Введение к работе
Актуальность. Постоянно возраставдий объем буровых работ, а также увеличение глубин бурения вызывает необходимость создания гермосолестойккх буровых растворов со стабильной коагуляционно-тиксотропной структурой. Это достигается обычно применением природного минерального сырья - глины с определенной кристаллической решеткой и строением глиночастиц, обеспечивающих агрегативно-ус-тойчирое структурообразование в системе /например, палыгорскит/. При отсутствии эффективных структурообразующих глин возможно использование других глин, но с добавками низко- и высокомолекулярных поверхностно-активных веществ, регулирующих устойчивость коа-гуляциошго-тиксотрошой структуры в промывочной системе. В Казахстане для приготовления проявочных глинистых суспензий до сих пор используются привозные глинопорошки и зарубежке дорогостоящие химические реагенты /Й.Щ, П1ПАН, К-4, СЛІІІІАН, К-9, ILIA и др./. Однако республика располагает большими запасами глинистого сырья. Наряду с известными месторождениями, такими, как Понракское, Келес-ское, открыто новое - арбазинское, которое используется пока только в качестве сырья для керамзита. Их практическое применение в других отраслях народного хозяйства ограничивается из-за отсутствия сведе'ник о йкзико-хкгшческих, структурно-механических и тиксотропних свойствах водных дисперсні; этих гляя, а также тем, что в республике не производятся водорастворимые полимеры, хотя имеются сырьевые ресурсы в виде крупнотоннажных лигнинсодержащих отходов гидролизного производства и бурых углей Ленгерского месторождения. Преимуществом последних является невысокая себестоимость, транспортабельность, пкологіічность и наличие гумйновьпс соединений, способных леїчсо экстрагироваться и давать водорастворимые поверхностно-активные добавки - стабилизаторы.
Цель и задачи работы. Исследование процессов структурооб-разования и агрегативной устойчивости суспензий гидрослюдисто-монтмориллонитовой глины Дарбазинского месторождения в присутствии новых акрилогумагных лалиэлдтролитов, полученных на основе гуми-новых кислот и акриловых мономеров, а также полимерных отходов волокна нитрон.
В соответствии с указанной целью предусматривалось репение следукщих задач:
исследование процессов тиксогролно-коагуляционного струк-турообразования и агрегативной устойчивости водных дисперснії дар-базинской глины в'зависимости от содержания твердой фазы;
разработка способов и оптимальных условий получения водорастворимых сополимеров на основе гугаповых кислот из бурого угля и акриловых мономеров /метакриловоГ кислоты, метилметакриламида/, а также отходов волокна нитрон, установление сТункционалького состава сополимеров и их природы;
изучение влияния 'водорастворимых акрмло-гуматных полиаи-фолитов на агрегативную устойчивость водных дисперсий гидроелга-дисто-монгнорнллолитовнх глин и разработай их оптимальных составов в условиях высокой минерализации и длительном сроке хранения препаратов;
составление рекомендации по их применению в практике глубокого- бурения.
Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследование физико-химических, структурно-механических, реологических и фильтрационных свойств природных и обогащенных глин Дарбазинского место-рогсдения. Рассмотрен процесс структуроооразования и природа соле-устончивости в водных дисперсиях этих глин и-установлена возмоя-нос-м, их использования при приготовлении солестойких глинисткх сус-ііенуир для бурения глубоких скватан на неЛіть, газ и полезные ископаемые.
Впервые методом конденсации гуминовых кислот с могакриловоі; кисуіотор, метилметакриламидом и мокрыми отходами производства волокна нитрон, получены новые водорастворимые полиэлоктролиты, изучен их функциональный состав, физико-химические свойства и водных растворах. Показано, что введение в макромолекулу гуммновых гаї слот амидннх rp.vnn в лолиэлектролите СУ..ПА. синтезированного на основе гуминовых кислот и метилметакриламида, в полиэлектролите СУОВН -на основе гуминовых кислот- и отходов производства волокна нитрон, и увеличение количества карбоксилатных групп п полиэлектролите СУГ.ІАК - на осноле гушшовых кислот и метакркловой кислоты, повышает термосолеусгоКчивость глянистнх суспензий и сохраняют стабилизирующее деііотше их на длительный период /не менее 15 суток/. Установлено, что стабилизирующая способность водорастворим) х ікрилогу-
матннх полиэлектролитов определяется природой их функциональных групп.
Практическая значимость работы. Показана возможность использования взамен привозных глинопорошков природных и обогащенных гидрослюдисто-монгмориллониговых глин Дарбазинского месторождения для получения глинистых суспензии, обладающих коагуляционно-тиксотропной структурой и.применяемых при бурении скважин в условиях высокой минерализации.
Установлена практическая целесообразность использования в сочетании с углещелочным реагентом новых акрилогуматных полиэлек-* ' тролитов, на основе бурого угля нового Ленгерского месторождения Южно-Казахстанской области, вместо дефицитных привозных реагентов.
Работа выполнена на кафедре физической и коллоидной химии Казахского химико-технологического института по теме "Создание сухих высокомолекулярных ПАВ и бентополимерных композиций, и их применение в металлургии" /Гос. регистрации №. 01860050204/.
Апробация работы. Результаты исследования были доложены и обсуждены на: Ш-ей Республиканской конференции "Внедрение научно-исследовательских и производственно-технических работ по химии и химической технологии" /г.Караганда, 1985 г./, на конференциях профессорскогпреподавагельского состава КазХТИ /г.Шымкент, 1986, 1988 г./, научно-практическом совещании по проблеме "Применение природных дисперсных систем при бурении скважин"/г.Минск,.1989 г./ и- международной научно-технической и учебно-методической конференции, посвященной 50-легию КазХТИ /г.Шымкент, 1993 г./.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 4 на
учных статьи и 3 тезиса докладов. '
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из вве-.
дения, литературного обзора, экспериментальной части, обсуждения
результатов исследования, выводов, списка использованной литера
туры, содержащего 156 наименований работ казахстанских и зарубеж
ных авторов и приложения. 0б!;тик объем диссертации - 134 страницы
машинописного текста, включая 16 таблиц и 25 рисунков.