Диссертация (1172970), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Встакан смесительной установки вводили «Полиэмульсан Р» в объеме 210 см3, приперемешивании на приборе «Hamilton» (1 скорость) вводили навеску органоглины4,5 г, не допуская образования эффекта «рыбьих глаз) и перемешивали 60 мин привысоких оборотах (11000-12000 об/мин в нагруженном состоянии).Добавлялиприперемешивании7,5см3эмульгатораврастворприготовленный по предыдущему пункту, перемешивали в течении 5 мин привысоких оборотах.Добавляли при перемешивании известь в раствор и перемешивали в течение15 мин при высоких оборотах.Медленно, в течение 20-30 мин, при перемешивании на высоких оборотах,через делительную воронку вводили 90 см3 рассола CaCl2, перемешивали 10 минпосле окончания ввода при высоких оборотах.Добавляли при перемешивании 110 г СаСО3 (фракция 10-40 мкм – МР-4) иперемешивали еще 15 мин при высоких оборотах.
Добавление мрамора в буровойраствор является обязательным условием, поскольку обеспечивает достижениетребуемой плотности и эффективную кольматацию пород и всегда добавляется вРУО.Далее добавляли при перемешивании баритовый утяжелитель в количестве170 г (до плотности 1,55 г/см3) и перемешивали 15 мин при высоких оборотах.Далее вели перемешивание на лопастной мешалке 60 мин при 300 об/мин(для удаления попавших в раствор пузырьков воздуха и остывания до комнатнойтемпературы).102После замера параметров полученного раствора систему прогревали втечении 8 ч при температуре 120 С в роллерной печи, для воссоздания забойныхусловий при строительстве скважин.После охлаждения раствор перемешивали при высоких оборотах на приборе«Hamilton Beach» в течение 5 мин, затем на лопастной мешалке при 300 об/мин втечение 15 мин. Далее проводили замер технологических параметров (таблица 4.6).Таблица 4.6 – Испытание эмульгаторов в системе бурового раствора наEL-EmulInvermulCarbomul TecВега109961281368161413914154640572327322,82,23,8145 505445После прогрева43452,078941362,862342203,037547303,232259333,4118Mex-OB5Опытныйобразец 35Опытныйобразец 27Опытныйобразец 1Определяемые параметрыCarbomul HTуглеводородной основе при утяжелении мрамором и баритовым утяжелителемДо прогреваСНС (10 с),lbs/100ft2СНС (10 мин),lbs/100ft2PV, мПа·сДНС, lbs/100ft2HPHT, см3ES, ВСНС (10 с),lbs/100ft2СНС (10 мин),lbs/100ft2PV, мПа·сДНС, lbs/100ft2HPHT, см3ES, В52333,431010441471291110128924122516111267628,013441284,619542232,473546333,868944462,087441243,277440233,255442243,0370676230Анализ полученных данных свидетельствует о том, что опытный образец 1является не только не термостойким, но и активно сорбируется на твердой фазе,что значительно будет снижать его эффективность в условиях повышенныхзабойных температур и активной наработке твердой фазы и/или утяжелении.Проведение синтеза большей продолжительности и при более жестких условиях(опытный образец 2) приводит к значительному улучшению технологическихпоказателей продукта, а именно устойчивости к наличию твердой фазы, но при103этом значительное увеличение фильтрации после прогрева системы также непозволяет его рекомендовать для работ на скважинах, поскольку повышениефильтрациипослетермостатированияявляетсяпоказателемнизкойтермостабильности продукта.
Синтез эмульгатора многостадийной обработкой,при отгонке воды созданием азотной «подушки» и при жестких условиях синтезапозволяет достичь требуемого результата – термостабильности и придания свойствгидрофобизирующих свойств.Сравнение синтезированных образцов с российским эмульгатором, такимкак Вега, позволяет сделать вывод что опытный продукт 3 является аналогомимпортных продуктов, но имеет более высокие технологические показатели. Всравнении с эмульгатором Вега, применяемым рядом компаний при строительствескважин методом бурения боковых стволов на растворе на углеводородной основе,синтезированные продукты позволяют получить устойчивую эмульсию дляширокого диапазона условий бурения.4.3.2 Влияние сразработанных эмульгаторов на поверхностное имежфазное натяжениеОсновной задачей ПАВ – эмульгатора является облегчение процессадиспергирования дисперсной фазы в дисперсионной среде и быстрого созданиявокругглобулпрочногозащитногослоя,обеспечивающегодлительнуюустойчивость.
Одним из критериев оценки является межфазная активностьэмульгатора, характеризующая значением межфазного натяжения на границераздела фаз полярная жидкость – неполярная жидкость.Для определение поверхностного и межфазного натяжения известен методотрыва кольца, заключающийся в измерении максимального усилия, котороенеобходимо приложить в вертикальном направлении к кольцу, контактирующемус поверхностью исследуемой жидкости, находящейся в измерительном стакане,чтобы отделить его от этой поверхности, или к пластине, одно кромка которойконтактирует с поверхностью для вытягивая образующейся пленки.
При поднятиикольца, соприкасающегося с поверхностью жидкости, вместе с кольцом благодаря104смачиванию и адгезии поднимается столбик жидкости (рисунок 4.1). Приложенная(вытягивающая) сила F равна весу жидкости Р.Рисунок 4.1 – Вид жидкости в момент отрыва кольцаРазрыву столбика жидкости препятствует сила поверхностного натяженияFσ, действующая по периметру смачивания и равная:Fσ = 4·π·R·σКогда вытягивающая сила и вес столба жидкости становятся равными силеповерхностного натяжения Fσ, происходит разрыв столбика и кольцо с прилипшейк нему жидкостью отрывается от поверхности. В момент отрыва кольцавытягивающая сила равна:F = Fσ = 4·π·R·σИзмерив с помощью чувствительного динамометра F и зная R, легкорассчитать σ.
Приведенной выше уравнение не вполне точно. Оно предполагает,что поднимаемый столбик жидкости имеет форму полого цилиндра с толщинойстенок,равнойдиаметрупроволоки,однакоэтоневыполняетсявдействительности. Харкинсом в уравнение был введен поправочный коэффициентf, учитывающий форму столба вытягиваемой жидкости.
Если радиус кольца великпо сравнению с радиусом проволоки (R>>r) и если не требуется высокой точностиопределения, то можно принять f ≈ 1 и в таком случае поверхностное натяжениеможноизмерятьотносительнымметодом,т.е.прокалиброватьшкалуизмерительного прибора по стандартной жидкости с известным поверхностнымнатяжением.Для стандартной жидкости уравнение запишется в виде:F0 = 4·π·R·σ0105Определяет относительную разницу между исследуемой и стандартнойжидкостями делим уравнения:==0 0 0гдеn – отсчет по шкале лимба для испытуемой жидкости, пропорциональныйсиле отрыва;n0 – отсчет по шкале лимба для стандартной жидкости, пропорциональныйсиле отрыва.Отсюда поверхностное натяжение исследуемой жидкости; = 0 ∙где=∙0К – постоянная прибора для данного кольца при неизменном натяжениинити;Удовлетворительная точность измерения поверхностного натяжения этимметодом может быть достигнута при соблюдении следующих условий:– кольцо и поверхность исследуемой жидкости должны строго находиться водной плоскости;– кольцо должно полностью смачиваться жидкостью (при не полномсмачивании получают заниженные результаты);– поверхность жидкости должна быть достаточно велика, чтобы исключитьвлияние мениска у стенки сосуда;– необходимо полное отсутствие вибрации.Несмотря на то, что соблюдение этих требований является достаточносложным, а их несоблюдение вносит существенную погрешность в измеряемуювеличину именно этот метод использовали в лабораторных исследованияхповерхностного и межфазного натяжения по ГОСТ Р 50003-92, ГОСТ 22413-2013.Проведены исследования влияния синтезированных эмульгаторов напоказатель поверхностного и межфазного натяжения системы дисперсионная среда– дисперсная фаза.Для определения поверхностного и межфазного натяжения использовалиэлектронный тензиометр Sigma.
Тензиометр Sigma модель 702 является106портативной настольной моделью с полностью автоматизированной системойизмерения поверхностного и межфазного натяжения. Базовая комплектациятензиометра включает высокочувствительные электромагнитные весы, которыепозволяютчувствоватьмалейшиеизменениявеса,горизонтальнуюэлектропередвижную платформу (столик).
В комплект тензиометра также входятизмерительный элемент для определения плотности, представляющий собойстеклянный шарик, а также кольцо Дю Нуи, выполненное из сплава платины ииридия, которое применяется для измерения поверхностного и межфазногонатяжения. Радиус сечения кольца составляет 0,185 мм, окружность кольца 60 мм.Общий вид электронного тензиометра Sigma модель 702 и его комплектующихпредставлен на рисунке 4.2.Кривая, появляющаяся во время измерения на дисплее, показывает значениеповерхностного натяжения в каждый момент времени.
Тензиометр позволяетнесколько раз растянуть – сжать тонкий слой пленки без обрыва, что позволяетпровести заданное количество параллельных измерений в одном образце, при этомдля каждого измерения на дисплее тензиометра, в процессе измерения,отображаетсясвоясобственнаякривая.Приминимальныхзначенияхсреднеквадратичного отклонения, эти кривые идут довольно близко по одной и тойже траектории. По окончании измерения результат отображается на дисплеетензиометра. Результатом измерения является среднеарифметическое значениепараллельных измерений, определенное со среднеквадратичным отклонением.Для определения межфазного натяжения на границе раздела фаз жидкость –жидкость, с использованием кольца Дю Нуи, осуществляется двумя методами:– метод вытягивания - измерение межфазового натяжения осуществляетсявытягиванием кольца из полярной жидкости через поверхность неполярнойжидкости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
