Крахмал как химический реагент. Назначение, индивидуальные особенности.

Крахмал относится к числу естественных полимеров — полиса­харидов, и впервые был применен для буровых растворов в 1939 г. (США). Крахмал предназначен для снижения фильтрации средне-, и высокоминерализованных растворов при наличии любых солей при температуре до 80"С, рН = 9-13 и добавке до 3.0%. Сырьем для производства крахмала являются зерновые культуры (кукуруза, пше­ница, рис, рожь) и клубневые культуры (картофель, маниока). Сна­чала использовался пищевой крахмал, представляющий собой по­рошок белого или желтоватого цвета с плотностью 1300-1600 кг/м⁵, который растворялся в растворе щелочи в соотношении 10:2-10:4 в зависимости от свойств бурового раствора. Верхний предел концен­трации крахмала определяется подвижностью клейстера и чаще всего составляет 5-8%.

Для приготовления жидкого клейстера в глиноме­шалку заливается вода до валов, засыпается при перемешивании крахмал и затем постепенно раствор щелочи. После тщательного перемешивания доливается вода, и реагент готов. Следует учесть, что при использовании минерализованной воды для заготовки клейстера крахмал добавляется после каустической соды. При гидроли­зе любого крахмала образуется, в основном, глюкоза, состоящая из амилозы (линейный полимер) и амилопектина (разветвленный по­лимер). При этом почти все полисахариды могут образовывать тиксотропные коагуляционные структуры, способные восстанавливать­ся полностью после разрушения, а также конденсационно-кристализационные, разрушающиеся необратимо.

Крахмальный клейстер снижает плотность бурового раствора, создает проблемы при рабо­те в зимний период и отнимает время на приготовление, поэтому вводить его можно в виде порошка непосредственно в буровой ра­створ, рН которого не менее 11. Все виды крахмала имеют низкую термостойкость, подвергаясь деструкции при температуре более 80 С, получающейся при распаде продукт влияет на вязкость раство­ра, но не теряет полностью стабилизирующие свойства. Термостой­кость крахмала можно повысить путем добавок 0.01% хромпика. НТФ или МАС-200, АМ-5 до 0.1-0.3%. При добавке крахмала в утя­желенный, с большим содержанием твердой фазы высокоминерализованный раствор отмечается рост его вязкости и СНС. поэтому вво­дить его нужно постепенно в течение нескольких циклов. Для (пре­дотвращения загустевания перед обработкой крахмалом вводятся по­низители вязкости или КМЦ-400.

К недостаткам крахмала относит­ся способность его к ферментативному разложению (загниванию) под действием различных микроорганизмов (дрожжевые грибки, плесень, бактерии). При разложении крахмала выделяются газообразные ве­щества, что может вызвать вспенивание раствора и понижение рН. Поэтому восстановить параметры такого раствора очень сложно, и он подлежит частичной или полной замене. Скорость микробного разложения крахмала замедляется в холодной или горячей пресной воде (температура >70*С). При разовом использовании крахмала, на­пример, при заключительном каротаже при окончании скважины бурением, его можно применять в любом водном растворе (в т.ч. в пресном) без выполнения особых требований.

Для предупреждения ферментативного разложения крахмала используются три способа:

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

- наличие минерализации фильтрата не менее 20%; - добавка к буровому раствору различных антиформентаторов, подавляющих жизнедеятельность бактерий.

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

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

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

Дата добавления: 2015-07-11