Справочник химика 21. Растворитель на основе нефти


Нефтяные растворители: классификация, свойства, применение.

Нефтяные растворители: классификация, свойства, применение.

Для того чтобы понять что же такое ароматические растворители, алифатические эксолы, варсолы и изопарафины давайте рассмотрим, что можно получить из нефти помимо топлива и битума. Что из этого делают у нас, и что делают во всем мире.

Парафины — насыщенные (не имеющие двойных связей между атомами углерода) углеводороды линейного или разветвлённого строения. Подразделяются на следующие основные группы:1. Нормальные парафины, имеющие молекулы линейного строения. Обладают низким октановым числом и высокой температурой застывания, поэтому многие вторичные процессы нефтепереработки предусматривают их превращение в углеводороды других групп, или очистку от них. Плохая отгонка лекозамерзающих парафинов и приводит к затвердеванию дизельного топлива на морозе. После отгонки очистки и определенных химических превращений из них получают парафин (П-1 или Т-1), стеарин, церезин и стеариновую кислоту. Все продукты широко применяются в быту и окружают нас, как в чистом виде, так и в составе резин или полимеров, как правило, обладают низкой токсичностью, достаточно инертны. Продукт знакомый всем с детства фактически полностью состоящий из парафина это обычная свечка.

2. Изопарафины – это парафины с молекулами разветвленного строения. Обладают хорошими антидетонационными характеристиками (например, изооктан — эталон для бензина с октановым числом 100) и очень пониженной, по сравнению с нормальными парафинами, температурой застывания. Это чрезвычайно важно и при применение в топливах, кому понравиться, когда в морозный день солярка превратилась в кашу. Так и в остальных областях. Именно изопарафины узкой фракции составляют основу синтетического масла. Другое дело, что там требуется столь высокая очистка от примесей других углеводородов, что основу легче направлено синтезировать, чем потом очищать. Хорошо очищенные изопарафины имеют ряд ценнейших свойств, которыми не обладает ни один другой растворитель ксилол. О них будет сказано ниже.

Нафтены (циклопарафины) — насыщенные углеводородные соединения циклического строения. Доля нафтенов положительно влияет на качество дизельных топлив (наряду с изопарафинами) и смазочных масел. Большое содержание нафтенов в тяжёлой бензиновой фракции эмаль пф-115 обуславливает высокий выход и октановое число продукта риформинга.

Ароматические углеводороды — ненасыщенные углеводородные соединения, молекулы которых включают в себя бензольные кольца, состоящие из 6 атомов углерода, каждый из которых связан с атомом водорода или углеводородным радикалом. Оказывают отрицательное влияние на экологические свойства моторных топлив, однако обладают высоким октановым числом. Поэтому процесс, направленный на повышение октанового числа прямогонных фракций — каталитический риформинг, предусматривает превращение других групп углеводородов в ароматические. При этом предельное содержание ароматических углеводородов и, в первую очередь, бензола в бензинах ограничивается стандартами. Низшие представители данной группы очень вредны, так бензол запрещен, для бытового применения в Европе и России. Толуол в Европе для бытовых целей запрещен и растворители на его базе тоже. В России напрямую в быту он не запрещен и его производство идет огромными количествами, но он отнесен к 4 группе списка прекурсоров (веществ которые могут являться наркотиками или с их помощью возможно производство наркотиков), поэтому оборот его несколько ограничен. Мы постоянно встречаемся с ним в таких растворителях как, 646 и другие номерные. Но полностью отказаться от ароматики невозможно (на данный момент) поскольку это самые «сильные» растворители. Поэтому для всего мира характерен переход на имение токсичную высшую ароматику (КУМОЛ, бутанол МЕЗИТИЛЕН (1,3,5-ТРИМЕТИЛБЕНЗОЛ) ПСЕВДОКУМОЛ (1,2,4-ТРИМЕТИЛБЕНЗОЛ) КСИЛЕНЫ) это и есть составные части растворителей линейки solvesso.

Олефины — углеводороды нормального, разветвлённого, или циклического строения, в которых связи атомов углерода, молекулы которых содержат двойные связи между атомами углерода. Во фракциях, получаемых при первичной переработке нефти, практически отсутствуют, в основном содержатся в продуктах каталитического крекинга и коксования. Ввиду повышенной химической активности, оказывают отрицательное влияние на качество моторных топлив.

Каждый из перечисленных классов имеет еще несколько важнейших параметров (если это конечно не вещество в чистом виде), а смесь молекул нескольких видов.

1. Интервал температур перегонки. Это интервал температур, при которых смесь перейдет из жидкого состояния в газообразное. Часть смеси с заданной температурой перегонки — фракция. Чем интервал температур меньше, тем лучше качество фракции , тем более однородными свойствами в ней обладают молекулы, тем лучше качество растворителя, и тем более предсказуемыми параметрами он обладает. По температуре перегонки, зная к какой группе относиться растворитель можно рассчитать математическим путем многие характеристики и параметры смеси — ее испаряемость. пожароопасность. и многие другие параметры.

2. Содержание неспецифических компонентов «Чистоту», то есть сколько во фракции непосредственно вещества из за которого ее и покупали. Например, сколько в изопарафиновой фракции ароматических углеводородов и бензинов. Даже небольшое их количество приведет к появлению сильного запаха, что например, в современных красках (не Российского производства) совсем не допустимо.

3. Содержание неорганики. Для растворителей особенно важно содержание серы и сульфатов, которые всегда присутствуют в сырой нефти, и очистка от которых нефтепродуктов весьма проблематична. Высокое содержание сульфатов, сильно портит конечный продукт, влияет на цветность химическую агрессивность соединения, и оставляет сухой остаток после высыхания.

Рассмотрим производства каждого класса более подробно.

Ароматические углеводородыВ России освоено производство ароматических растворителей, основными представителями которых является, толуол ксилол (как смесь изомеров) так и ортоксилол. «Мето» и «паро» изомеры наша промышленность не разделяет, поскольку у них одинаковые температуры кипения, зато это делают за рубежом, превращая мето изомер в метокрилаты, а затем в пластики.Также у нас в больших количествах производят сольвент широкой фракции, причем он бывает как нефтяной так и каменноугольный. Последний, отличается более низкой чистотой и повышенной цветностью. Температура перегонки 130-150град. Помимо ароматических углеводородов приблизительно 56 %, а остальное составляют непредельные углеводороды (олифины).Для ароматических растворителей характерна самая хорошая из всех углеводородов растворяющая способность, из минусов — они обладают самым неприятным и резким запахом и самой большой вредностью. Применяется для растворения масел, битумов, каучуков, мочевино — и меламиноформальдегидных олигомеров, полиэфиров терефталевой кислоты, нефтеполимерных смол, полиэфирамидов и полиэфиримидов, меламиноалкидных лакокрасочных материалов, а также в процессе печати.В Европе Сольвент выпускается, гораздо более очищенным, содержание ароматики в нем достигает 99,9%. То есть, применяя такой растворитель там, где нужна высокая растворяющая способность — он работает на 100% а не на 56% как сольвент, поскольку остальные вещества в данном случае балласт. Помимо этого он очищен от серы фактически полностью (содержание серы 5ppm то есть 5 мг/кг).(Для получения более подробной информации смотрите страничку)Сольвенты ароматические марки SOLVESSO полное описание продуктов.

Изопарафины

В России производство и очистка таких растворителей в промышленном масштабе носит побочный характер, из-за наличия в них нормальных парафинов. Российский продукт можно отнести, к смеси изопараинов и нормальных парафинов.И так производиться:Парафин нефтяной жидкий, фракция с14-с17 (температура перегонки 235 — 315 град.С)Парафин нефтяной жидкий, фракция с13-с17 (температура перегонки 216 — 316 град.С)Парафин нефтяной жидкий, фракция с10-с13 (температура перегонки 150 253 град.С)Применение данных растворителей ограничено низкой температурой затвердевания, из-за наличия в них как нормальных парафинов так и изопарафинов, помимо этого, для полного отсутствия запаха очень высоко содержание ароматики. В зависимости от марки от 0.5 до 2%. В других странах производство изопарафинов наоборот все увеличивается. В связи с ужесточающимися требованиями к экологии общемировая тенденция на сегодняшний день состоит в переходе именно на эти растворители, так же как и на водные. Но их инертность имеет и ряд недостатков: так не все химические соединения, лаки и краски, применяемые на данный момент в производстве и быту, растворяются изопарафинами. На сегодняшний день идет активный поиск соединений и рецептур позволяющих заменить ароматические соединения изопарафинами. Второй недостаток состоит в самой высокой стоимости данных растворителей.Изопарафины узких фракций это самый современный и безопасный продукт. Это химическая инертность отсутствие запаха (пахнут только примеси, сами изопарафины пахнут «ВОДОЙ!») Низкая токсичность для человека и биоразлагемость при попадании в окружающую среду.(Для получения более подробной информации смотрите страничку)Жидкие парафины (изопарафины) марки ISOPAR общее описание продуктов

Изопарафины и ароматические углеводороды это две большие границы. Одни, не пахнут, безвредны, но дороги обладают достаточно ограниченной растворяющей способностью. На другой границе стоит ароматика она обладает «бешеной» растворяющей способностью, но вредна и сильно пахнет.Между ними располагается целый ряд растворителей «смешенного» происхождения. Самые известные для российского потребителя это: уайт спирит и бензин растворитель БР-2 (в народе его также называют бензин калоша или бензин Галоша, и то и другое название прочно вошло в обиход) промышленности его название Нефрас С2 80-110. 80-110 это температура перегонки, растворитель по свойствам похож на бензин (бензин имеет чуть меньшую температуру перегонки 75-90град. И более резкий запах). Но БР-2 обладает большей растворяющей способностью, из-за наличия в своем составе непредельных и циклических углеводородов и небольшого количества ароматики, относительно слабо пахнет. Очень пожароопасен. Из за своей подвижности очень хорошо смывает масляную грязь из самых дальних закоулков быстро добирается до соединений и растворяет их. В быту это основной компонент клеев для резин. Но для постоянного топлива не пригоден, — растворяет (разжижает) резиновые прокладки в топливной системе, хотя эти прокладки устойчивы к обычному бензину). Более очищенными версиями бензинов растворителей являются европейские Эксолы ДСП (EXXOL DSP)(Для получения более подробной информации смотрите страничку)Бензины растворители высокоочищенные со лабым запахом, марки EXXSOL DSP общее описание.преимуществом которых является в данном случае более высокая очистка, от ароматических углеводородов (в БР-2 его содержание может достигать 1,5% а в DSP несколько mg/кг, такая разница имеет огромное влияние на запах) а также следовое количества углеводородов и серы, последнее очень важно, так как сернистые соединения образуют на поверхностях агрессивный сернистый налет) И конечно, в линейке представлены несколько растворителей различных по температурам перегонки, что позволяет подобрать состав с наиболее подходящими параметрами для каждого конкретного случая. Они, естественно, дороже, но превосходят БР по безвредности, и запаху. Общим неустранимым недостатком этих растворителей является чрезвычайная пожароопасность. И бензин, и бензины растворители не просто горят как керосин или свечка, они возгараються даже от небольшой искры с взрывом, (точнее их пары в смеси с воздухом). Поэтому в линейке DSP представлены бензины с более высокой температурой кипения, воспламенение и взрыв которых менее вероятен при тех же условиях. В большинстве случаев свойства товаров при этом меняются слабо, зато риск «обгореть» уменьшается значительно. Данный факт показывает разницу в подходах к обеспечению безопасности людей у нас и во всем мире. У нас половина операций с такими легкогорючими веществами (ЛВЖ легковоспламеняющаяся жидкость) обвязана таким количеством бюрократии и незнания, что делается полулегальной), зато в конечных товарах такие свойства не контролируются. В других странах контроль относиться в большей степени к конечному товару. И отдается предпочтение товару с наименьшей опасностью для человека. Зато ограничения на работу с ЛВЖ едины, регламентированы и не излишни.

Совсем детективная, история получается с таким широко известным растворителем в лакокрасочной промышленности как уайт спирит. Изначально для растворения красок применяли осветительный, а потом и самолетный керосин. Но он имел существенный недостаток сильный неприятный запах и высокую токсичность. (Вспомните аэропорты, там все время стоит запах керосина, а между тем концентрация его в воздухе летного поля почти неощутима даже приборами, это скорее свойство нашего «носа») Советский ГОСТ на уайт разрабатывали с учетом этих недостатков. Дело в том, что компоненты лаков тех времен нельзя было растворить без использования ароматики, но как уже много раз говорилось это дает запах и вредность. Уайт спирит был золотой серединой. Содержащий в своем составе небольшую часть ароматики, причем наименее вредных соединений (бензола толуола там не было вообще) и имеющий интервал перегонки от 155 до 200 градусов, что позволяло ему обладать умеренной пожароопасностью, (он горит и неплохо, но не вспыхивает с взрывом как бензин или 646 растворитель). Продукт был одним из наиболее широких шагов к использованию безопасных растворителей в быту. Запах имел достаточно сильный на современный вкус, но значительно более слабый, чем выпускавшиеся в то время лаки, растворителем в которых выступал толуол бензол или фенол. Уайт с успехом выпускали и применяли в красках до распада союза. Потом, когда контроль государства за вредностью производимой продукции сошел на нет, он стал невыгоден, и его производство сократилось, вытисняясь сбытом более дешевых нефраса 150- 205, ничего не имеющим общего с уайтом не по «сильной вони» не по безопасности. Рынок требовал дешевизны, и суперпибылей, контроль за конечным товаром полностью отсутствовал, и на потребителя всем было наплевать. В таких условиях более качественный, но и более дорогой продукт выжить не мог. Последний цех по производству Уайт спирита поддерживающий ГОСТ был закрыт в 2004 году. На сегодняшний день ситуация изменилась мало. Правда, появились производители старающиеся выполнять экологические нормы, но они вынуждены пользоваться продукцией, которую предлагаем мы.Что же происходило в других станах? В отличие от нас новое время там приносило все более жесткие стандарты к химии по безопасности для здоровья. А конкуренция на рынке заставляла создавать продукты наиболее приятные для использования. Так появилась линейка продуктов, занимающая как и уайт спирит, промежуточное положение между ароматическими и парафиновыми растворителями, это варсолы «VARSOL»

(Для получения более подробной информации смотрите страничку)Уайт-спириты высокоочищенные , марки VARSOL общее описание.

Они содержат в своем составе небольшое количество неимение пахучей и наиболее безопасной ароматики, соответственно это промежуточное звено обладает неплохой растворяющей способностью и более менее сносным запахом, содержит следовые количества опасных ингредиентов и сернистых соединений. Кроме того продукты разделены на узкие фракции, что расширяет выбор производственника и потребителя. Так варсол 40 еще относят к категории ЛВЖ, и его применение регламентировано определенными ограничениями по технологии производств его использующих. Варсол 60 к ЛВЖ уже не относят, то есть работать с ним гораздо безопаснее. (Это не значит что он не горит, (горит и не плохо), просто при разработке стандартов во всем мире были учтены параметры растворителя вызывающие те или иные риски при сбоях при использовании, например авария автомобиля перевозящего растворитель, утечка из емкости, отличие ЛВЖ от горючего вещества здесь простое — при аварии с горючем веществом у водителя или работника есть время потушить очаг, или убежать, а при работе с ЛВЖ, как правило, нет). Если сравнить стандартына Уайт спирит и варсол 40, как оказалось полностью укладывается, и немного превосходит наш старый советский ГОСТ.

Но европейские производители, под влиянием ужесточающихся стандартов, пошли дальше. А дальше возникла возможность полностью очистить Уайт спирит от ароматики. К этому времени появились рецептуры, в которых она не нужна. Так появилась линейка деароматизированных Уайт спиритов, которая получила название эксол Д (EXXOLL D).

(Для получения более подробной информации смотрите страничку)Уайт-спириты высокоочищенные со лабым запахом, марки EXXSOL D общее описание.

На сегодняшний день наиболее популярны эксол Д 40 и эксол Д60, которые выпускаются крупнотоннажно. В них полностью отсутствует ароматика, но есть соединения с циклическим стоянием. Запах этих продуктов напоминает слабый запах парафиновой свечи, токсичность низкая. А цена меньше чем у изопарафинов узких фракций.

Обособлено стоят несколько соединений это Гексан и гептан и пентан, это тоже смесь очень летучих соединений (пентан кипит даже на руке), как нормального, так и изомерного строения с очень маленьким интервалом кипения. Они находят свое применение в промышленности, как великолепные экстракторы, вспениватели, выталкивающие агенты. Их основной недостаток Пожароопасность. Но по цене они значительно ниже своих родственников н-гексана и н-гептана применяемых в аналитике, но жутко дорогих по цене.

Понравилось это:

Нравится Загрузка...

Похожее

stroymart.wordpress.com

НЕФТЯНЫЕ РАСТВОРИТЕЛИ - Справочник химика 21

из "Технология первичной переработки нефти и природного газа Изд.2"

Ассортимент этой фуппы нефтепродуктов очень широк, и поэтому охарактеризуем основные из них - нефтяные растворители, осветительные керосины, жидкие парафины, смазочноохлаждающие жидкости и технический углерод. [c.267] Классификация и обозначения нефтяных растворителей определены стандартом, в соответствии с которым для них установлено единое название - Нефрас, и они отнесены к пяти фуппам и шести подфуппам. [c.267] С - смешанные (каждой фуппы углеводородов менее 50%). [c.267] В обозначениях растворителей соответственно указывают Фуппу и подфуппу, а также начало и конец кипения (последние две цифры), например Нефрас П1-63/75. [c.267] По областям применения все растворители можно отнести к промышленным (технологическим) и бытовым. [c.267] К промышленным растворителям относятся следующие. [c.267] Петролейный эфир (Нефрас ПО-30/70 и ПО-70/100) -легкая бензиновая фракция, выделяемая при первичной перегонке малосернистых парафиновых нефтей и выкипающая в интервале 30 - 70 °С (или 70 - 100 °С). В ней должны отсутствовать сера, ароматические углеводороды, олефины и вода. [c.267] Применяется как экстрагент масел и моющая от масел жидкость (в производстве шерсти, бытовой химии), хорошо растворяет парафинонафтеновые углеводороды и поэтому широко используется в лабораторной практике. [c.267] Бензин для резиновой промышленности марок БР-1 (Нефрас СЗ-80/120) и БР-2 (Нефрас С2-80/120). [c.267] Уайт-спирит (Нефрас С4-155/200) - один из основных растворителей для лаков и красок. Обладает хорошей испаряемостью и не имеет сильного, резкого запаха. Вырабатывается из специальных малосернистых нефтей при их первичной перегонке. Содержит не более 0,025% серы, 16% ароматических и имеет температуру вспышки не ниже 33 °С. [c.268] Бензин для технических целей (Нефрас С2-50/170) - выделяется из малосернистых нефтей и содержит не более 0,025% серы, незначительное количество ароматических. [c.268] Используется в производстве искусственных кож, а также в химчистке одежды. [c.268] Экстракционный бензин (Нефрас СЗ-70/95) - узкая бензиновая фракция из малосернистых парафиновых нефтей с содержанием ароматических не более 2,5% и не более 0,02% серы. Используется как экстрагент при получении эфирных масел из растений, в производстве парфюмерных масел, а также для очистки шерсти в текстильной промышленности. [c.268] Сольвент (Нефрас А-120/160) - концентрат ароматических углеводородов (85%), вьщеленный из смолы пиролиза, с небольшим содержанием серы (до 0,1%). Используется в производстве лаков, красок и эмалей. [c.268] Растворитель для полимеризации этилена (Нефрас С2-84/92) - узкая бензиновая фракция из малосернистой нефти, имеющая давление насыщенного пара при 70 °С не более 560 мм рт. ст. Используется в качестве среды для полимеризации этилена при низком давлении с целью получения полиэтилена низкого давления, играя при этом также роль теплоотводящей среды. [c.268] Индивидуальные углеводороды - выделяются при переработке нефти и используются как технологические среды на определенных стадиях этой переработки. [c.268] Пропан и изобутан - выделяются из углеводородных газов при стабилизации нефти и используются в процессах деасфальтизации гудронов в производстве масел. [c.268] Бензол и толуол - получают каталитическим рифор-мингом бензиновой фракции и используют как компоненты растворителей (в смеси с метилэтилкетоном, ацетоном) в процессе депарафинизации масляных дистиллятов и обезмасливания гачей и петролатумов. [c.268] Нормальные алканы (гексан, гептан, октан), выделенные адсорбцией из бензиновых фракций, чистотой 98 - 99% используют как вытеснители (десорбенты) в парофазных адсорбционных процессах получения жидких парафинов различного состава. [c.269] К бытовым растворителям можно отнести также уайт-спирит, применяемый для приготовления различных мастик, используемых в быту, а также две следующие фуппы растворителей. [c.269]

Вернуться к основной статье

chem21.info

Буровые растворы на нефтяной основе — МегаЛекции

 

К этому классу промывочных жидкостей относятся гидрофобно-эмульсионные и известково-битумные (ИБР) растворы, представляющие собой эмульсии II рода. Они используются при бурении в соленосных и неустойчивых глиносодержащих породах, легко переходящих в промывочную жидкость, в многолетнемерзлых породах, а также при борьбе с поглощениями. Высокая дисперсность, надежная стабилизация водной фазы в углеводородной среде позволяют им обеспечить все преимущества углеводородных растворов при более низкой стоимости и сравнительной простоте приготовления и обработки. Значительные преимущества гидрофобных эмульсий – это повышенная вязкость, пониженная плотность, нейтральное отношение к солям, возможность регулирования вязкости в широких пределах.

Агрегативная устойчивость гидрофобно-эмульсионных растворов зависит от стабилизирующих свойств ПАВ, поэтому они обязательно должны содержать ПАВ-стабилизатор. Например, гидрофобная эмульсия с соляровым маслом (10 %) и нетоксичные стабилизаторы - алкилоламиды синтетических жирных кислот фракции C10-C16 (1 %), остальное - вода. Структурно-механические параметры эмульсии зависят от соотношения гидрофобной жидкости и воды и возрастают с увеличением количества воды, чем и вызван эффект предотвращения поглощения промывочной жидкости при бурении. При контакте с пластовыми водами в трещинах горных пород вязкость эмульсии резко увеличивается, что предупреждает поглощение. При бурении в отложениях ангидрита и соли, а также в породах с высоким содержанием кальция применяются нефтеэмульсионные растворы, эмульгатором и стабилизатором которых служит крахмал.

Известково-битумные растворы применяются для вскрытия продуктивных горизонтов с сохранением естественной проницаемости и для бурения в особо неустойчивых глинистых соленосных отложениях. В таких растворах дисперсионная среда представлена дизельным топливом, а дисперсная фаза – тонко размолотым окисленным битумом. Частицы битума обладают слабой способностью образовывать связнодисперсные системы, поэтому в растворы на нефтяной основе добавляют небольшое количество структурообразователей: окиси кальция, мыл жирных кислот, катионоактивных ПАВ.

Растворы на нефтяной основе готовят из порошкообразных концентратов, получаемых на нефтеперерабатывающих заводах или специальных установках. Концентрат содержит окисленный битум и негашенную известь с активностью не менее 60 % в соотношении от 1:1 до 1:2. Известь диспергирует битум, усиливая его коллоидную активность, образует соли и мыла, взаимодействуя с жирными нафтеновыми кислотами, является структурообразующим и утяжеляющим материалом. При отсутствии готовых концентратов используют их компоненты с добавкой до 1 % сульфонола. Последовательность приготовления: дизельное топливо – негашеная известь – вода с сульфонолом. Фильтрация таких растворов практически равна нулю. Вязкость и статическое напряжение сдвига зависят от концентрации извести и битума.

Растворы на нефтяной основе относительно дороги, пожароопасны, усложняют выполнение спуско-подъемных и вспомогательных операций, разрушают резиновые сальники и шланги, но при этом способствуют обеспечению устойчивости проходимых пород и сохранению проницаемости продуктивных пластов, уменьшают износ бурильного инструмента, снижают затраты мощности на вращение колонны бурильных труб и не замерзают в зимнее время.

 

 

Пены

 

Расширение масштабов геолого-разведочных работ в регионах с неблагоприятными геологическими условиями, в районах распространения многолетнемерзлых пород, ограниченного водоснабжения требует технологий и технических средств, обеспечивающих экономичность производства. Этим требованиям отвечают пены, применение которых в качестве очистного агента существенно повышает механическую скорость бурения и достоверность геологической информации за счет выхода керна, особенно в сложных горно-геологических интервалах, сокращает расход труб и затрат на тампонажные работы.

Пена – это гетерогенная полидисперсная многокомпонентная и относительно однородная система, состоящая из ячеек - пузырьков газа, разделенных тонкими оболочками (около 1 мкм) жидкости. В пенах дисперсной фазой является газ, а дисперсионной средой – жидкость, содержащая пенообразователи. Пенообразователи - поверхностно-активные вещества (ПАВ), способные резко снижать коэффициент поверхностного натяжения на границе раздела двух фаз – спирты, жирные кислоты, мыла, белки. Благодаря особой структуре пены обладают механической прочностью, оцениваемой предельным напряжением сдвига. Прочность и устойчивость пен зависит от свойств пленочного каркаса, который определяется природой и концентрацией ПАВ на границе раздела воздух - жидкость.

Степень адсорбции ПАВ из растворов на поверхности шлама зависит от минералогического состава, концентрации и типа пенообразователя. Концентрация ПАВ в растворе не рекомендуется более 1 %, так как при превышении этого значения возрастает давление и растет эрозия стенок скважины.

Пенообразующую способность характеризует кратность пены – отношение объема пены к объему раствора ПАВ

.

Рецептура пенообразователя, дополнительных реагентов и их концентрация подбирается для обеспечения соответствующих структурно-механических свойств пены в зависимости от конкретных условий. Пенообразующий раствор представляет собой водный раствор сульфонола с концентрацией 0,2-0,5 % по активному веществу, обеспечивающий достаточную стабильность пены при степени аэрации 50-250 для бурения в условиях устойчивого разреза. При появлении в скважине водопритоков с минерализацией до 2,5 г/л концентрация ПАВ увеличивается до 1-1,5 %. В неустойчивых слабосцементированных породах, особенно при забуривании скважины, используется высокостабильная пена на основе раствора ПАВ 0,5-1 % и 4-5 % глинопорошка, обеспечивающая создание на стенках скважины закрепляющей корки даже при наличии водопритоков.

При бурении в зонах распространения многолетнемерзлых пород и в условиях отрицательных температур окружающего воздуха для предотвращения замерзания пены в стволе скважины, пенообразующего раствора в отстойнике за время СПО в раствор вводят до 10 % CaCl2 или NaCl, одновременно повышая концентрацию ПАВ до 1-1,5 %. Рассолы с более высокой концентрацией обладают размораживающим действием.

 

Сжатый воздух

 

Сжатый воздух как промывочный агент применяется главным образом при бурении в сухих устойчивых, а также многолетнемерзлых пород, в районах, где затруднено обеспечение промывочной жидкостью, реже в водонасыщенных и неустойчивых породах, так как технология и организация продувки при этом значительно усложняются. Воздух сжимается в специальных, обычно передвижных компрессорных установках, которые располагаются недалеко от скважины. Перед использованием воздух должен быть соответствующим образом подготовлен: охлажден, очищен от капелек масла и воды. Применение сжатого воздуха позволяет за счет резкого снижения давления на породы забоя скважины, улучшения очистки и выноса выбуренной породы повысить механическую скорость бурения в 2-2,5 раза.

В сжатый воздух при бурении в осложненных условиях (водопроявления, липкие глины и т.д.) с помощью специальных устройств можно вводить в небольших количествах в виде мельчайших капелек воду или водные растворы ПАВ. Такой воздух является уже дисперсной системой с водной дисперсной фазой. При введении повышенных количеств воды образуется пена.

 

 

Приготовление, очистка

megalektsii.ru


Смотрите также