Водные растворы поверхностно-активных веществ

Водные растворы ПАВ применяют при бурении в твердых породах. Впервые ПАВ стали использовать для понижения твер­дости горных пород, позже — для повышения стойкости поро-доразрушающего инструмента.

Большинство ПАВ хорошо растворяются в воде. Процесс введения их сводится к заливке расчетного количества ПАВ в приемную емкость с легким перемешиванием вручную. Даль­нейшее перемешивание происходит в процессе циркуляции раст­вора в скважине. Растворы ПАВ являются простейшими, но эффективными промывочными жидкостями.

В последние годы все большее распространение получают водные растворы ПАВ комплексного действия, так называемые поверхностно-активные антифрикционные добавки ПААД. Сюда относятся высшие жирные спирты, соапсток, сульфонол, суль­фатное мыло и ряд других. Антифрикционные свойства таких растворов позволяют значительно увеличить частоту вращения бурильного инструмента, что вместе с эффектом понижения прочности горных пород приводит к существенному росту тех­нико-экономических показателей: механическая скорость увели­чивается в 1,26—1,65 раза, проходка на коронку — в 1,15— 1,86 раза, себестоимость бурения снижается на 24—32%. Кон­центрация ПААД в растворах составляет 0,05—3%.

ПАВ обладают избирательным действием, поэтому вид ве­щества и его концентрацию подбирают применительно к кон­кретным условиям с учетом его эффективности и устойчивости. В процессе бурения поверхностно-активные вещества адсорби­руются на стенках скважины и частицах выбуренной породы и концентрация их постепенно уменьшается. В связи с этим ПАВ вводят с некоторым запасом и в последующем периодически добавляют их.

Рабочую концентрацию поверхностно-активного вещества выбирают по его изотерме поверхностного натяжения. Необхо­димо выбирать интервал концентраций, примыкающий к обла­сти незначительного изменения поверхностного натяжения. На рис. 38 для примера приведена изотерма поверхностного натя­жения сульфонола с рабочей зоной концентрации.

Концентрация ПАВ контролируется методом счета капель, вытекающих из трубки сталагмометра. Сущность его заклю­чается в том, что для каждого ПАВ имеется своя зависимость числа капель, получающихся из I см³ раствора, от величины поверхностного натяжения. В то же время каждому ПАВ свой­ственна и своя зависимость изменения поверхностного натяже­ния от концентрации. Таким образом, число капель характери­зует концентрацию ПАВ.

В растворы ПАВ можно добавлять небольшие количества электролитов-ингибиторов и полимеров. В результате получаются комбинированные гомо­генные системы, обладающие оптимальными для конкрет­ных условий свойствами. Ком­бинированные растворы и рас­творы ПАВ часто используют­ся как основа для получения естественных промывочных жидкостей (на базе выбурен­ных пород), а также для дру­гих дисперсных промывочных систем.

Рис. 38. Изотерма поверхностного натяжения сульфонола

Растворы некоторых поверхностно-активных веществ трудно определенным образом отнести к тому или иному типу промывочной жидкости. Их можно назвать и истинными растворами ПАВ и эмульсионны­ми жидкостями.

Гомогенные промывочные жидкости на водной основе мож­но аэрировать. Тогда они переходят в группу дисперсных си­стем (аэрированных жидкостей и пен).

Дата добавления: 2015-07-15