Рассмотрены способы химической модификации технических лигнинов для получения стабилизаторов и регуляторов реологических свойств буровых растворов
бурение скважин, буровой раствор, лигнин, химическая модификация, лигносульфоновые кислоты, лигнополимеры
В буровой технологии востребованы буровые растворы (промывочные жидкости). При вращательном бурении буровой раствор, циркулирующий по скважине, подается к забою, омывает его, подхватывает и выносит на поверхность шлам, образующийся при разрушении горной породы.
Для улучшения эксплуатационных характеристик и придания промывочным жидкостям нужных качеств широко применяются стабилизаторы и регуляторы реологических свойств. Такие добавки эффективно уменьшают водоотдачу буровых растворов и позволяют эффективно регулировать их структурно-реологические свойства. Нами рассмотрена возможность получения таких добавок на основе лигнополимеров (ЛП) и композиций на их основе.
В качестве добавок, снижающих водоотдачу буровых растворов, можно использовать лигноформальдегидные полимеры, получаемые щелочным сульфированием лигнина сернистокислым натрием в присутствии железосинеродистого калия с образованием водорастворимых лигносульфоновых кислот (ЛС) и последующей обработкой формалином при 75-85 оС [1].
Добавки лигносульфоната (ЛС) и привитого сополимера 2-пропенамида и к бентонитовому буровому раствору изменяют свойства бурового шлама, снижая точку текучести, устойчивость геля и объем фильтрата. Промывочные жидкости с повышенными эксплуатационными свойствами получены на основе ЛС, освобожденных ультрафильтрацией от остатков сахаров, а также на основе ЛС, содержащих добавки гуминовых кислот, солей хрома, железа, сурьмы, титана и щелочных металлов [2].
Для стабилизации свойств буровых глинистых растворов рекомендуется реагент на основе ЛС натрия [3]. Эффективными стабилизаторами глинистых суспензий являются окисленные лигносульфонаты, частично замещенные ионами железа и алюминия [4], а также частично фенолированные в присутствии водорастворимых солей железа.
Промывочная жидкость с нулевым суточным отстоем и низкой фильтрацией получается при добавлении в буровой раствор композиции, включающей полиакриламид, акрилонитрильный лигносульфонат и кремнийорганическую жидкость [5]. Хорошими суспендирующими (диспергирующими) свойствами в составе буровых растворов обладают привитые сополимеры сульфатного лигнина с амидоэтиленом и композиция на основе ЛС кальция, обработанного формальдегидом с добавками известкового молока и растворенных в легких нефтепродуктах высших спиртов.
В качестве эффективного загустителя глинистых растворов используется композиция из ЛП и гидролизованного полиакриламида. Окисленный нитролигнин с добавками хлорлигнина, графита и других компонентов можно использовать для уменьшения вязкости. Хорошими присадками к буровым растворам могут служить натрий- и хромлигносульфонаты совместно с добавками натриевых, кальциевых и аммонийных солей акриловой кислоты [6].
Анализ литературных данных подтверждает возможность использования лигнинов для получения регулирующих добавок к буровым растворам.
1. А.С. № 566862 СССР, МПК C09K7/02. Способ получения лигносульфонатного реагента для буровых растворов : № 2063989 : заявл. 04.10.1974: опубл. 30.07.1977/ Забрамный Д.Т. и др.; заявитель ИХ АН УзССР. - 6 с.
2. Патент № 4728727 США, МПК C 08 H 6/00. Modified lignosulfonate drill-ing fluid dispersants and process for the preparation thereof : заявл. 28.01.1987 : опубл. 01.03.1988/Marten Reintjes, Craig D. Marken; заявитель Rayonier Inc. - 9 с.
3. Использование сульфитных щелоков и предгидролизатов в народном хозяйстве: Сб. науч. тр. / Редкол.: А. В. Углицких (отв. ред.) и др. - Ленинград ; Пермь : Перм. фил. ВНИИБ, 1985. - 148 с.
4. Повышение эффективности бурения и испытания поисковых и разве-дочных скважин: Сб. науч. тр. / Под ред. И.М. Тимохина, И.Д. Симоненкова. - Москва: ВНИГНИ, 1985. - 191 с.
5. А.С. № 1423547 СССР, МПК C 09 K 7/00. Реагент для обработки буро-вого раствора и способ его приготовления : № 4107817 : заявл. 18.06.1986 : опубл. 15.09.1988 / Евецкий В.А. др. ; заявитель ЮПГО «Южгеология». - 6 с.
6. Sharma, S.M. Conversion of Spent Sulfite Liquor into Chromium Lignosulfonates and Its Evaluation as a Drilling Fluid Additive / S.M. Sharma, Yen Ten Fu, G.V. Chilingarian // Energy Sources. - 1986. - Vol. 8, № 2-3. - P. 153-176.
