требованиям, предъявляемым стандартом ISO 13500: 2008(R).

Заключение: Крахмал модифицированный для бурения (ТУ 9187-002-00343094-05) рекомендуется к применению при строительстве скважин на месторождениях нефтяных компаний для стабилизации минерализованных буровых растворов.

Для заказа продукции завода Вы можете использовать специальную форму.


www.krahmal.com

∞ КРАХМАЛ МОДИФИЦИРОВАННЫЙ

Крахмал модифицированный - это обычный крахмал, свойства которого, специальным образом были изменены посредством биохимической, физической, химической или же комбинированной обработки.

Крахмал модифицированный производят из обычного органического крахмала (C6h20O5)n, который синтезируется растениями под воздействием света в процессе фотосинтеза.

Модифицированный крахмал широко применяется в пищевой, химической, текстильной, фармацевтической, парфюмерной, кожевенной, бумажной, полиграфической промышленности, а так же он находит применение в строительном и литейном производстве.

Модифицированный крахмал хорошо востребован в осуществлении процесса буровых работ, его активно используют в буровых растворах. Следует отметить, что крахмал был одним из первых органических полимеров, которые начали в значительных количествах применять в буровых растворах.

Основной целью использования, в буровом растворе крахмала модифицированного, является существенное снижение водоотдачи. Модифицированный крахмал удобно помещается в раствор через специальную струйную конусную мешалку. Конечно, модифицированный крахмал, подвержен разложению ферментами многих видов микроорганизмов, на скорости его разложения оказывает влиянии непрерывная циркуляция и уровень температуры. Если бурой раствор не насыщен солями, или его pH фактор не равен приблизительно 12-ти – то в него необходимо добавлять специальные бактерициды.

В буровых системах и растворах, для закачивания скважин используется значительное количество модификаций и производных крахмала. Современные технологии позволяют изготавливать крахмалы чрезвычайно устойчивые к ферментации, которые особо ценятся при выполнении буровых работ.

Модификация крахмала может осуществляться самыми разнообразными методами и по различным технологиям. Модификация может выполняться способом декстринизации кислотой, окислением, фосфатированием, обработкой альдегидами, ферментами, амидами, а так же другими, менее распространенными методами. Современная промышленность выпускает богатый ассортимент модифицированных крахмалов, которые не обладают непригодными свойствами исходного продукта и могут успешно использоваться в буровых растворах и буровых системах, при строительстве скважин.

Крахмал модифицированный предназначенный для бурения, это, как правило, мелкодисперсный порошок с желтоватым оттенком, иногда серовато-белого или кремового оттенка. Согласно ГОСТ его влажность не должна превышать 10 %, содержание крахмала должно находиться в пределах 80-85%, а водоотдача г/см3 не должна быть более 8. Существуют еще некоторые необходимые показатели соответствия модифицированного крахмала - это водородный показатель рН, не более 7,0, а так же показатель вязкости раствора.

Модифицированный крахмал не обладает вспенивающими качествами, отлично растворяется в воде, легко гидролизируется концентрированными минеральными кислотами, является биологически разлагаемым и абсолютно экологически безопасным продуктом.

Модифицированный крахмал имеет широкое применение при различных видах строительства наклонно-направленных или же горизонтальных скважин. Модифицированный крахмал стабилизирует стенки скважины при бурении и обеспечивает снижение содержания в буровом растворе твердой фазы.



Флотационный баритовый концентрат

Широко известно, что в качестве основных утяжелителей буровых растворов могут использоваться самые разнообразные виды минерального сырья, но из всего сырьевого разнообразия специалисты однозначно выделяют баритовые утяжелители для буровых растворов, как обладающие наиболее оптимальными свойствами. Баритовый концентрат, как утяжелитель для буровых растворов, обладает целым рядом неоспоримых преимуществ, которые делают его абсолютным лидером в области утяжелителей для буровых растворов.



Буровые химические реагенты и смазывающие добавки

Широкий спектр применения находят многие виды современных химических реагентов в разнообразных сферах промышленности, где бурение является одним из неотъемлемых элементов производства. Буровые химические реагенты используют в качестве модификаторов буровых растворов, которые регулируют их основные характеристики, охлаждают и смазывают буровые инструменты, повышают скорость бурения скважин, а так же их ресурс.



Характеристики бурового раствора

В горизонтально направленном бурении огромное значение для успешного проведения буровых операций имеют основные физические и химические свойства буровых растворов, промывочных жидкостей. Существует ряд характеристик, от которых напрямую зависит качество бурового раствора, в том числе это условная вязкость, пластичная вязкость, эффективная вязкость, показатель фильтрации, предел текучести и некоторые другие.



gorizontalnoeburenie.ru

Крахмал для бурения – как его используют?

Крахмал – естественный полимер – полисахарид применяется в составе буровых растворов еще с 39 года прошлого века. При помощи крахмала производится снижение фильтрации стенок скважины, что предупреждает попадание солей и других веществ в перекачиваемый продукт. Кроме того, крахмал является экологичным сырьем, довольно дешевым, что делает продукт незаменимым элементом для бурового раствора. Используется крахмал, произведенный или риса, кукурузы, ржи, пшеницы, маниоки и картофеля.

На сегодняшний день все чаще оборудуются горизонтальные скважины и потому к буровым растворам требования ужесточились, потому крахмал для бурения занял еще более твердую позицию, так как имеет склонность к биологическому разложению, что предупреждает загрязнение коллекторов искусственными полимерами и выполняет сохранение продуктивности и долговечности оборудования.

Недостаток крахмала – это его низкая термостойкость, всего до сотни градусов тепла и потребность в приготовлении клейкой массы перед помещением ее в буровой раствор. Потому все чаще используются крахмалы не в чистом виде, но их производные. Высокую популярность заслужили модифицированные крахмалы, так как они устойчивы к биологическому разложению и легко растворимы в воде, благодаря чему нет потребности проводить клейстеризацию крахмала при помощи каустической соды.

Но, высокая стоимость модифицированных крахмалов не всегда позволяет их использовать, к тому же пропускные свойства все чаще поддаются сомнению. При использовании таких крахмалов приходится дополнительно покупать бактерицидные препараты, что делает стоимость бурения еще выше и это совсем не выгодно. Кроме того, искусственно произведенные крахмалы оказывают негативное влияние на окружающую среду, из – за высокой техногенной нагрузки.

На сегодняшний день проводятся разработки, и крахмал для бурового раствора создается при помощи экструзионной обработки, которая обеспечивает получение сравнительно недорогого, растворимого в воде, продукта, уже в успехом применяющийся для бурения скважин во многих регионах.

goodlike.org

Сравнительные характеристики - ОАО “Чаплыгинский крахмальный завод”

В феврале 2006 года ВНИИ Крахмалопродуктов провёл исследования образцов модифицированного кукурузного крахмала для бурения марки МК, изготовленного на ОАО «Чаплыгинский крахмальный завод» (Образцы №1 и №2), по ТУ 9187-002-00343094-2005.

Кроме того, проведено качественное сравнение показателей свойств данного крахмала с другими крахмальными реагентами отечественного (ООО «ЗМК Владимирский» и ООО «Спецбуртехнология») и импортного (X - Франция; Y - США) производства. Физико-химические свойства исследованных крахмалов приведены в Таблице 1.

Исследования проводились по методике, помещённой в ТУ9187-14300008064-97, разработанной НПО по крахмалопродуктам совместно с НПО буровой техники, согласованной с ОАО «Роснефть» и утверждённой Департаментом сельского хозяйства. Испытания проиводились на буровых растворах, обработанных крахмальными реагентами, по следующей рецептуре: 20% серпуховской глины; 20% поваренной соли; 2% крахмального реагента.

Таблица 1. Сравнение качественных показателей модифицированных крахмалов для бурения

Наименование показателей Отечественные Импортные
МК №1 МК №2 "ФИТО-РК" ООО "ЗМК Владимирский" X Y
1

Влажность товарного продукта, %

2,6 3,0 10,5 7,1 4,9 9,5
2

Стабилизирующая способность по водоотдаче бурового раствора, см3/30 мин.

1,8 2,0 7,0 7,1 4,5 8,1
3

Набухаемость, см3/г.

12,8 14,0 10,0 11,3 17,1 16,0
4

pH 1%-го раствора

5,2 5,0 6,0 5,4 8,0 8,0

Как видно из таблицы, крахмал производства ОАО «Чаплыгинский крахмальный завод» обладает самой высокой стабилизирующей способностью по водоотдаче бурового раствора, являющейся основой функционального назначения данного реагента.

Преимуществом образцов крахмала №1 и №2 является также низкая влажность товарного продукта, высокое измельчение и способность образовывать тонкие однородные корки на фильтрующей поверхности. Они обладают высокой скоростью растворения в холодной воде и высокой степенью растворения.

У крахмала ООО «ЗМК Владимирский» наблюдается неравномерность крупности помола, в связи с чем на фильтрующей поверхности образуется более грубая корка. Крахмал «ФИТО-РК» не полностью растворяется в холодной воде и имеет значительно худшие показатели фильтрации.

Реагенты X и Y изготавливаются из картофельного крахмала. К тому же, как и реагент ФИТО РК, они производятся экструзионным способом, при котором происходит частичное расщепление полисахаридных звеньев. Это приводит к уменьшению растворимости крахмала в холодной воде (80-85%), уменьшению набухаемости и, как следствие, к снижению стабильности их водных растворов (Таблица 2).

Таблица 2. Параметры растворов модифицированных крахмалов для бурения

Марки крахмалов 2% водный раствор + 5% глинопорошка
pH Вязкость, сек Отстой, см3
1 МК №1 6,0 12,0 15
2 МК №2 5,8 12,5 14
3 "ФИТО-РК" 5,8 11,5 28
4 "ЗМК Владимирский" 8,0 12,5 20
5 Y 8,5 12,5 32
6 X 7,2 11,00 45

Дополнительно производились испытания на буровых растворах, обработанных крахмальными реагентами, по следующей рецептуре: 20% серпуховской глины; 20% поваренной соли; 2% крахмального реагента, 1% хлористого кальция. В результате было установлено, что реагенты МК-1 и МК-2 сохраняют самую лучшую стабилизирующую способность по фильтрации бурового раствора и при наличии солей кальция данной концентрации.

Термостойкость буровых растворов, обработанных реагентами МК №1 и №2 сохранялась при температурах до 1200С (показатель фильтрации не поднимался выше 9см3 за 30мин.), после чего резко падала, вероятно вследствие термодеструкции крахмала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ВНИИ Крахмалопродуктов:

Крахмал модифицированный для бурения марки «МК», производства ОАО «Чаплыгинский крахмальный завод», по сравнению с другими отечественными и импортными крахмалами, имеет значительно более высокие и стабильные показатели, соответствует требованиям ТУ и рекомендуется к применению при бурении нефтяных и газовых скважин для стабилизации минерализованных буровых растворов.

Для заказа продукции завода Вы можете использовать специальную форму.

www.krahmal.com

Способ получения крахмального реагента для бурения

Изобретение относится к области строительства скважин на нефть и газ, а именно к способам получения реагентов для обработки буровых растворов. Способ получения крахмального реагента для бурения заключается в модифицировании нативного крахмала. В порошкообразный модифицированный крахмал раздельно вводят и перемешивают сухие оксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФ) и кальцинированную соду при следующем соотношении массовых частей ингредиентов: модифицированный крахмал – 3000, ОЭДФ - 1-5, кальцинированная сода - 15-20. Технический результат изобретения заключается в увеличении скорости растворения реагента и скорости протекания бурового раствора, содержащего реагент, сквозь сетку. 1 табл.

 

Изобретение относится к области строительства скважин на нефть и газ, а именно к способам получения реагентов для обработки буровых растворов с целью регулирования их реологических и фильтрационных свойств.

С 1939 г. для обработки буровых растворов применяют крахмал. Крахмал является смесью полисахаридов с общей формулой C6H10O5. Использовали различные виды крахмалов: кукурузный, картофельный, пшеничный, рисовый и другие. Крахмал использовали в виде клейстера, приготовляемого на месте путем смешения и выдерживания некоторое время в водной среде крахмала и щелочи.

Из-за сложности приготовления на месте и использования для обработки бурового раствора от применения крахмального клейстера отказались [Я.А. Рязанов. Энциклопедия по буровым растворам. - Оренбург: издательство «Летопись», 2005. - 664 с.].

В настоящее время для обработки буровых растворов применяют модифицированные крахмалы (МК). Сырьем для МК служат нативные крахмалы, полученные из зерновых (кукуруза, пшеница, рис и др.) или клубниевых растений (картофель, тапиока и др.). Применяют химические, механические и биологические способы модифицирования крахмалов. МК, произведенные из различного сырья, различных модификаций, предлагаются на рынке под различными торговыми марками.

В частности, известен крахмальный реагент для бурения «БурС». Под данной маркой поставляют МК, полученный из амилозно-амилопектинового кукурузного крахмала модифицированного: а) при использовании таких реагентов, как гидроокись натрия и/или алюмокалиевые квасцы, и нагревании и сушки на вальцах. б) на экструдоре или в) смесь МК, полученных тем и другим указанным способом модификации [Крахмальный реагент для бурения «БурС». Лышко Г.Н и др. журнал «Бурение и нефть». 2006. №3, с. 6-7].

Недостатком крахмального реагента для бурения «БурС», получаемого вышеназванными способами, как и других МК, применяемых в качестве реагента для обработки буровых растворов, является их медленное растворение в воде и медленное протекание сквозь сетку с мелкими ячейками безглинистого бурового раствора, содержащего крахмальный реагент. И тот и другой недостатки крахмальных реагентов замедляют технологические процессы приготовления и очистки бурового раствора, что осложняет и удорожает строительство скважин.

Технический результат изобретения заключается в том, что повышается скорость растворения реагента (уменьшается время, затрачиваемое на приготовление раствора реагента, когда реагент используется в виде раствора, значит ускоряются операции по приготовлению и обработке бурового раствора) и скорость протекания бурового раствора, содержащего реагент, сквозь сетку (это способствует предотвращению явления, когда буровой раствор, попавший на сетку вибросита, не успев протечь сквозь нее, стекает в амбар, что приводит к потерям раствора, загрязнению окружающей среды). Тем самым достигается повышение удобства и эффективности применения, без изменения функциональных свойств реагента и бурового раствора им обработанного.

Технический результат достигается тем, что после модификации нативного крахмала и его сушки желательно перед помолом в него раздельно добавляют сухие оксиэтилидендифосфоновую кислоту ОЭДФ и кальцинированную соду при следующем соотношении их массовых частей:

крахмальный реагент 3000
ОЭДФ 1-5
кальцинированная сода 15-20.

Для проведения опытов использовали:

Шесть представителей крахмальных реагентов для бурения (буровые модифицированные крахмалы-МК):

1. БурС (кукурузный, желатинизация в растворе алюмокалиевых квасцов, или каустика, сушка на вальцах), ТУ 9187-002-26101282-2006, производства ООО «БурениеСервис».

2. БурС (кукурузный, экструзионный), ТУ 9187-002-26101282-2006, производства ООО «БурениеСервис».

3. БурС (кукурузный, смесь МК, полученного на вальцах и экструзионным способом в соотношении 1:1), ТУ 9187-002-26101282-2006, производства ООО «БурениеСервис».

4. Реагент крахмальный КМК-БУР (кукурузный, химически модифицированный, карбоксиметилированный, сушка на вальцах), ТУ 2262-016-32957739-2007, производства ОАО «Полицелл».

5. Экструзионный крахмалосодержащий реагент ЭКР (ячменный, модифицирован на экструдоре), ТУ 2483-002-41686452-97, производства ООО «Промсервис».

6. Крахмал «Амилор-Р12» (картофельный, модифицированный), ТУ 9187-105-00334735-06, производства группы компаний «Миррико».

Фосфоновый комлексон - оксиэтилидендифосфоновую кислоту ОЭДФ, ТУ2439-363-05763441-2002, производства ОАО «Химпром», г. Новочебоксарск.

Кальцинированную соду техническую, ГОСТ 5100-85.

Опыты проведены следующим образом.

Образцы крахмальных реагентов делили на 2 части: первую и вторую. Первую часть оставляли без изменений - она служила прототипом. Во вторую часть вводили сухую ОЭДФ и кальцинированную соду в долях соответственно 1-5 ч. и 15-20 ч. на 3000 ч. реагента - таким образом получали реагенты по новому способу. При одинаковых условиях растворяли реагенты в воде при соотношении реагент:вода, равном 1:19, периодически замеряя с помощью вискозиметра ВБР-1 условную вязкость растворов. Фиксировали время полного растворения реагента, то есть то время, за которое раствор достигал максимума условной вязкости. Для сравнения испытывали и растворы реагентов, полученные при растворении реагентов-прототипов в воде, в которой уже были растворены ОЭДФ и кальцинированная сода при сохранении вышеуказанных долей.

Готовили образцы модельного безглинистого биополимерного бурового раствора следующего состава: биополимер ксантанового типа Сараксан - 0,5%, карбоксиметилцеллюлоза КМЦ - 0.3%, калий хлористый - 4%, карбонатный кольматант - 5%, гидроокись калия - 0.1%, крахмальный реагент - 1%, вода - остальное. Замеряли: время протекания образцов буровых растворов через сетку с плотностью отверстий (ячеек) 200 меш (часто применяемую на виброситах для очистки бурового раствора, сетку при каждом замером применяли новую), условную вязкость, показания ротационного вискозиметра FANN35SA, а также показатель фильтратоотдачи на приборе ВМ-6.

Результаты приведены в таблице. Из нее видно, что:

а) полученные по новому способу МК растворяются (достигают максимума вязкости раствора) быстрее, чем крахмальные реагенты - прототипы,

б) полученные по новому способу МК практически одинаково в сравнении с прототипами воздействуют на реологические свойства и фильтратоотдачу безглинистого биополимерного бурового раствора, но ускоряют протекание бурового раствора через сетку.

Изменение соотношения массовых частей МК, ОЭДФ и кальцинированной соды с одной стороны ведет к ослаблению получаемых эффектов, с другой стороны без значительного их увеличения (см. табл.) существенно удорожает конечный продукт, поэтому является нецелесообразным.

Положительный технический результат получен для всех испытанных разновидностей (марок) МК.

Предположительно полученные эффекты можно объяснить следующим. Ввод сухих комплексона и соды в сам МК приводит к тому, что при попадании смеси в воду крупицы добавок становятся центрами повышенной концентрации, в которых процессы набухания и растворения полимера ускоряются. Поэтому такой результат не достижим при предварительном растворении комплексона и соды в воде, в которой потом растворяют МК. Микродобавки фосфонового комплексона и кальцинированной соды влияют на структуру воды, ее свойства как растворителя, делая ее более активной. Кроме того, проиходит пассивация поверхности металла комплексоном, молекулы которого за счет хелатных связей с ионами металла нейтрализуют поверхность металла. Последнее не позволяет возникать полимерным адгезионным слоям на поверхности металла. Не происходит уменьшение просвета ячеек сита и не возникает дополнительных препятствий прохождению сквозь них бурового раствора.

Изобретение легко реализуемо, дает положительный технико-экономический эффект. Подобное техническое решение авторам не известно.

Примечание: затемненные строки таблицы содержат данные предлагаемого изобретения.

Способ получения крахмального реагента для бурения, заключающийся в модифицировании нативного крахмала, отличающийся тем, что в полученный порошкообразный модифицированный крахмал раздельно вводят и перемешивают с крахмалом сухие оксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФ) и кальцинированную соду при следующем соотношении массовых частей ингредиентов:

модифицированный крахмал 3000
ОЭДФ 1-5
кальцинированная сода 15-20

findpatent.ru

Модифицированный крахмал (МКБ)

назад

Модифицированный крахмал (МКБ)

Крахмал, крахмалосодержащие реагенты |

Предназначен для регулирования фильтрационных и реологических свойств буровых растворов на водной основе в составе глинистых и безглинистых систем, пресных, минерализованных и ингибированных растворов

Заказать

Крахмал был первым органическим полимером, который в значительных количествах использовали в буровых растворах. Он является главным компонентом семян зерновых культур (таких как кукуруза, пшеница, рис) и клубневых культур (картофель и тапиока). Его формула (С6Р10О5Р2О)n. При гидролизе крахмала образуется глюкоза, а также в небольших количествах азот, жирные и фосфорные кислоты. Углеводная часть содержит два полисахарида – амилозу и амилопектин. В буровом растворе крахмал используется в основном для снижения водоотдачи. Его удобно вводить в раствор через конусную струйную мешалку. Крахмал подвержен ферментативному разложению многими микроорганизмами, поэтому когда буровой раствор не насыщен солями или рН не равно приблизительно 12 необходимо добавлять бактерицид. Кроме того, на скорость разложения влияет температура и непрерывная циркуляция.

Для использования в буровых системах и растворах для заканчивания скважин предложено больщое число модификаций и производных крахмала. Устойчивый к ферментации продукт (модифицированный крахмал МК) получен путем перемешивания влажного крахмала (около 20% воды) с добавлением 3% параформальдегида и 3% бис- (2-гидрокси, 3,5-дихлорфенил) сульфида и продавливания этой смеси через подогреваемый экструдер непрерывного действия.

Модификация крахмалов осуществляется различными методами: путем декстринизации кислотой; фосфатированием; окислением; обработкой альдегидами, амидами, ферментами и т.п. В настоящее время выпускается целый ряд модифицированных крахмалов, лишенных негативных свойств исходного продукта, которые успешно используются в буровых системах и растворах при строительстве скважин.

Для безглинистых растворов в качестве понизителя фильтрации рекомендовано несколько производных крахмала выпускаемых различными зарубежными фирмами: Flogel LV, Dextrid, Stabilose, Supramyl, IDFLO-D C240, Kem-Starch-C, IKR и отечественными производителями: МК, КМК (карбоксиметилированный крахмальный реагент), ЭКР (экструзионный крахмалсодержащий реагент), 18МК-К, ПС (полисахарид + сульфацелл), РС («реабур» + сульфацелл) и т.д. Реагенты представляют собой беловатый порошок или волокнистый материал белого цвета, объемной плотностью 592 – 704 кг/м3, легко растворимы в пресной и морской воде, а также концентрированных рассолах. Поставляются в 25-кг шестислойных бумажных мешках. Импортные реагенты устойчивы в промысловых условиях примерно до 1500С.

Благодаря своей высокой растворимости смешивается быстро, со скоростью от 5 до 10 минут на мешок. Оптимальная концентрация варьируется в пределах 5,7 – 17,2 кг/м3.

назад

oilwell.pro

Выбор крахмалов для регулирования фильтрационных и реологических свойств буровых биополимерных растворов

Выбор крахмалов для регулирования фильтрационных и реологических свойств
буровых биополимерных растворов
The choice of starch for regulating the filtration and rheological
properties of drilling biopolymer fluids

Исследования показывают необходимость и перспективность более углубленного изучения крахмалов с целью их рационального, максимально эффективного применения для регулирования как фильтрационных, так и реологических свойств буровых биополимерных растворов.

Studies show the need and prospects for a more in-depth study of starches with a view to their rational, most effective use to regulate both filtration and rheological properties of drilling biopolymer fluids.

Ключевые cлова: скважина, буровой раствор, псевдопластик, крахмал, биополимер, фильтрация, реологический.

Key words: well, drilling fluid, mud, pseudoplastic, starch, biopolymer, filtration, rheological.

Одним из перспективных направлений повышения технико-экономических показателей строительства скважин является дальнейшее совершенствование свойств буровых растворов.

В докладе коснемся лишь фильтрационных и реологических свойств буровых растворов. Фильтрационные свойства бурового раствора влияют на устойчивость стенок скважины и сохранность проницаемости продуктивных пластов. Реологические свойства бурового раствора оказывают значительное влияние на вынос выбуренной породы на дневную поверхность, вероятность прихвата инструмента, величины гидродинамических давлений в скважине. Гидродинамические давления, в свою очередь, определяют вероятность возникновения осложнений в процессе строительства скважины: проявлений пластовых флюидов или поглощений бурового раствора, гидроразрыв горных пород, загрязнение нефтегазосодержащих пластов [1,2]. Управление реологическими параметрами буровых растворов достигается, в частности, использованием веществ — структурообразователей/загустителей. Таковыми, в первую очередь, являются глина и водорастворимые полимеры [1,2,3,4].

Наиболее часто применяемой математической моделью, описывающей реологическое поведение глинистых, полимер-глинистых и безглинистых полимерных буровых растворов, является модель течения псевдопластичной жидкости, выраженная уравнением Оствальда [1]:

τ = K *γn ,

где τ – напряжение сдвига, K – показатель консистенции, γ – градиент скорости сдвига, n– показатель нелинейности.

Изучение процессов, происходящих при промывке скважин, и опыт бурения показывают, что в качестве буровых растворов наиболее целесообразно использовать жидкости, реологические свойства которых имеют ярко выраженные признаки псевдопластика, характеризующегося величиной показателя нелинейности n <0,3 [1,2,3]. Подобные жидкости обеспечивают как эффективную очистку ствола скважины от выбуренной породы, так и минимально возможные потери давления. К примеру, в [5] приведены результаты расчетов потерь давления при движении псевдопластичных жидкостей в кольцевом пространстве. Из расчетов следует, что потери давления при прокачивании жидкостей с показателем нелинейности n в пределах 0,1-0,3 заметно ниже, чем при прокачивании жидкостей с большими значениями показателя нелинейности. Это особенно важно для обеспечения эффективного выноса шлама, предотвращения гидроразрывов слабосцементированных пород, а также для щадящего вскрытия продуктивных пластов.

В различных областях практической деятельности широко реализуется возможность получения псевдопластичных жидкостей с использованием биополимеров, продуцируемых микробными культурами в результате жизнедеятельности в углеводных средах [1].

Буровые растворы на водной основе, в состав которых в качестве структурообразователя входит не традиционная глина, или не только глина, но и биополимеры (под этим термином здесь и далее мы понимаем полимеры микробного происхождения), известны с 1962г. Такие растворы относят к последнему поколению буровых растворов на водной основе [4]. Биополимеры являются полисахаридами ― вид сложных высокомолекулярных углеводов, молекулы которых состоят из мономеров-моносахаридов. В буровых растворах применяют три класса полисахаридов: биополимеры, полимеры на основе эфиров целюллозы и крахмалы. Типичный состав биополимерного раствора включает: а) биополимер в качестве структурообразователя, загустителя и слабого понизителя фильтрации, б) крахмальные реагенты, КМЦ, ПАЦ, ОЭЦ по одному или в сочетании в качестве понизителей фильтрации, в) минерализаторы (соли) или органические ингибиторы гидратации глин, г) смазывающую добавку, д) кольматант карбонатный (мел, мрамор, доломит заданного дисперсного состава), е) утяжелитель (баритовый или др.).

Биополимеры придают буровому раствору очень полезные качества. Раствор приобретает реологическую характеристику псевдопластика. Как отмечено выше, это значит, что при высоких скоростях сдвига в трубах и в насадках долота его эффективная вязкость и динамическое напряжение сдвига уменьшаются, а при малых скоростях сдвига в затрубном пространстве эффективная вязкость и динамическое сопротивление сдвигу резко вырастают. Такое реологическое поведение бурового раствора обеспечивает низкие гидравлические сопротивления при промывке, хорошую очистку забоя от выбуренной породы, гидромониторный эффект воздействия струи раствора на забой, высокую транспортирующую способность бурового раствора ― вынос шлама из скважины, что особенно важно в горизонтальных и наклонных скважинах из-за проявления в них эффекта Байкотта. В итоге мощность насосов реализуется наиболее рационально, меньше разрушающие гидродинамические давления на стенки скважины. Снижается и негативное воздействие на продуктивный пласт. Кроме того, фильтрат бурового раствора, проникающий в пласт, содержит биополимер, загущающий и структурирующий его, что ограничивает глубину нежелательного проникновения фильтрата в продуктивный пласт.

Биополимеры устойчивы к солям. Это позволяет за счет минерализации бурового биополимерного раствора обеспечить его высокую способность ингибировать гидратацию глинистых пород. В результате сохраняется устойчивость стенок скважины, замедляется переход глины в состав бурового раствора. Ингибированный раствор остается без- или малоглинистым. Такие растворы в сравнении с глинистыми способствуют увеличению механической скорости бурения [1,2,3].

Биополимеры разлагаются микробами, кислотами и другими веществами, что дает возможность восстанавливать коллекторские свойства продуктивных пластов.

Биополимеры безопасны для человека, окружающей среды и недр.

Биополимерные растворы термоустойчивы до температуры 120oС, а присадки повышают этот предел до 150oС, что в большинстве случаев достаточно.

Технологические свойства биополимерных буровых растворов легко поддаются управлению [1,2].

Экономическая эффективность применения в буровых растворах микробных полисахаридов многократно доказана.

Перечисленные преимущества именно биополимерных буровых растворов объясняют то, что они получили широкое применение в практике строительства скважин и имеют перспективу еще более масштабного распространения.

Но по ряду причин (значительные затраты на научные исследования, связанные с поиском новых продуцентов, из-за высокой стоимости используемых субстратов, энергии и рабочей силы и пр.) себестоимость микробных полисахаридов высока, что, конечно, снижает экономическую эффективность их применения и сдерживает переход на использование биополимеров взамен недорогой глины.
Поэтому поиски путей удешевления биополимеров для бурения, или в той или иной степени замены их доступными, менее дорогими полимерами, в первую очередь, полисахаридами (эфирами целюллозы, гуаровой камедью или крахмалом) являются актуальной задачей и активно продолжаются [5,6 и др.].
На это направлена и наша работа.

В качестве объекта исследований мы выбрали крахмал – один из традиционных компонентов биополимерного бурового раствора. Крахмал используют в буровых растворах с 1939г. в качестве эффективного солестойкого понизителя фильтрации. Среди понизителей фильтрации крахмальные реагенты (модифицированные крахмалы, в том числе карбоксиметилированные) отличаются ценовой доступностью и безопасностью. Реагент температуростоек до 80-120oС. Обьем производства крахмала в мире огромен, он превысил 30 млн. тонн в год и будет расти в будущем.

Крахмал извлекают из растительного сырья: из зерен злаковых (кукурузы, пшеницы, риса и др.) или из клубневых (картофеля, маниока и др.). Для придания крахмалу способности растворяться в воде и улучшения его эксплуатационных свойств крахмал модифицируют. Применяют тепловые, механические и химические способы модифицирования.

Известно, что крахмалы, полученные из разного сырья, модифицированные различными способами, проявляют существенно разные свойства. Так в пищевой промышленности для применения в качестве загустителя или стабилизатора, или гелеобразователя, или водоудерживающей добавки в каждом случае используют ту или иную определенную разновидность крахмала [9].

Так же и в бурении. Для понижения фильтрации бурового раствора без его «загущения» предпочтение отдают кукурузному крахмалу. При необходимости «загустить» буровой раствор, выбирают чаще тапиоковый или картофельный крахмалы [6].

Различия в выраженности стабилизирующих и «загущающих» свойств выявлено и при сравнении крахмалов, модифицированных на экструдоре или на вальцах, подвергнутых различым химическим воздействиям [10,11].

Известно и то, что растворы крахмалов, как и других полисахаридов растительного происхождения, так же, как и биополимеры микробного происхождения, показывают псевдопластичное поведение: разжижаются при увеличении градиента скорости течения и загущаются, структурируются при уменьшении градиента скорости течения или в покое. Степень псевдопластичности растворов растительных полисахаридов зависит от молекулярного веса полимеров, пространственного строения молекул, их концентрации в растворе и других факторов [3,10,11].

Но, несмотря на то, что известно о разнонаправленном действии различных по происхождению и качествам крахмалов, до сих пор нет научного обоснования и рекомендаций по выбору крахмальных реагентов из множества их разновидностей для регулирования фильтрационных и/или реологических свойств буровых растворов. Выбор крахмальных реагентов пока носит эмпирический характер и не позволяет использовать или развить в полной мере все их возможности.

Поэтому даже такие, основополагающие, руководящие документы, как Speсification API 13A, section 16 “Starch” и СТО Газпром РД2.1-150-2005 “Реагенты на основе крахмала для обработки буровых растворов. Технические условия” не учитывают существование разных крахмалов и разнонаправленность их действия. В последнем из названных документе только перечислены основные модификации крахмальных реагентов, но для всех них установлены единые требования к их способности только понижать фильтрацию и не упоминается о возможности регулирования крахмальными реагентами реологических свойств буровых растворов.

Нами поставлена задача, выявить факторы, обуславливающие различие в действии крахмальных реагентов на фильтрационные и реологические свойства биополимерных, как самых современных, буровых растворов с целью разработки практических рекомендаций по производству и применению крахмальных реагентов разного действия, главным образом для усиление псевдопластичных свойств растворов.

Свойства нативных крахмалов

Табл.1

          К р а х м а л

   Диаметр гранул, мк

    Содержание амилозы,%

Кукурузный

5-26

22-28

Восковидный

5-26

<1

Тапиоковый

5-25

17-22

Картофельный

15-100

23

Пшеничный

2-35

17-27

Рисовый

3-8

16-17

Высокоамилозная кукуруза

3-24

50-90

В растениях крахмал содержится в виде гранул. В разных растениях их размер и форма различны (см.табл.1). В молекулах крахмала глюкозные единицы могут соединяться между собой в виде длиной, почти неразветвленной цепочки (амилоза, молекулярный вес от 30 тыс. до 2млн. ) или в виде грозди цепочек (амилопектин, молекулярный вес от одного до нескольких млн.). Крахмальные гранулы могут содержать практически только амилозу или только амилопектин, но в большинстве растений содержится их смесь с разным соотношением долей компонентов. В табл. 1 также приведены данные о содержании амилозы и амилопектина в крахмалах, полученных из разных растений.

Для изучения различий в действии были проведены опыты с двумя типами модифицированных крахмалов (МК): 1) из восковидной низкоамилозной кукурузы, содержащей в основном амилопектин — МК1 и 2) из высокоамилозной кукурузы ― МК2. Оба крахмала прошли одинаковую тепловую модификацию и сушку на вальцах при температуре 60-65oС. В качестве модельного бурового раствора использовали состав, % масс.: биополимер Flo-Vis (MI SWACO) — 0,4, МК1 или МК2 (ЗАО «Амилко») — 1 или 2, молотый мрамор -10, остальное вода. Показатель фильтрации и реологические параметры замеряли согласно изложенным в [12] методикам на приборах: вискозиметре ВБР-2, приборе ВМ-6 и ротационном вискозиметре FANN 35SA. Использовали вышеописанную степенную модель течения неньютоновских жидкостей. Причем, рассчитывали два показателя нелинейности nt и nk — по показаниям ротационного вискозиметра, снятым при градиентах скорости сдвига раствора при движении соответственно в трубах (число оборотов в минуту ротора вискозиметра 600 и 300) и в кольцевом пространстве (число оборотов в минуту ротора вискозиметра 300 и 3). Показатель консистенции рассчитали для кольцевого пространства.

Результаты опытов, приведенные в табл.2, показывают, что крахмалы разного состава по разному влияют на фильтрационные и реологические свойства модельного бурового раствора. В сравнении с МК2 реагент МК1 эффективнее снижает фильтрацию бурового раствора, повышает условную вязкость, показатель консистенции К, но в меньшей степени понижает показатели nt и nk. То есть, можно сделать вывод, что молекулярный состав крахмала в эксперименте сыграл заметную роль. Достоверность вывода подтверждена статистически.

Исследователи отмечают, что в буровом растворе биополимер и крахмал синергетически взаимодействуют друг с другом. В частности, в [8] указано: «полисахаридный реагент (модифицированный крахмал, декстран) … обладает синергетическим эффектом при использовании совместно с ксантановой смолой «Сараксан».
Для проверки эффекта парного взаимодействия биополимера Flo -Vis и МК2 изучено влияние указанных реагентов по отдельности и совместно на изменение реологических показателей (условную вязкость, K, nt и nk) модельного бурового раствора (биополимер, крахмал, молотый мрамор, вода). Результаты опытов приведены в табл. 3.

Влияние крахмалов разного состава на фильтрационные и реологические показатели модельного бурового раствора

Табл.2

    Б у р о в о й    р а с т в о р

                З н  а ч е н и я   п а р а м е т р о в

Усл. вязкость, с

Показатель фильтрации, мл/30мин

К, Па.сn

nt

nk

Исх. бур. раствор + 1% МК-1

28

9

4

0,62

0,55

Исх. бур. раствор + 2% МК-1

32

7

8

0,58

0,54

Исх. бур. раствор + 1% МК-2

24

11

3

0,52

0,43

Исх. бур. раствор + 2% МК-2

29

9

6

0,48

0,39

Факторное пространство эксперимента представляло собой декартово произведение двух областей факторов: концентрации Flo-Vis 0.1-0.3% масс. и концентрации МК2 1-3% масс. Было рассмотрено влияние каждого из факторов при минимальном значении другого. Составлена математическая модель действия реагентов в растворе. Модель оказалась не аддитивной (взаимодействия между реагентами нет, влияния реагентов на реологические параметры только суммируются), а синергетической (реагенты взаимодействуют друг с другом, усиливая совместное влияние, делая его большим, чем суммарное).

Полученные результаты предположительно объясняются следующим.

Молекулы амилозы построены линейно, скручены в спираль, имеют сравнительно небольшой молекулярный вес, кратно меньший, чем у разветвленных молекул амилопектина. Поэтому амилоза не так эффективно связывает в растворе воду и уменьшает фильтрацию раствора, как это делает амилопектин. Но имея, как и молекулы биополимера, линейное строение, хотя и свернутые в спираль, молекулы амилозы в потоке ориентируются параллельно направлению движения и меньше ему препятствуют. А при снижении скорости потока или в покое хаотичное тепловое движение линейных молекул амилозы нарушает их параллельное расположение, возникает «объемная решетка» из молекул, создающая структуру, препятствующую движению раствора. То есть поведение линейных молекул амилозы и биополимера при изменении градиента скорости сдвига подобно. Более того, при малых скоростях сдвига мелкие, сравнительно с биополимерными, молекулы амилозы «закупоривают» поры так же возникшей структуры из крупных-длинных молекул биополимера. Происходит взаимодействие двух структур, приводящее не к аддитивному, а к синергетическому эффекту.

Реологические показатели бурового раствора с различным содержанием биополимера и амилозного крахмала

Табл.3

опыта

  С о д е р ж а н и е, % масс

З н а ч е н и я   реологических  п о к а з а т е л е й

Биополимер

МК-2

Условная вязкость, с

К,  Па.сn

nt

nk

1

0

0

15

 

1,00

1,00

2

0

1

17

1

0,84

0,58

3

0

2

19

1

0,71

0,37

4

0

3

22

2

0,62

0,32

5

0,1

0

19

2

0,79

0,49

6

0,2

0

24

3

0,65

0,38

7

0,3

0

28

4

0,42

0,36

8

0,1

1

22

2

0,65

0,60

9

0,2

1

29

4

0,57

0.43

10

0,3

1

34

6

0,32

0,28

11

0,1

2

26

4

0,54

0,47

12

0,2

2

39

7

0,43

0,36

13

0,3

2

44

9

0,30

0,26

14

0,1

3

31

6

0,37

0,30

15

0,2

3

36

9

0,30

0,25

16

0,3

3

58

12

0,23

0,19

Такое предположение перекликается с мнением авторов [5]: «Для создания псевдопластичных жидкостей с пониженными величинами псевдопластичности <0,3 необходим ввод в состав бурового раствора высокомолекулярных соединений, равномерно распределяющих прочность водородных связей по объему раствора, или же необходимо использование сочетания реагентов, помогающих друг другу более равномерно распределить прочность связей по объему раствора. Одни реагенты будут создавать первоначальную сетку на основе водородных связей, задавать тем самым структуру раствора, другие же за счет своей гидратации будут ее перераспределять между собой, с одновременным выравниванием прочности водородных связей по объему раствора. Поэтому, например, сочетание в буровом растворе реагентов с различной природой растворения, или сильно различающихся по молекулярной массе, способствует получению оптимальных свойств связей».

Выявленная разница в действии амилозного и амилопектинового крахмалов на фильтрацию и реологическое поведение буровых растворов должна увеличиваться при увеличении температуры. Потому что, как известно, температура по-разному влияет на вязкость растворов высокомолекулярных веществ. Если раствор образован сильно разветвленными молекулами (в нашем случае молекулами амилопектина), увеличение температуры, уменьшая возможность структурирования, уменьшает и вязкость раствора. Если полимер состоит из длинных неразветвленных цепей (в нашем случае молекулы амилозы), повышение температуры способствует увеличению интенсивности движения отдельных фрагментов или в целом макромолекулы, что препятствует ее ориентации в потоке и увеличивает вязкость. Ожидаем, что запланированные нами эксперименты подтвердят данный тезис.

Таким образом, постановочные исследования показывают необходимость и перспективность более углубленного изучения крахмалов с целью их рационального, максимально эффективного применения для регулирования как фильтрационных, так и реологических свойств буровых биополимерных растворов.

Литература

1. Грей Дж.. Р., Дарли Г.С.Г. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей). М.: Недра, 1985. 509 с.
2. Роджерс В.Ф. Промывочные жидкости для бурения нефтяных скважин. М.: Гостоптехиздат, 1996. 399 с.
3. Рязанов Я.А. Энциклопедия по буровым растворам. Оренбург: Летопись, 2005. 664 с.
4. Полимерные буровые растворы. Эволюция «из грязи в князи». В.П. Овчинников и др. М.: Журнал «Бурение и нефть», № 12. 2014.
5. Шарафутдинов З.З., Шарафутдинова Р.З. Буровые растворы на водной основе и управление их реологическими параметрами. М.: Журнал «Нефтяное дело», 2004. http://www.ogbus.ru (02.02.2017).
6. Эффективность полисахаридных реагентов в буровых растворах различной степени минерализации среды. В.В.Минибаев и др. М.: Журнал «Бурение и нефть», №10. 2009.
7. Новые технологические жидкости на биополимерной основе. М.: Газовая промышленность, №9, 2009. с. 74-76.
8. Исследование эффектов синергетического взаимодействия ксантановой и гуаровой смол в водных растворах. О.И. Валиева и др. Уфа: Вестник башкирского университета. №1, 2008. с. 52-55.
9. Презентация «Крахмал как уникальный биополимер». http://900igr.net/prezentacija/khimija/krakhmal-kak-unikalnyj-biopolimer-73795.html (02.02.2017).
10. Патент США 4822500 и ЕР 0770660.
11. Патент РФ 2230092. Как Шурд Ян ( Нидерланды) и др. Буровые растворы.
12. РД 39-2-645-81 Методика контроля пааметров буровых растворов.

Literature

1. Gray G., Darley G.S.G. Composition and properties of drilling agents (washing fluids). M .: Nedra, 1985. 509 p.
2. Rogers V.F. Washing fluids for drilling oil wells. M.: Gostoptekhizdat, 1996. 399 p.
3. Ryazanov Ya.A. Encyclopedia of drilling fluids. Orenburg: Chronicle, 2005. 664 p.
4. Polymeric drilling fluids. Evolution «from mud to riches». V.P Ovchinnikov and others. M.: Journal « Drilling and Oil», No. 12, 2014.
5. Sharafutdinov Z.Z., Sharafutdinova R.Z. Drilling fluids on a water basis and controlling their rheological parameters. M .: Magazine «Neftyanoe delo», 2004. http://www.ogbus.ru (02.02.2017).
6. Efficiency of polysacharide reagents in drilling fluids of various degrees of medium salinity. V.V.Minibaev and other. M .: Journal « Drilling and Oil», No. 10, 2009.
7. New technological liquids on a biopolymer basis. M .: The gas industry, № 9, 2009. pp. 74-76.
8. Investigation of the effects of synergistic interaction of xanthan and guar gums in aqueous solutions. O.I. Valieva and other, Ufa .: Bulletin of the Bashkir University, No. 1, 2008. рр. 52-55.
9. Presentation «Starch as a unique biopolymer», http://900igr.net/prezentacija/khimija/krakhmal-kak-unikalnyj-biopolimer-73795.html (02.02.2017).
10. US Pat. No. 4,822,500 and EP 0770660.
11. The patent of the Russian Federation 2230092. As Shurd J. (Netherlands) and others. Drilling fluids.

xn--90aciaaqd9azafjep.xn--p1ai

Преимущества - ОАО “Чаплыгинский крахмальный завод”

В настоящее время для склеивания гофрокартона применяют исходные кукурузный, картофельный и другие виды крахмалов, модифицированные крахмалы - гидролизованный, окисленный, ацетилированный и другие, а также синтетические клеи.

Применение модифицированных крахмалов и синтетических клеев экономит расход теплоносителей.

Клейстеризация «на месте»

В России наиболее широко применяют при склеивании гофрокартона исходные крахмалы, особенно кукурузный. Это связано с тем, что на большинстве бумажных предприятий установлено оборудование, приспособленное для этой технологии.

Наиболее обычный клей этого типа состоит из неклейстеризованного крахмала в водном растворе клеистеризованного крахмалопродукта, который обладает достаточной вязкостью для поддержания зерен крахмала во взвешенном состоянии и для того, чтобы клеящий состав набирался и наносился надлежащим образом на валы машины. Клейстеризованная среда называется «носителем». Помимо несущей среды и крахмала, в состав клея обычно включается едкий натр, чтобы понизить температуру клейстеризации крахмала. Кроме едкого натра, применяется также бура для увеличения степени вязкости крахмала в процессе его клейстеризации.

Немодифицированный или частично модифицированный крахмал может быть использован в качестве неклейстеризованного элемента клея только в том случае, если он образует вязкий гель при варке с четырьмя или более частицами воды. Связывающее действие клея при клейстеризации « на месте» определяется присутствием этого компонента. Для получения эффективных результатов этот компонент должен содержать не менее 15% общего количества сухих веществ. Однако на практике обычно применяют значительно большую долю немодифицированного крахмала, чем этот указанный минимум. Крахмалы обычно клейстеризуются при температурах 65,5° С или выше. Поскольку желательно, чтобы клейстеризация происходила при температуре выше 65°С и чтобы схватывание произошло быстрее, температуру клейстеризации можно искусственно понизить до требуемой, применяя реагент, вызывающий клейстеризацию крахмала, например - едкий натр, и регулируя его количество. Основная функция среды - носителя состоит в том, чтобы поддерживать сырой крахмал в клее во во взвешенном состоянии и чтобы состав можно было набирать на валы я переносить на бумагу. Эта среда должна быть достаточно вязкой и густой, чтобы клей не впитывался слишком быстро в бумагу, и в то же время достаточно текучей, чтобы клей мог легко перемещаться в баках для хранения и в циркуляционных системах.

Едкий натр благодаря своей эффективности и дешевизне широко применяется для понижения температуры клейстеризации сырого крахмала, входящего в состав клея.

Количество едкого натра в значительной мере зависит от соотношения количества других компонентов клея и от применяемого сырого крахмала. При операциях, протекающих с большой скоростью, желательна минимально возможная температура клейстеризации, однако, температура не должна быть столь низкой, чтобы могла произойти преждевременная клейстеризация в чанах машины. В практике производства рифленного картона принято работать с температурой клейстеризации в пределах 59 - 63°С. В состав клея вкючают буру, поскольку она значительно увеличивает вязкость, образующуюся при клейстеризации сырого крахмала. Она служит также эффективным буфером по отношению к едкому натру.

Приготовление щелочного клея с использованием исходного кукурузного крахмала

Для приготовления готового клея с условной вязкостью не менее 50 сек на вискозиметре ВЗ-4, расход NаОН в «носителе» должен составить не менее 90 г на 1 кг товарного крахмала. Концентрация крахмальной суспензии 20-22%. NаОН можно применять при концентрации 25-45%.

Увеличение расхода NаОН приводит к увеличению вязкости клея. В готовый клей добавляют буру в количестве 0,4-0,6 % к сухим веществам крахмала в виде 50 - 60%-ного раствора ее в воде.

Пример приготовления клея с использованием исходного кукурузного крахмала Чаплыгинского завода

Клей готовили на крахмале №1.

Приготовление «носителя»

В емкость наливают 100 л воды и при постоянном перемешивании засыпают 10 кг исходного крахмала. Тщательно перемешивают в течении, примерно 3-5 мин. ( в зависимости от мешалки) до образования однородной суспензии. Затем в водную суспензию крахмала, при постоянном перемешивании, вливают 3,5 л 25%-ной щелочи NaОН. Перемешивание продолжается в течении 15 мин. Образуется густой щелочной клейстер крахмала.

В другой емкости готовится крахмальная суспензия: В 240 л воды при постоянном перемешивании добавляется 60 кг исходного крахмала. Перемешивание длится до образования однородной суспензии. Эту суспензию перекачивают в «носитель» и общую массу суспензии и «носителя» перемешивают в течении 30 мин.

Образовался клей массой примерно 413 кг, вязкость его 53 сек. на вискозиметре ВЗ-4.Через 9 часов клей однородный, но несколько загустел, до 57 сек на вискозиметре ВЗ-4.

Концентрация клея 17% по товарному крахмалу и 15% по сухим веществам.

Таким же образом готовился клей с образцом №2 Чаплыгинского крахмального завода.

Условная вязкость клея на вискозиметре ВЗ-4 составила 47-49 сек.

Примечание: В зависимости от качества исходного сырья «носитель» может оказаться очень густым, что затрудняет перемешивание и образование однородных растворов. Если такое случается, то в процесс приготовления «носителя» можно добавить дополнительно 20-30 л воды.

Пример приготовления клея в одной емкости

В емкость наливают 100 л воды и при постоянном перемешивании засыпают 10 кг крахмала, тщательно перемешивают в течении нескольких минут до образования однородной суспензии.

После этого в водную суспензию крахмала при постоянном перемешивании вливают 4 л 25 %-ной щелочи NаОН. В процессе перемешивания в течении 5-10 мин. образуется густой щелочной клейстер крахмала.

В щелочной клейстер крахмала при постоянном перемешивании вливают 30 л воды, перемешивают еще 5-10 мин. до образования однородного клейстера, затем постепенно, с интервалом 5 мин. вливают 2 раза по 50 л воды ( всего 100 л ), тщательно перемешивают. Образовался низковязкий щелочной клейстер, в него постепенно всыпают 60 кг крахмала, тщательно перемешивают и добавляют еще 100 л воды.

После этого в емкости находится суспензия крахмала в смеси со щелочным клейстером крахмала.

Эту массу перемешивают еще 30 мин.

Условная вязкость клея на вискозиметре ВЗ-4 составляет 40-50 сек, через сутки 55*60 сек.

Общая масса клея составляет 404 кг.

Концентрация клея около 17 % по товарному крахмалу и 15 % по сухим веществам.

Предлагаем пробные партии крахмала по низким ценам для определения пригодности в Вашем производстве. Мы заинтересованы в долгосрочном сотрудничестве с потребителями крахмала. Мы предлагаем гибкую систему скидок, отсрочку платежа для постоянных клиентов. Ждем Ваших заявок по многоканальному телефону в Москве или с использованием формы заказа.

www.krahmal.com

Карбосиметилкрахмал Полицелл КМК-БУР | ООО ПКФ «ПрогрессХим»

КАРБОКСИМЕТИЛИРОВАННЫЙ КРАХМАЛ ДЛЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

ТУ 2262-016-32957739-2007


Полицелл КМК-БУР — это химически модифицированный крахмал, применяемый в качестве понизителя фильтрации и стабилизатора буровых растворов.

Полицелл КМК-БУР является многоцелевым реагентом для бурения, вскрытия и ремонта скважин в нефтегазовой промышленности. Реагент эффективно снижает водоотдачу как пресных, так и соленасыщенных буровых растворов и поддерживает стабильные реологические параметры в процессе бурения. Полицелл КМК-БУР имеет широкий диапазон устойчивости к минерализации, что делает эффективным его использование в ингибированных и утяжеленных растворах. В буровых растворах с низким содержанием твердой фазы реагент способствует ограничению диспергирования глинистой породы, обеспечивая при этом хорошие реологические показатели.

Расход Полицелл КМК-БУР-1 составляет ~ 5-10 кг, Полицелл КМК-БУР 2 ~ 10-20 кг на 1 м3  бурового раствора.

Технические характеристики продукта

Наименование показателей Значение
Полицелл КМК-БУР 1 Полицелл КМК-БУР 2
марка Н марка В
1. Внешний вид порошок от белого до коричневого цвета
2. Массовая доля воды, %, не более 10,5
3. Динамическая вязкость водного геля с массовой долей Полицелл КМК БУР 4 %, при температуре 25°С, мПа•с 30-300 св. 300 св. 30
4. Массовая доля основного вещества в техническом продукте, %, не менее 60 60 60
5. Показатель активности ионов водорода водного геля с массовой долей Полицелл КМК-БУР 1 %, ед. pH, не менее 10 10 10
6. Показатель статической фильтрации раствора с массовой долей Полицелл КМК-БУР 1 % в насыщенной по NaCl глинистой суспензии с массовой долей глинопорошка 6 %, см3 , не более 10 15

Примечание:  Показатель по п .6 «Показатель статической фильтрации раствора с массовой долей Полицелл КМК-БУР 1 % в насыщенной по NaCl глинистой суспензии с массовой долей глинопорошка 6 %» для марки Полицелл КМК-БУР 2 определяется по требованию потребиётеля.

По заявкам потребителей нами выпускается реагент на основе карбоксиметилированного крахмала марки КМК-БУР 1НА, оказывающий минимальное воздействие на вязкость и СНС, обрабатываемой глинистой суспензии, удовлетворяющий повышенным требованиям СТО ГАЗПРОМа РД2.1.-145-2005.

Технические характеристики продукта

Наименование показателей Значение
Полицелл КМК-БУР 1НА
1. Угол закручивания пружины ротационного вискозметра при 600 об/мин для глинистой суспензии с добавкой 0,5% крахмала, град, не более* 50
2. Статическое напряжение сдвига для глинистой суспензии с добавкой 0,5% крахмала, СНС1/10 , дПа возрастание не более, чем на 30% от СНС исходной глинистой суспензии
3. Показатель статической фильтрациипри перепаде давления 0,1 МПа  и температуре (20±1)°С для глинисой суспензии с добавкой 0,5% крахмала, см3 /30 мин, не более 8
4. Массовая доля воды (влажность), %, не более 10
* глинистая суспензия на основе глинопорошка Зыряновского месторождения для буровых растворов ООО «Бентонит» марки ПБМВ, ТУ 2164-006-41219638-05 с концентрацией порядка 5,5-6%

**глинистая суспензия на основе глинопорошка Зыряновского месторождения для буровых растворов ООО «Бентонит» марки ПБМВ с концентрацией порядка 6-6,43%

Свойства

Полицелл КМК-БУР расворяется в воде с образованием прозрачныз вязких гелей. 100-процентная деструкция Полицелл КМК-БУР под воздействием растворов кислот делает выгодным его использование в «незагрязняющих» буровых растворах для вскрытия продуктивных пластов и жидкостях для заканчивания скважин. Полицелл КМК-БУР является экологически безвредным продуктом, т.к. подвергается биологическому разложению, не образуя вредных веществ.

Полицелл КМК-БУР 1 марки Н по свойствам соответствует требованиям американского стандарта API.

Упакова и хранение

Полицелл КМК-БУР поставляется в полипропиленовых мешках с полиэтиленовым вкладышем массой нетто 30 кг. Реагент должен храниться в сухих и чистых помещениях.

ph-nk.ru


Смотрите также